국내 연구진, 물 용매로 한 반도체소재 제조 기술 개발...'에너지 소비 30%↓'

폴리이미드, 첨단 산업에 활용

제조 과정서 독성 유기용매 사용

연구진, 물 용매로 한 제조기술 성공

국내 연구진이 세계 최초로 독성 유기용매 대신 물을 활용해 반도체 고분자 소재인 폴리이미드를 제조하는 기술을 개발했다.

한국화학연구원 원종찬·김윤호·박종민 박사 연구팀은 물을 용매로 사용해 고성능의 폴리이미드를 중합하는 친환경 공정을 개발했다고 15일 밝혔다.

폴리이미드는 우수한 내열성과 기계적 강도를 갖춘 고분자 소재로 디스플레이, 반도체 등 첨단 산업 분야에서 폭넓게 활용된다. 다만 고순도 물질에 있는 불순물을 제거하기 위해 환경 오염과 인체에 유해한 독성 유기용매를 사용해야 한다. 여기에 중합 공정 온도가 350도 이상으로 높아 에너지 소비가 크고 생산 단가도 높다는 한계가 있다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 물 기반 중합 공정을 개발했다. 그 결과 기존 유기용매를 대체해 250°C 이하의 저온 공정에서도 상용화된 폴리이미드 제품과 비슷한 품질의 물성을 얻을 수 있게 됐으며 에너지 소비도 30% 이상 절감됐다. 또한 독성 유기용매를 처리하기 위한 고비용 증류 회수시설도 불필요한 것으로 나타났다.

연구팀은 최근 배터리 음극 바인더와 절연 소재를 개발하기 위한 기술이전을 체결해 상업화를 추진하고 있다. 연구팀은 "이번 기술은 환경과 경제성을 동시에 만족시키는 혁신적인 친환경 공정"이라며 "폴리이미드 소재뿐 아니라 고성능 고분자 소재의 장기적인 발전과 글로벌 경쟁력 강화를 위해 연구를 이어갈 것"이라고 말했다.

해당 연구 결과는 국제학술지 'ACS 서스테이너블 케미스트리 & 엔지니어링' 10월호에 게재됐다.