최근 건양대학교 기능성 코팅 연구실이 화제다. 현재 송기창 건양대학교 화공생명학과 교수가 이끌고 있는 기능성 코팅 연구실은 지난 1992년 건양대학교 화공생명학과의 개설과 함께 설립되었다.

▲ 건양대학교 송기창 교수

현재 건양대 기능성 코팅 연구실은 졸-겔공정과 같은 화학적 방법을 사용하여 다양한 기능성 코팅용액을 제조하여 안경렌즈, 유리, 플라스틱과 같은 소재에 고굴절률, 고경도, 친수성, 광변색, 내지문성과 같은 기능성을 부여하는 코팅용액의 개발을 연구 중이며 나아가 의료용으로 사용될 수 있는 코팅용액 제조에 관한 연구를 진행할 예정이다.

산업용 코팅제 개발에 관련된 연구 진행
건양대 기능성 코팅 연구실은 지금까지 기능성 코팅용액 제조에 관련하여 20여명의 석사를 졸업시켰으며 현재 석사과정 3명, 학부생 6명이 참여하여 산업용 코팅제 개발에 관련된 연구를 활발히 진행하고 있다. 졸-겔공정에 의한 기능성 코팅용액의 제조방법을 연구하고 있는 송기창 교수는 정전기 방지 코팅, 광변색 코팅, 굴절률 향상 코팅, 김서림 방지 코팅 등과 같은 플라스틱 및 유리 표면의 기능성 향상에 관한 연구를 주로 수행하였다. 이러한 연구는 관련 산업계의 애로 기술을 다루기 때문에 업계로부터 큰 호응을 받고 있다. 광변색이란 광조사에 의해 화학물질의 결합상태가 변하여 흡수 스펙트럼이 다른 이성질체가 가역적으로 생성되는 현상으로, 광변색성을 보이는 물질들을 플라스틱 표면 위에 코팅하면 자외선 차단용 광변색 렌즈, 광정보 저장매체 및 광학적 변환장치 등으로 사용될 수 있기 때문에 광변색 코팅에 관한 산업계의 관심이 높다. 송기창 교수는 실란커플링제인 glycidoxypropyl trimethoxysilane과 vinyltriethoxysilane을 출발물질로 하여 졸-겔법에 의해 유-무기 혼성 용액을 제조했으며 기재인 폴리카보네이트(PC) 시트에 코팅시키고 열 경화시켜 광 변색성을 갖는 하드 코팅 막을 제조하는데 성공했다. 송 교수는 “spiropyran을 용해시킨 용매의 극성이 코팅 막의 광변색 특성에 미치는 영향을 조사하였다”며 “spiropyran을 용해시킨 용매의 극성이 증가할수록 겔 매트릭스에서의 spiropyran의 열린 구조가 더욱 안정화되어 코팅 막의 소색속도가 감소하므로 ethanol, acetone, methylethyl ketone과 같은 극성 용매 보다는 ethylacetate, tetrahydrofuran과 같은 비극성 용매에 spiropyran을 용해시키는 것이 코팅 막의 소색속도를 감소시키는 사실을 발견했다”고 덧붙였다. 또 현재 PC 표면을 보호하기 위해 많이 사용되는 실리카계통의 하드코팅제가 빛의 간섭현상에 의한 간섭무늬가 표면에 나타나는 등 광학특성상의 문제를 해결하고자 투명 PC의 표면 하드코팅제로 고굴절률을 보이는 유-무기 혼성 하드코팅 용액을 졸-겔법을 이용해 제조했다. 뿐만 아니라 김서림 방지용 창유리 및 안경렌즈, 콘텍트 렌즈, 전자 패키징 재료, 수술용 기구 등에서 친수성 코팅 기술을 사용하여 김서림 현상을 제거하는데 계면활성제를 플라스틱 표면 위에 단순히 도포하는 수준이어서 친수성의 지속시간이 짧다는 문제점이 있었다. 이에 송기창 교수는 소수성 고분자 필름의 친수성을 향상시키기 위해 장기지속성을 보이며 우수한 친수성을 보이는 유-무기 혼성 코팅용액을 졸-겔법으로 합성하여 산업계 현장 애로 기술을 해결하는데 도움을 준 바 있다.

인체에 무해한 접착제와 의료용 코팅제 개발에 주력

▲ 송기창 교수는 정전기 방지 코팅, 광변색 코팅, 굴절률 향상 코팅, 김서림 방지 코팅 등과 같은 플라스틱 및 유리 표면의 기능성 향상에 관한 연구를 주로 수행하였다

일반적으로  플라스틱은 가볍고, 성형이 비교적 자유스러우나 전기적으로 절연성에 가까워 정전기를 띄게 되는데 이는 플라스틱 제품의 가공성형 중에 생산능률을 떨어뜨리며 계측기의 고장을 일으키고 통신기기에 잡음을 일으키는 등 많은 문제를 야기시킨다. 이에 송기창 교수는 수분산 폴리우레탄 용액(PUD)을 합성한 후 이 용액에 이온전도성을 부여할 수 있는 알카리 금속염인 LiClO4, NaClO4, KClO4을 첨가하여 환경친화적인 대전방지용 코팅용액을 제조하였다. 알카리 금속염의 첨가량이 증가될수록 코팅 도막의 표면저항은 감소하였지만 PUD에 같은 양의 알카리 금속염이 첨가될 경우에는 LiClO4>NaClO4>KClO4의 순서로 코팅 도막의 이온 전도도가 우수했다. 또한 수분산 폴리우레탄 수지의 화학구조를 변경함으로써 대전방지 특성을 개선하고자 시도하였다. 이 기술은 향후 화학 및 전자 산업에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 송 교수는 이와 관련된 논문으로 제23회 과학기술 우수논문상을 수상하는 쾌거를 거둔 바 있다. 고려대학교 화학공학 공학사, 한국과학기술원 화학공학 공학석사 및 박사과정을 마친 송기창 교수는 스위스 취리히 공대(ETH) 방문연구교수, 한국화학공학회 홍보이사, 한국화학공학회 공업화학부문위원회 위원장을 역임했으며 현재 한국화학공학회 국문지 편집위원으로 활동 중이다. 송기창 교수는 “지금까지는 화학산업에 사용되는 기능성 코팅제 개발 연구에 주력해왔다”면서 “2014년부터 건양대학교에 전국 최초로 신설되는 의료신소재학과로 소속을 옮겨 건양대학교 병원 및 의대와 함께 인체에 무해한 접착제와 의료용 코팅제 개발에 주력할 것”이라고 포부를 밝혔다. NM