물로 반도체 고분자 만들어…화학연, 친환경 공정 개발

고성능 폴리이미드 개발 친환경 기술을 만든 한국화학연구원 연구팀. (사진=한국화학연구원)

[이데일리 최정희 기자] 국내 연구진이 독성 유기용매 대신 물을 활용한 반도체 소재 제조기술을 세계 최초로 개발했다.

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

폴리이미드는 우수한 내열성, 기계적 강도, 화학적 안정성을 지닌 고분자 소재다. 디스플레이, 반도체, 항공우주 등 첨단 산업에서 폭 넓게 활용된다. 반도체 및 전자기기 수요 증가로 전 세계 폴리이미드 시장은 연평균 7% 이상의 성장세를 기록하고 있다.

기존 폴리이미드 생산 과정은 독성 유기용매를 필수적으로 사용하다보니 환경 오염에 대한 우려가 있었다. 또 공정 온도가 350도 이상이기 때문에 에너지 소비가 크고 생산 단가가 높다는 점도 문제로 지적됐다.

연구팀은 독성 유기용매 대체, 공정 온도를 250도 이하로 낮추면서도 상요화된 폴리이미드 제품과 비슷한 수준의 물성을 확보할 수 있는 물 기반 중합 공정을 개발했다. 물을 반응 용매로 사용해 합성 재료의 원가를 10% 이하로 대폭 절감할 수 있고, 독성 유기용매를 처리하기 위한 고비용의 증류 회수시설이 필요 없다는 게 특징이다.

공정 온도가 기존보다 100도 이상 낮아 에너지 소비도 기존보다 30% 가량 절감할 수 있다. 연구팀은 이 공정을 바탕으로 배터리 음극 바인더와 절연 소재를 개발하기 위한 기술 이전을 체결, 상업화를 추진할 방침이다.

연구진들은 “이번 연구는 환경과 경제성을 동시에 만족시키는 혁신적인 친환경 공정”이라며 “폴리이미드 소재 뿐 아니라 고성능 고분자 소재의 장기적 발전과 글로벌 경쟁력 강화를 위해 연구를 이어갈 계획”이라고 밝혔다.