나고야대학교 연구진들이 자동차 산업에 사용되는 구조용 접착제 분야에서 중요한 발전을 달성했다. 연구진이 개발한 차세대 접착제는 고무 접착제를 포함하지 않는 기존의 에폭시 기반 접착제보다 22배 높은 전례 없는 충격 강도를 제공하여 혁신적인 자재 접합을 보장한다. 강도와 유연성이 높은 접착제로 차량 부품을 연결하면 알루미늄과 섬유 강화 플라스틱 등 더욱 가벼운 부품을 사용하는 차량을 생산할 수 있다. 연구 결과는 <ACS Applied Materials & Interfaces>에 게재되었다.

나고야대학교 연구자 Atsushi Noro는 “강도와 내구성이 높은 구조용 접착제는 자동차와 항공기, 건물 조립 분야에 필수적인 요소”라고 설명한다. 또한 “에폭시 수지 기반 접착제가 널리 사용되고 있지만 유연성이 부족하여 충격이 가해졌을 때 손상에 취약하다”며, “연구진은 이 문제를 극복하기 위해 수소 결합(hydrogen-bonded) 스티렌계 열가소성 엘라스토머(elastomer)와 접착제를 결합하여 유연성과 뛰어난 내충격성을 모두 제공하는 새로운 유형의 접착제를 개발할 수 있었다”고 덧붙였다.

새로운 접착제는 Aisin Chemical Company와의 협업 및 일본 신에너지산업기술개발기구(New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO)의 지원으로 개발되었다. 이러한 혁신적인 접착제는 나고야대학교에서 이전에 개발한 수소 결합 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 새롭게 사용할 가능성을 제시한다.

수소 결합 스티렌계 열가소성 엘라스토머는 고무와 같은 특성을 나타내는 폴리머(polymer)로서 길이를 늘렸다가 원래의 형태로 복원할 수 있다. 이러한 특성으로 충격이 가해졌을 때 개선된 응력 소산(stress dissipation) 성능을 나타내는 강건한 접착제가 탄생했다. 또한 접착제의 엘라스토머에서 형성된 수소 결합으로 응력이 가해졌을 때 빠르게 분리와 재결합이 가능하여 인성(toughness)이 더욱 높아진다.

이러한 혁신은 여러 자재를 사용하는 경량 자동차 설계에서 각기 다른 자재를 결합할 수 있는 강도와 유연성이 높은 접착제에 대한 필요성을 해결하므로 자동차 산업에 중요한 시사점이 있다. Noro는 “구조용 접착제가 연비 개선과 탄소 배출 저감에 필수적인 차량의 중량을 줄이는 과정에서 핵심적인 역할을 담당할 것으로 예상된다”고 말했다. 또한 “금속과 섬유 강화 플라스틱 등 여러 자재를 결합하는 능력으로 안전성이나 성능을 약화시키지 않고도 중량이 낮은 자동차를 설계할 수 있다”며, “이러한 개발은 탄소 중립 사회를 추구하는 과정에서 중요한 단계”라고 설명했다.

자동차 산업이 지속 가능성과 성능을 추구하는 과정에서 이 접착제가 귀중한 도구로 사용될 것으로 예상되지만, 연구자들은 지속적인 연구를 통해 이 기술이 항공우주나 건설 등 다른 산업에서도 자재의 중량을 낮추고 중공업 분야의 탄소 비용을 개선할 것으로 전망한다.