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국내 연구진이 전자기기, 소방장비, 항공우주 부품, 의료용 투명 소재 등 고안전성과 경량화가 요구되는 다양한 산업현장에 적용 가능한 고성능 친환경 난연 플라스틱 소재를 개발했다. 
한국연구재단은 박제영 서강대 교수와 오동엽 인하대 교수, 전현열·박슬아 한국화학연구원(화학연) 연구원 공동연구팀이 고성능 플라스틱 폴리설폰(PSU)과 내열성 아라미드 나노섬유(ANF)를 결합해 난연성과 기계적 성능을 동시에 개선한 러시앤캐시 무직자 투명 나노복합소재를 개발했다고 5일 밝혔다.
폴리설폰은 고성능 열가소성 플라스틱으로 내열성과 투명성이 우수하다. 열가소성이란 열을 가하면 부드러워지고 녹으면서 유동성이 생기지만 냉각되면 다시 굳어 원래의 형태로 되돌아가는 성질이다. ANF는 고강도 고내열성의 케블라 섬유를 수십 나노미터(nm, 10억분의 1m) 크기로 화학적으로 작고 얇게 ibk기업은행 카드 만든 고분자 나노섬유다. 
폴리설폰은 열과 충격에 매우 강한 플라스틱으로 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 분류된다. 폴리설폰은 충격 저항성이 낮고 불에 약해 화염에 노출되는 고위험 환경에서는 사용이 제약되는 한계가 있다. 
연구팀은 폴리설폰이 중합되는 용매와 ANF를 분산시키는 용매가 같다는 점에 착안했다. 두 소재를 하나 대학졸업후 취업 의 공정으로 융합하는 방법을 제시한 것이다. 특히 마스터배치 방식을 활용해 나노섬유의 균일한 분산을 유도하고 기존 공법의 분산성 문제와 복잡한 공정 단계를 개선했다. 마스터배치란 플라스틱 제품에 색상이나 특정 기능을 부여하기 위해 사용되는 고농도 사전혼합물로 최종 생산 공정에서 손쉽게 희석·적용 가능하다. 
연구팀은 이 같은 공정으로 0. 주식매각공고 04중량퍼센트(wt%, 혼합물에서 용질의 질량÷혼합물 전체의 질량×100) ANF를 포함해 복합소재를 만들었다. 개발한 복합소재는 기존 폴리설폰 대비 인성(toughness) 수치가 2.4배 향상됐고 투명성 유지율은 87% 이상이었다. 인성은 재료가 깨지기 전까지 버틸 수 있는 힘이다. 
개발한 소재는 난연성 척도인 산소지수(LOI)에서 대부업조회 31.5, 가장 높은 난연등급인 UL94 V-0를 각각 달성했다. LOI은 연소에 필요한 최소 산소 농도를 의미한다. 값이 높을수록 난연성이 우수하다는 것을 나타낸다. UL94 V-0는 미국에서 만든 플라스틱 난연성 테스트 등급 중 가장 높은 난연 등급을 가리킨다. 달성 결과는 개발한 소재를 전기·전자 부품, 고온 환경 산업용 소재로 직접 활용 가능하다는 점을 시사한다. 
실제 화재 조건을 모사한 '콘-칼로리미터 실험'에서 연구팀이 개발한 소재에 불이 붙지 않았다. 1300℃의 화염에 노출해 불을 붙여도 화염을 제거하면 3초 이내에 바로 불이 꺼졌다.
박 교수는 “이번 연구는 기존 난연제를 쓰지 않고도 초소량의 ANF만으로 투명성, 기계적 강도, 난연성을 동시에 확보해 고기능성 친환경 복합소재 개발 가능성을 제시했다”며 “후속연구를 통해 아라미드 나노섬유의 난연효과를 다른 플라스틱으로 확장하는 데 노력하겠다”고 밝혔다.
연구결과는 국제학술지 ‘고급 복합소재 및 하이브리드 소재(Advanced Composites and Hybrid Materials)’ 8월호에 게재됐다. 
<참고자료> - https://doi.org/10.1007/s42114-025-01392-0
[이채린 기자 rini113@donga.com]