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첨단기술의 결정체 - 페인트

2011.10.13 13:50

관리자 조회 수:3606

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흔히 페인트로 불리는 도료. 단순히 색깔을 입히기 위해 칠하는 것으로 생각하는 경우가 많다. 그러나 사실 도료는 첨단 과학기술이 살아 숨쉬는 대표적인 종합 화학상품이다. 도료는 여러 가지 화학물질을 섞어놓은 유동성 물질로, 여러 가지 방식으로 각종 물체의 표면에 칠해진 후 도막(고체막)으로 변화한다. 최근에는 물질의 표면을 보호하고 아름답게 장식하는 기본적인 기능 외에 특수한 기능을 가진 도료들이 선보이고 있다.

이런 특수기능 도료를 총칭해 첨단도료라 부른다. 과학을 입히는 첨단도료의 세계를 살펴보자.

도료는 고분의 벽화에 사용될 정도로 매우 오래전부터 사용돼 왔다. 현대적 의미의 도료, 즉 천연수지나 합성수지를 용제에 희석시킨 도료는 18세기경부터 전문적으로 제조됐다. 특히 1920년대 초에 점도가 낮은 니트로셀룰로오스 라커가 합성돼 자동차용 도료로 사용되면서 도료공업이 본격적으로 시작됐다.

도료를 물질에 칠하는 과정을 도장이라 하고 도막 구성의 3요소는 수지, 안료, 첨가제다. 수지는 도막의 기본적인 성능을 담당하는 성분. 도막의 굳기, 광택, 내마모성, 내충격성, 내수성 등의 성질이 바로 수지에 의해 결정된다.

안료는 도막이 색을 띠도록 하는 역할을 하는 성분인데, 녹이 스는 것을 방지하는 등 특수 기능까지 담당하고 있다. 첨가제에는 건조제, 굳게 하는 경화제, 촉매, 흘림 방지제, 특수 기능성 재료가 포함된다.

요즘 환경오염에 대한 규제가 심해지면서 친환경보존형 도료가 각광받고 있다. 친환경도료는 크게 환경보존형 도료, 환경재생형 도료, 환경개선형 도료로 분류된다.

환경보존형 도료는 휘발성 유기화학물질(VOC)과 중금속 등 환경에 유해한 물질의 사용을 제한해 만든 것이다.

환경재생형 도료는 폐기물 감소의 차원에서 자원 재생능력이 뛰어난 도료를 말한다.

광촉매 도료 대기정화 등 환경개선

이에 비해 환경개선형 도료는 환경정화 기능과 오염방지 기능이 부여된 도료를 말한다. 가장 대표적인 예는 2000년 4월 국내업체에서 개발에 성공해 주목받는 광촉매 도료다.

광촉매 도료를 유리, 타일, 콘크리트 등에 칠하면 대기정화와 항균탈취, 냄새제거 등 놀라운 효과를 발휘한다. 광촉매 도료의 핵심인 광촉매는 빛을 에너지로 이용해 광화학반응을 촉진시키는 물질로 정의되는데, 금속산화물, 황화합물 등이 있다.

전자파 흡수하고 정전기도 억제

전기가 흐르는 카본블랙과 같은 전도성 물질을 포함하는 도료는 전도성을 가진 특수 도료가 된다. 전도성 물질은 전자파(전자기에너지)를 흡수하거나 산란시키는 특성을 갖고 있다. 전도성 도료 중 전자기에너지가 반사 또는 투과되는 것을 억제하는 기능이 뛰어난 종류를 ‘전자파차폐도료’라 부른다.

올해 초 미국이 벌인 이라크전에서는 레이더에 포착되지 않는 스텔스 기능을 지닌 전투기가 톡톡히 활약했다. 이처럼 전투기가 레이더에 보이지 않는 이유는 스텔스(레이더 흡수) 도료를 사용했기 때문이다. 스텔스 도료는 도료의 합성수지에 레이더파를 흡수하는 자성물질이 첨가돼 있다.

올해 초 대구지하철 참사 이후 상당한 주목을 받은 것이 ‘난연성 도료’다. 난연성이란 말은 연소를 어렵게 하는 과정을 통해 화재 발생시 불이 확산되는 것을 방지 또는 지연하는 기능을 의미한다.

화재는 어떤 원인으로 발생된 열이 공기 중의 산소와 반응하면서 물질을 연소시키고, 연소로 인해 발생된 열이 또 다른 물질이 연소되도록 하는 과정이다.

화재 확산을 막는 기능까지

난연성 도료에서는 인계화합물이라는 첨가제를 사용하는데, 이것은 열에 분해되더라도 휘발성 물질이 발생하지 않고 오히려 물질과 화염 사이에서 방어막 역할을 한다. 또 산소(공기)의 공급 과정을 차단해 불꽃을 산소로부터 차단하면 더 이상 연소가 발생하지 않는다.

물질에 색을 입히는 도료의 역사는 수천 년이 넘는다. 최근 발전한 과학기술은 도료에 새로운 옷을 입히고 있다. 앞으로 등장할 더욱 다채로운 기능을 가진 첨단도료들을 기대해 보자.

노시태(한양대 교수·화학공학)