경북대, 친환경 난연 코팅제 개발…"산불 예방 새 해법 제시"

식물 유래 폴리페놀 모사…무독성·내열성·내구성 모두 입증
스프레이 방식 적용…건축·재난 분야 활용 기대

마크 존 카스틸로 경북대 학부생

이규의 경북대 교수

경북대학교(총장 허영우)는 화학과 이규의 교수 연구팀이 산불 예방을 위한 친환경 난연(難燃) 코팅제를 개발했다고 17일 밝혔다.

이번 연구는 최근 경북 지역을 비롯해 전국적으로 반복되는 대형 산불 피해에 대한 대응 기술을 찾기 위해 시작됐다. 기존 난연 기술이 주로 인(燐)이나 금속 기반 화합물을 사용하는 방식이어서, 기후 조건에 따른 성능 저하, 환경 오염, 세포 독성 등의 한계가 지적돼 온 상황에서 새로운 대안이 요구됐다.

이 교수팀은 자연에서 해법을 찾아, 식물에 존재하는 폴리페놀 화합물에 주목했다. 폴리페놀은 수피, 잎, 열매 등에 존재하며 고온에서 흑연층으로 전환돼 열 차단막 역할을 한다. 이를 모사한 인공 폴리페놀 기반의 방염 코팅 공정을 개발한 것이다.

연구팀이 개발한 코팅제는 물만을 용매로 사용하며, 촉매나 유기 화학물질 없이도 산화적 가교 반응을 통해 안정적인 보호층을 빠르게 형성한다. 스프레이 방식으로 손쉽게 목재 표면 등에 적용할 수 있는 것도 특징이다.

내열성 실험 결과, 코팅된 목재는 무처리 목재보다 약 3배 이상 향상된 난연 성능을 보였고, 약 600°C 고온에서 흑연 유사 차단층이 빠르게 형성되는 것으로 분석됐다. 실제 화재 조건을 모사한 실험에서는 코팅 목재의 질량 손실이 약 2g에 그쳐, 무처리 목재(약 6g 손실) 대비 열 차단 성능이 뚜렷하게 입증됐다.

또한 70일간의 가속 기후 노화 실험에서도 코팅층의 내구성이 높게 유지됐고, 실외 조건에서의 수목 생존율 실험에서도 코팅된 나무는 100% 생존해 무독성과 환경 안정성 역시 확인됐다.

이규의 교수는 "이번 연구는 산림과 건축, 재난 관리 등 다양한 분야에 응용 가능한 친환경 화재 예방 기술로 주목받고 있다"며 "간편한 적용 방식과 뛰어난 성능, 지속 가능성 측면에서 상용화 가능성이 크다"고 밝혔다.

이번 연구는 경북대 화학과 이규의 교수가 교신저자로, 같은 학과 4학년 마크 존 카스틸로(Mark John Castillo) 학생이 제1저자로 참여했으며, 교육부 G-LAMP 사업과 한국연구재단 우수신진연구 지원을 통해 수행됐다. 연구 결과는 4월 2일 자 국제학술지 '그린 케미스트리(Green Chemistry)' 온라인판에 게재됐다.