원광대학교(총장 박맹수) 화학융합공학과 전인엽 교수팀이 그래피틱 나노플레이트를 이용한 저밀도 선형 폴리에틸렌(LLDPE)의 기계적 물성 향상에 대한 연구 결과를 복합체 분야 최상위 저널(IF: 7.094)인 Composites Science and Technology에 발표했다.

LLDPE는 범용고분자 중 하나로 저렴한 가격과 내수성, 절연성, 투명도가 좋아 전기피복, 포장재료, 농업용 필름 등에 사용되고, 낮은 인장강도 및 높은 신장률로 인해 성형이 용이하지만, 기계적 강도가 낮은 단점이 있으며, 기계적 강도 및 열적 안정성 등이 보완되면 더욱 다양한 분야에 사용될 것으로 전망되고 있다.

이번 논문은 ‘헵텐으로 기능화된 그래피틱 나노플레이트(HGN) 제조 및 LLDPE의 물성 향상(Heptene-functionalized graphitic nanoplatelets for high-performance composites of linear low-density polyethylene)’에 관한 연구로써 그래피틱 나노플레이트 첨가제는 고분자의 기계적 강도 및 열적 안정성 등을 크게 향상시키고, 기계화학적 공정을 통한 그래피틱 나노플레이트의 대량 제조 및 공급은 그래피틱 나노플레이트가 고분자 물성 강화용 첨가제로 사용될 수 있다는 점을 증명했다.

특히 분산성에서 문제가 되는 탄소 기반 소재의 단점을 기계화학적 공정을 이용한 선택적 가장자리 기능화를 통해 해결할 수 있다는 것을 보여줌으로써 다양한 유기용매에서 우수한 분산성을 보여준 그래핀 나노플레이트는 LLDPE뿐만 아니라 HDPE, LDPE, PP, PS, PVC 등 다른 범용고분자에서도 사용이 가능하다는 점을 확인했다.

교신저자인 전인엽 교수는 “이 연구는 우수한 분산성을 보유한 고품질 그래핀이 고분자의 물성 향상을 위한 첨가제로 사용할 수 있다는 것과 그래핀의 대량 공급이 가능한 공정 개발은 그래핀 시장성을 획기적으로 확대할 수 있다는 것을 보여줬다는 점에서 큰 의미를 부여할 수 있다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 원광대 화학공학과 석사과정 대학원생 송하동 씨가 제1저자, UNIST 백종범 교수가 공동 교신저자로 참여하고, 연구지원은 과학기술정보통신부에서 추진하는 리더연구자지원사업 선도연구센터와 기본연구를 통해 이루어졌다. /익산=장양원 기자