보고서 정보
주관연구기관 |
경북대학교 KyungPook National University |
연구책임자 |
박성수
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2022-04 |
과제시작연도 |
2021 |
주관부처 |
산림청 Korea Forest Service |
등록번호 |
TRKO202200004415 |
과제고유번호 |
1405004768 |
사업명 |
산림융복합전문인력양성(R&D) |
DB 구축일자 |
2022-07-02
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키워드 |
요소수지.디 알데히드 셀룰로오스.폼알데히드 방출량.친환경 접착제.Urea-formaldehyde resin.Dialdehyde cellulose.Formaldehyde emission.Eco-friendly adhesive.
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초록
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연구개발 목표 및 내용
최종 목표
본 과제는 나노셀룰로오스 (microcrystalline cellulose, MCC)를 과요오드산나트륨 (NaIO₄)을 이용하여 dialdehyde cellulose를 제조하고(Process 1), 제조한 dialdehyde cellulose를 저몰비 요소수지에 3 가지 방법(첨가 반응 때 투입, 축합 반응 후 투입, 첨가 반응 및 축합 반응 후 투입)으로 투입하여 변성 요소수지를 제조하는 것(Process 2), 변성 요소수지를 이용하여 합판을 만들어 그 물성을 측정하는 것을 실험 목표
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
본 과제는 나노셀룰로오스 (microcrystalline cellulose, MCC)를 과요오드산나트륨 (NaIO₄)을 이용하여 dialdehyde cellulose를 제조하고(Process 1), 제조한 dialdehyde cellulose를 저몰비 요소수지에 3 가지 방법(첨가 반응 때 투입, 축합 반응 후 투입, 첨가 반응 및 축합 반응 후 투입)으로 투입하여 변성 요소수지를 제조하는 것(Process 2), 변성 요소수지를 이용하여 합판을 만들어 그 물성을 측정하는 것을 실험 목표로 하고 있다. Process 1의 실험목표는 적절한 치환도를 가진 저분자량 dialdehyde cellulose를 제조하는 것이고, Process 2의 실험목표는 3 가지 투입 방법으로 bubble viscometer 기준 목표 점도를 J-K로 한 변성 요소수지를 제조하는 것이며, 합판 제조의 실험 목표는 KS 규격 (KS F 3101) 기준 적어도 0.7 N/mm² 이상의 인장전단 접착강도 및 E0 이하의 폼알데히드 방출량을 얻는 것이다. 여기서 측정된 물성은 산림과학원의 쌀가루 접착제와 비교할 것이다. 이 실험의 최종 목표는 앞서 언급한 바와 같이 KS 규격 기준 적어도 0.7 N/mm² 이상의 인장전단 접착강도 및 E0 이하의 폼알데히드 방출량을 얻는 것이며, 이를 통해 요소수지의 단점 및 저몰비 요소수지의 낮은 접착력을 개선하는 것이다. 이를 성공하게 된다면, 각종 환경 문제가 대두 되는 현대에 ‘eco-접착제 (environmental friendly, cut, overcome)’라는 새로운 사업 아이템으로 자리매김할 수 있을 것이라 기대된다. 또한, 목표물성치에 도달하면 논문을 작성할 것이며, 목표 저널은 ‘industrial & engineering chemistry research’이다. 모든 과정이 성공적으로 끝날 시 dialdehyde cellulose의 산업적 활용을 염두 하여 경제적으로 dialdehyde cellluose를 제조하는 방안에 대해서도 추가적인 실험을 할 예정이다.
전체 내용
본 실험은 저몰비 요소수지의 낮은 접착력을 개선하는 것과 요소수지의 폼알데히드 방출량을 감소시키는 것을 통해 eco-접착제를 제조하는 것을 목표로 하며, 이를 위해 Process 1, 2, 합판 제조 및 물성 평가의 단계를 거칠 것이다. Process 1은 나노셀룰로오스와 과요오드산나트륨을 이용하여 dialdehyde celluose를 제조하는 과정으로, 적절한 치환도를 갖는 저분자량의 dialdehyde cellulose를 제조하는 것을 목표로 한다. 물성 측정을 위해서 는 ATR-IR, X선 회절 분석, 산염기 적정, tyndall test가 수행될 예정이다.
