[경남도민뉴스=구인애 기자] 경상국립대학교 공과대학 신소재공학부 고분자공학전공 권동준 교수 연구팀 소속 서지태 학생이 재활용 복합재료의 구조적 성능 향상과 자원 순환 기술 개발에 관한 연구로 국제 저명 학술지 《복합재료 파트 B: 엔지니어링(Composites Part B: Engineering)》(IF 14.2, JCR 상위 1%)에 논문을 게재했다.

 

이번 연구는 ‘폐프리프레그 및 분쇄된 폐폴리우레탄폼을 사용한 재활용 복합재료의 층간 접착력 및 내찔림성 향상(Enhanced Interlaminar Adhesion and Stab Resistance in Recycled Composites Using Waste Prepreg and Milled Waste Polyurethane Foam)’이라는 제목으로, 폐기되는 복합재료를 재활용하여 구조적 성능을 향상시키는 계면 제어 기술과 응용 전략을 제시했다.

 

연구팀은 폐 프리프레그와 폐 폴리우레탄 폼을 활용한 복합재 시스템을 통해 재활용 소재의 구조적 활용 가능성을 입증했으며, 특히 계면 접착력 향상과 내충격 성능 개선을 동시에 달성했다.

 

이번 연구에서 3가지 핵심 결론이 도출됐다. 첫째, 폐기 소재 또한 적절한 공정을 적용할 경우 충분히 활용 가능한 물성을 지닌다는 점이다.

 

둘째, 폐 폴리우레탄을 300μm 이하로 분쇄할 경우 강인성 향상을 위한 효과적인 첨가제로 활용할 수 있음을 확인했다.

 

셋째, 복잡한 공정 없이 최소한의 가공만으로도 고부가가치 응용이 가능한 업사이클링 소재로 확장될 수 있음을 제시했다. 이번 연구는 폐기물 기반 복합재료의 고부가가치 활용 가능성을 제시함과 동시에, 지속가능한 소재 기술 개발에 기여할 수 있는 중요한 성과로 평가된다.

 

이번 연구는 보관 일이 경과되어 폐기되는 프리프레그(prepreg, 복합재 제조용 중간재)와 일상에서 쉽게 버려지는 폐 폴리우레탄 폼을 활용하여 재활용 복합재를 제조하는 새로운 방법을 최초로 제안했다.

 

특히 폐 폴리우레탄 폼을 진공 및 고회전 조건에서 절삭하여 파우더 형태의 300마이크로미터 수준의 미세 입자로 제조하고, 이를 복합재 계면에 적용할 경우 폴리우레탄 입자가 에폭시 수지와 반응하여 새로운 기계적 연동(mechanical interlocking)을 형성하는 것을 확인했다.

 

동시에 에폭시의 취성을 폴리우레탄이 보완함으로써 복합재의 기계적 물성과 인성이 향상되는 결과를 도출했다.

 

이번 연구의 특징은 단순한 계면 조성 분석에 그치지 않고, 공학적 관점에서 실제 응용 가능성까지 확장한 점이다.

 

특히 폐기물의 업사이클링을 통해 방호용 소재로의 활용 가능성을 제시했으며, 개발된 소재의 응용을 위해 서지태 학생이 제안한 아이디어에서 출발했다.

 

경상국립대학교 연구팀은 개발된 재활용 복합재의 방검 성능을 평가하기 위해 교내에서 정적 칼날 침투 시험(quasi-static knife penetration test)을 수행하여 기초 성능을 검증했다.

 

이후 보다 명확한 검증결과를 위해 미국 방검 시험 표준(NIJ Standard–0115.00)에 기반한 칼날 낙하 시험(knife-drop test) 장치를 보유한 ECO융합섬유연구원 국방·안전보호신뢰성평가센터와 협력하여 시험을 진행했다.

 

또한 계면 특성 분석 및 정밀 평가를 위해 한국세라믹기술원 항공우주·방산연구단과의 협업을 통해 연구의 신뢰도를 확보했다.

 

권동준 교수는 “이번 연구성과는 서지태 학생의 독창적인 아이디어 덕분에 가능했다.”라고 강조하고 “경상국립대학교 신소재공학부는 4학년이 졸업논문 체계가 있고 그러한 체계화된 교육개념을 바탕으로 우수한 학생을 육성하는 국가거점 국립대학교의 우수 사례라 판단된다.”라고 말했다.

 

서지태 학생은 “연구 방향을 설정해 주시고 지도해 주신 권동준 교수님 덕분에 이번 방검 연구를 수행할 수 있었다.

 

또한 실험 과정에서 함께 도움을 준 연구실 구성원들 덕분에 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 구조용 복합재료 및 국방, 방호소재에 대한 연구경험을 더욱 발전시켜 나갈 것이다.”라고 말했다.