접착 기술노트

저온 경화 에폭시 개발은 왜 어려울까? ①- 경화 온도만 낮추면 되는 문제가 아닌 이유

접착연구원 — Fri, 25 Sep 2026 20:53:37 +0900

이 글에서 다루는 내용

단순한 온도 조절 문제가 아닌 에폭시 저온 경화 개발의 본질적인 문제
저온 경화 도입과 주요 물성 간의 트레이드오프(Trade-off) 관계
실제 개발 시 경화제 변경을 넘어 수지 전체 배합을 재설계해야 하는 이유

접착제 개발을 하다 보면 고객으로부터 자주 받는 요구사항이 있다.

"현재 성능은 그대로 유지하면서 경화 온도만 조금 낮출 수 있을까요?"

처음 들으면 비교적 단순한 요청처럼 들린다. 하지만 실제 개발자의 입장에서 보면 이야기가 전혀 다르다. 왜냐하면 에폭시에서 경화 온도를 낮춘다는 것은 단순히 숫자 하나를 바꾸는 작업이 아니기 때문이다. 경우에 따라서는 경화 시스템 전체를 다시 설계해야 하는 개발 과제가 되기도 한다. 저온 경화 에폭시는 오랫동안 많은 고객들이 원해 왔고, 지금도 꾸준히 요구되는 기술 중 하나다. 하지만 생각보다 쉽게 구현되지 않는 이유가 있다.

왜 모두 저온 경화를 원할까?

저온 경화가 필요한 이유는 다양하다.

플라스틱 및 필름 변형 방지
열에 민감한 부품 보호
공정 시간 단축
에너지 비용 절감
생산성 향상

특히 최근에는 디스플레이, 전자소재, 자동차 전장, 배터리 분야에서 열에 민감한 소재 사용이 증가하면서 저온 경화 요구가 더욱 많아지고 있다. 고객 입장에서 보면 낮은 온도에서 경화가 가능하다면 얻을 수 있는 장점이 매우 많다.

그렇다면 온도만 낮추면 되는 것 아닐까?

문제는 여기서부터 시작된다. 고객이 원하는 것은 단순히 저온 경화가 아니다. 실제로는 아래와 같은 요구사항이 함께 따라오는 경우가 많다. 경화 온도는 낮으면서,

접착력은 기존과 동일해야 한다.
Tg는 유지되어야 한다.
열충격 신뢰성도 유지되어야 한다.
고온·고습 평가도 통과해야 한다.
작업성도 유지되어야 한다.
원가도 크게 증가하면 안 된다.

개발자 입장에서는 사실상 새로운 제품을 개발하는 것이다.

경화 온도를 낮추면 어떤 문제가 생길까?

에폭시는 경화제(Hardener)와 촉진제(Accelerator)에 의해 경화 반응이 진행된다. 따라서 저온 경화를 구현하려면 일반적으로

반응성이 높은 경화제 적용
촉진제 변경
경화 시스템 변경

등을 검토하게 된다. 하지만 반응성이 높아진다는 것은 사용 중에만 반응성이 높아지는 것이 아니다. 보관 중에도 영향을 받을 수 있다. 그 결과,

Shelf Life 감소
Pot Life 감소
점도 상승
작업성 저하

와 같은 문제가 발생할 수 있다. 결국 개발자는 사용 시에는 빠르게 반응하고, 보관 시에는 안정적인 시스템을 만들어야 한다. 말은 쉽지만 실제로는 상당히 어려운 과제다.

저온 경화와 Tg는 왜 충돌할까?

에폭시는 경화 과정에서 3차원 가교구조(Network Structure)를 형성한다. 일반적으로 높은 Tg를 얻기 위해서는 충분한 가교밀도가 필요하다. 하지만 경화 온도를 낮추면 충분한 가교구조 형성이 어려워질 수 있다. 그 결과,

Tg 감소
내열성 저하
기계적 물성 저하
신뢰성 저하

와 같은 문제가 나타날 수 있다. 결국 고객이 원하는 "저온 경화 + Tg 유지" 는 생각보다 달성하기 어려운 조합인 경우가 많다.

실제 개발에서는 무엇이 달라질까?

실제 개발 과정에서는 단순히 경화제만 교체해서 해결되는 경우가 많지 않다. 즉, 경화 온도 20~30℃를 낮추는 요구가 경화 조건 변경이 아니라 제품 시스템 전체를 다시 설계하는 작업이 될 수도 있다. 그래서 개발자들은 종종 이렇게 생각한다.