Process 2는 제조 된 dialdehyde cellulose를 이용하여 변성 요소수지를 제조하는 과정으로, 3 가지의 투입 위치를 통해 3 종류의 변성 요소 수지를 제조하는 것을 목표로 한다. 여기서 3 가지의 투입 위치는 각 첨가 반응 때 투입, 축합 반응 후 투입, 첨가 반응 및 축합 반응 후 투입이다. 3 가지 다른 방법으로 제조 된 변성 요소수지의 물성을 측정하기 위해 고형분, 점도, 겔화시간을 측정할 예정이며, FT-IR, X선 회절 분석, 시차주사열량측정법이 물성을 측정하는데 이용될 예정이다. Process 1과 2를 마친 후, 제조 된 변성 요소 수지를 이용해 합판을 제조할 것이며, 제조한 합판의 인장전단접착강도 및 폼알데히드 방출량을 측정할 것이다. 목표 달성량은 KS 규격 (KS F 3101) 기준 적어도 0.7 N/mm² 이상의 인장전단 접착강도와 E0 이하의 폼알데히드 방출량이다. 또한, 측정된 물성을 산림과학원의 쌀가루 접착제와 비교할 것이다. 모든 실험이 성공적으로 끝나게 된다면 지도 교수의 지도 하에 논문 작성을 시작할 것이며 목표 저널은 'industrial & engineering chemistry research'이다. 모든 과정을 통해 변성 요소수지를 제조하게 되면 산업적 활용을 위해 경제적으로 dialdehyde cellluose를 제조하는 방안에 대해서도 추가적으로 실험을 할 예정이다.
1단계
(해당 시 작성)
목표
본 실험은 저몰비 요소수지의 낮은 접착력을 개선하는 것과 요소수지의 폼알데히드 방출량을 감소시키는 것을 통해 eco-접착제를 제조하는 것을 목표로 하며, 이를 위해 Process 1, 2, 합판 제조 및 물성 평가의 단계를 거칠 것이다. Process 1은 나노셀룰로오스와 과요오드산나트륨을 이용하여 dialdehyde celluose를 제조하는 과정으로, 적절한 치환도를 갖는 저분자량의 dialdehyde cellulose를 제조하는 것을 목표로 한다. 물성 측정을 위해서는 ATR-IR, X선 회절 분석, 산염기 적정, tyndall test가 수행될 예정이다.
Process 2는 제조 된 dialdehyde cellulose를 이용하여 변성 요소수지를 제조하는 과정으로, 3 가지의 투입 위치를 통해 3 종류의 변성 요소 수지를 제조하는 것을 목표로 한다. 여기서 3 가지의 투입 위치는 각 첨가 반응 때 투입, 축합 반응 후 투입, 첨가 반응 및 축합 반응 후 투입이다. 3 가지 다른 방법으로 제조 된 변성 요소수지의 물성을 측정하기 위해 고형분, 점도, 겔화시간을 측정할 예정이며, FT-IR, X선 회절 분석, 시차주사열량측정법이 물성을 측정하는데 이용될 예정이다. Process 1과 2를 마친 후, 제조 된 변성 요소 수지를 이용해 합판을 제조할 것이며, 제조한 합판의 인장전단접착강도 및 폼알데히드 방출량을 측정할 것이다. 목표 달성량은 KS 규격 (KS F 3101) 기준 적어도 0.7 N/mm² 이상의 인장전단 접착강도와 E0 이하의 폼알데히드 방출량이다. 또한, 측정된 물성을 산림과학원의 쌀가루 접착제와 비교할 것이다. 모든 실험이 성공적으로 끝나게 된다면 지도 교수의 지도 하에 논문 작성을 시작할 것이며 목표 저널은 'industrial & engineering chemistry research'이다. 모든 과정을 통해 변성 요소수지를 제조하게 되면 산업적 활용을 위해 경제적으로 dialdehyde cellluose를 제조하는 방안에 대해서도 추가적으로 실험을 할 예정이다.
