경북대학교는 이규의 화학과 교수팀이 산불 예방을 위한 친환경 난연 코팅제를 개발했다고 17일 밝혔다.

이번 연구는 최근 경북 지역에서 발생한 대형 산불처럼 반복적으로 발생하는 산불 재해에 조기 대응 방안을 마련하기 위해 시작됐다.

이규의 경북대 교수(왼쪽)와 마크 존 카스틸로 학생

기존 난연 기술은 인·금속 기반의 난연 물질을 주성분으로 사용한다. 하지만 이 기술은 기후 조건에 따른 성능 저하, 세포 독성, 환경 오염 등의 문제가 제기돼 왔다.

연구팀은 자연에서 해답을 찾고자 고온에서 열 차단막 역할을 하는 폴리페놀 성분에 주목했다. 폴리페놀은 식물에서 자연적으로 생성되는 화합물로서 주로 수피, 잎, 열매 등에 존재하며, 고온에서 흑연층으로 전환돼 나무를 화재로부터 보호하는 기능이 있다.

이러한 자연의 방어 기작을 모사해 연구팀은 인공 폴리페놀 기반의 방염 코팅 공정을 개발했다. 새롭게 개발된 코팅제는 공기 중에 노출되면 산화적 가교 반응을 통해 안정적인 폴리페놀 층을 빠르게 형성하며, 물만을 용매로 사용해 별도의 촉매나 유기 화학물질 없이도 목재 등 다양한 표면에 스프레이 방식으로 간편하게 적용할 수 있다.

개발된 난연 코팅제의 작용 모식도, 간단한 스프레이 코팅 공정을 통해 도포된 폴리페놀 성분이 고온에서 흑연층으로 전환되는 화학적 과정을 나타내고 있다.

내열성 실험 결과, 코팅된 목재는 무처리 목재 대비 약 3배 이상 향상된 난연 성능을 보였으며, 분광 분석을 통해 약 600°C의 고온에서 흑연 유사 차단층이 빠르게 형성되는 것이 확인됐다. 실제 화재 조건을 모사한 실험에서는 무처리 목재가 약 6g의 질량 손실을 보인 반면, 코팅된 목재는 약 2g만 손실돼 열 차단 성능이 입증됐다.

또 70일간의 가속 기후 노화 실험에서도 코팅층의 내구성이 뛰어난 것으로 나타났으며, 실제 환경에서 진행한 수목 생존율 실험에서도 코팅된 나무의 생존율이 100%에 달해 소재의 무독성·친환경성이 확인됐다.

이규의 교수는 “이번 연구는 산림, 건축(난연성 소재), 재난 관리 등 다양한 분야에서 응용 가능성이 높은 친환경 화재 예방 기술로 주목받고 있다. 개발된 소재는 기존 코팅제보다 간편한 적용 방식, 지속 가능성, 뛰어난 난연 성능 등 여러 측면에서 우위를 보이며 사업화 가능성 또한 높다”면서 “상용화된다면 전 세계적으로 반복되는 산불 피해를 줄이는 데 큰 도움이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구의 교신저자는 경북대 화학과 이규의 교수, 제1저자는 같은 학과 4학년인 마크 존 카스틸로 학생이며, 한국연구재단 우수신진연구 사업과 교육부 주관 G-LAMP 사업의 지원을 통해 수행됐다. 연구 결과는 최근 지속가능한 화학 기술 분야의 저명 국제학술지인 '그린 케미스트리(Green Chemistry)' 온라인에 게재됐다.

대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com

Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.