"온도만 낮추면 되는 문제가 아닌데..."

개발자가 실제 저온 경화 배합을 재설계할 때 검토해야 하는 주요 소재 변수는 아래와 같다.

검토 영역	주요 변경 소재/원료	물리 화학적 영향 및 고려 사항
경화제 (Hardener)	지방족 아민, End-capped 경화제	반응 개시 온도를 낮추나 상온 저장성 저하 위험 극복 필요
촉진제 (Accelerator)	이미다졸 유도체, 제3급 아민계	경화 속도를 가속화하나 발열 피크 상승으로 인한 수축 응력 관리 필요
수지 (Epoxy Resin)	저점도 에폭시, 다관능성 에폭시 혼합	낮은 경화 온도에서 모빌리티(Mobility)를 확보 및 가교도 향상 도모
강인화제 (Toughener)	코어-쉘 고무(CSR), 변성 실리콘	저온 경화 시 발생하는 열충격 및 도막 취성(Brittleness) 보완

저온 경화는 기술의 문제가 아니라 균형의 문제다

저온 경화 에폭시는 분명 매력적인 기술이다. 하지만 단순히 온도를 낮추는 것만으로는 좋은 제품이 되지 않는다. 저장 안정성, 작업성, Tg, 접착력, 내열성, 신뢰성까지 함께 만족해야 실제 제품으로 사용할 수 있다. 그래서 저온 경화 에폭시 개발은 단순히 경화 온도를 낮추는 기술이 아니라, 서로 충돌하는 요구사항 사이에서 균형점을 찾는 과정이다.

다음 글(저온 경화 에폭시 개발은 왜 어려울까? ② - 저온 경화 에폭시는 어떻게 접근해야 할까?)에서는 저온 경화를 구현하기 위해 실제로 어떤 경화제와 촉진제 시스템이 사용되는지, 그리고 왜 같은 저온 경화 에폭시라도 결과가 달라지는지 조금 더 자세히 이야기해 보려고 한다.

접착 불량은 왜 특정 위치에서 반복해서 발생할까? - 응력 집중이 만드는 국부적인 접착 불량

접착연구원 — Thu, 24 Sep 2026 13:08:51 +0900

접착 불량이 발생하면 가장 먼저 접착제 자체를 의심하기 쉽다. 배합이 잘못된 것은 아닌지, 경화가 제대로 되지 않은 것은 아닌지, 접착력이 부족한 것은 아닌지부터 확인하게 된다. 그런데 실제 불량을 살펴보면 조금 이상한 경우가 있다. 같은 접착제를 사용했고, 같은 조건으로 경화했는데도 접착층 전체가 떨어지는 것이 아니라 항상 특정 위치에서 먼저 문제가 발생하는 경우가 있기 때문이다.

어떤 제품에서는 모서리 부분에서만 박리가 시작되고, 어떤 제품에서는 접착층의 끝부분에서만 문제가 발생한다. 또 어떤 경우에는 접착제 두께가 조금 달라지는 지점이나 피착재의 형상이 바뀌는 부분에서 불량이 집중되기도 한다. 이런 경우에는 단순히 "접착력이 부족하다"라고 설명하기 어렵다. 문제는 접착제의 강도만이 아니라 접착층에 발생하는 응력이 위치에 따라 달라질 수 있다는 것에 있기 때문이다.

접착층 전체에 같은 힘이 걸리는 것은 아니다

접착제를 두 피착재 사이에 균일하게 도포했다고 생각해 보자. 겉으로 보기에는 접착층 전체가 동일한 상태처럼 보인다. 하지만 실제로 외력이 가해지면 접착층 내부의 응력이 균일하게 분포하지 않을 수 있다. 특히 다음과 같은 부분에서는 응력이 집중되기 쉽다.

접착층의 끝부분
모서리와 코너
단차가 발생하는 부분
접착제 두께가 급격하게 변하는 부분
피착재의 형상이 바뀌는 부분
서로 다른 재료가 만나는 부분

예를 들어 접착된 부품을 잡아당기는 상황을 생각해 보자. 접착층 중앙부에서는 비교적 균일하게 하중을 전달할 수 있지만, 접착층의 끝부분에서는 하중이 갑자기 끊기면서 응력 분포가 복잡해진다. 이 때문에 평균적인 접착강도만으로는 설명하기 어려운 국부적인 응력 집중이 발생할 수 있다. 결국 접착제 전체가 충분한 강도를 가지고 있더라도 특정 위치에서 먼저 손상이 시작될 수 있다.