내용
본 실험은 저몰비 요소수지의 낮은 접착력을 개선하는 것과 요소수지의 폼알데하이드 방출량을 감소시키는 것을 통해 eco-접착제를 제조하는 것을 목표로 하며, 이를 위해 Process 1, 2, 합판 제조 및 물성 평가의 단계를 거칠 것이다. Process 1은 나노셀룰로오스와 과요오드산나트륨을 이용하여 dialdehyde celluose를 제조하는 과정으로, 적절한 치환도를 갖는 저분자량의 dialdehyde cellulose를 제조하는 것을 목표로 한다. 물성 측정을 위해서는 ATR-IR, X선 회절 분석, 산염기 적정, tyndall test가 수행될 예정이다.
Process 2는 제조 된 dialdehyde cellulose를 이용하여 변성 요소수지를 제조하는 과정으로, 3 가지의 투입 위치를 통해 3 종류의 변성 요소 수지를 제조하는 것을 목표로 한다. 여기서 3 가지의 투입 위치는 각 첨가 반응 때 투입, 축합 반응 후 투입, 첨가 반응 및 축합 반응 후 투입이다. 3 가지 다른 방법으로 제조 된 변성 요소수지의 물성을 측정하기 위해 고형분, 점도, 겔화시간을 측정할 예정이며, FT-IR, X선 회절 분석, 시차주사열량측정법이 물성을 측정하는데 이용될 예정이다. Process 1과 2를 마친 후, 제조 된 변성 요소수지를 이용해 합판을 제조할 것이며, 제조한 합판의 인장전단접착강도 및 폼알데하이드 방출량을 측정할 것이다. 목표 달성량은 KS 규격 (KS F 3101) 기준 적어도 0.7 N/mm² 이상의 인장전단 접착강도와 E0 이하의 폼알데하이드 방출량이다. 또한, 측정된 물성을 산림과학원의 쌀가루 접착제와 비교할 것이다. 모든 실험이 성공적으로 끝나게 된다면 지도 교수의 지도 하에 논문 작성을 시작할 것이며 목표 저널은 'industrial & engineering chemistry research'이다. 모든 과정을 통해 변성 요소수지를 제조하게 되면 산업적 활용을 위해 경제적으로 dialdehyde cellluose를 제조하는 방안에 대해서도 추가적으로 실험을 할 예정이다.
연구개발성과
요소수지의 지속 가능성과 성능을 향상시키는 데 바이오기반 dialdehyde cellulose가 잠재력을 가지고 있음을 확인
연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
본 연구에서는 MCC를 이용하여 dialdehyde cellulose를 제조하고, 이를 이용하여 변성 요소수지를 제조하였다. 요소수지와 같은 기존의 목재접착제는 석유화학 기반의 원료가 이용되며, 이는 지속가능성과 환경성을 강조하는 현 시대와는 맞지 않을 수 있다. 그렇기에, 본 연구처럼 바이오기반 재료를 통해 저몰비 요소수지의 성능을 개선할 수 있게 된다면 목재접착제 시장에서 재생가능성을 통한 친환경성을 확보하는 효과를 볼 수 있을 것이다.
또한, 폼알데히드 방출에 대한 규제가 점점 엄격해지는 상황에서 폼알데히드 방출량을 감소시킬 수 있고 저몰비 요소수지의 단점을 극복할 수 있는 목재접착제 제조 기술은 각종 환경 문제가 대두되고 있는 현대에 새로운 사업 아이템으로써 자리매김할 수 있을 것이다. 또한, 이러한 목재접착제의 개발은 궁극적으로 eco-접착제의 제조를 가능하게 할 것이다. 즉, 친환경적이고 (environmental friendly), 폼알데히드 방출량을 감소시킬 수 있으며 (cut), 저몰비 요소수지의 낮은 접착력을 개선 가능한 (overcome) 새로운 친환경적인 접착제를 제조할 수 있게 될 것이다.
(출처 : 요약문 3p)
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