모서리에서 불량이 자주 발생하는 이유

개발 현장에서 흔히 볼 수 있는 것이 모서리 부분의 접착 불량이다. 모서리는 단순히 접착 면적의 끝이라는 의미만 갖는 것이 아니다. 하중의 방향이 바뀌거나, 피착재가 변형하는 방식이 달라지면서 응력이 한곳에 집중되기 쉬운 구조이기도 하다. 특히 접착층이 얇고 피착재가 상대적으로 단단한 경우에는 접착층이 충분히 변형하면서 응력을 분산시키기 어렵다.

반대로 접착층이 지나치게 두꺼운 경우에도 항상 유리한 것은 아니다. 접착제의 두께가 달라지면 변형량과 응력 분포가 달라지고, 경화 수축이나 열팽창에 의해 발생하는 내부 응력도 달라질 수 있기 때문이다. 따라서 "접착력이 높은 접착제를 사용하면 해결된다"라는 접근만으로는 설명되지 않는 경우가 있다.

접착제의 강도와 실제 접착 신뢰성은 같은 이야기가 아니다

여기서 한 가지 구분할 필요가 있다. 접착제가 강하다는 것과 실제 제품에서 접착 불량이 발생하지 않는다는 것은 같은 의미가 아니다. 접착제 자체의 인장강도나 전단강도가 높더라도 제품 구조에서 특정 부위에 매우 큰 응력이 집중된다면 그 위치에서 먼저 손상이 발생할 수 있다. 반대로 접착제의 강도가 아주 높지 않더라도 구조적으로 응력이 잘 분산되는 경우에는 실제 제품에서 안정적인 접착 상태를 유지할 수도 있다.

즉, "접착제의 물성 = 실제 제품에서 발생하는 응력에 대한 저항성" 이라고 단순하게 생각해서는 안 된다. 실제 불량은 다음과 같은 관계 속에서 발생한다.

외부 하중 → 제품 구조 → 응력 분포 → 접착층의 국부 응력 → 손상 발생

따라서 접착 불량을 분석할 때는 접착제의 물성뿐만 아니라 어디에 힘이 집중되고 있는가를 함께 봐야 한다.

같은 접착제인데 제품마다 불량 위치가 달라지는 이유

이런 관점에서 보면 같은 접착제를 사용했는데도 제품마다 불량 위치가 달라지는 현상도 이해할 수 있다. 접착제 자체는 동일하더라도 다음 조건이 달라질 수 있기 때문이다.

피착재의 재질
피착재의 두께
접착 면적
접착층 두께
부품의 형상
모서리 구조
단차
고정 방식
외력이 작용하는 방향

특히 서로 다른 재료를 접착하는 경우에는 열팽창계수(CTE)의 차이도 무시하기 어렵다. 온도가 변하면 두 재료가 서로 다른 정도로 팽창하고 수축한다. 이때 접착층이 그 차이를 흡수해야 한다. 전체 구조가 단순하다면 어느 정도 변형으로 대응할 수 있지만, 특정 부분에서 변형이 제한되면 그 주변에 응력이 집중될 수 있다. 동일한 접착제라도 제품 구조가 달라지면 불량이 시작되는 위치 역시 달라질 수 있다.

불량 위치는 원인을 찾는 중요한 단서가 된다

그래서 접착 불량을 분석할 때는 "떨어졌는가, 붙어 있는가"만 보는 것보다 어디에서부터 문제가 시작되었는가를 보는 것이 중요하다.

예를 들어 특정 모서리에서 반복적으로 박리가 시작된다면 단순히 접착제의 접착력이 낮다고 결론 내리기 전에 그 위치에 어떤 구조적 특징이 있는지 살펴볼 필요가 있다. 접착층 두께가 다른지, 모서리 형상이 급격하게 변하는지, 피착재가 그 부분에서 변형되기 쉬운지, 열팽창 차이에 의해 응력이 집중될 가능성이 있는지 등을 차례로 확인할 수 있다. 물론 특정 위치에서 불량이 발생했다는 사실만으로 응력 집중을 원인으로 확정할 수는 없다. 그 위치에 표면 오염이나 접착제 도포 불량이 있었을 수도 있고, 기포나 미세한 결함이 존재했을 수도 있다. 따라서 불량 위치는 원인 그 자체가 아니라 원인을 좁혀 가기 위한 중요한 단서가 될 수 있다.

접착 불량을 볼 때 한 단계 더 생각해 보기

접착 불량이 발생하면 우리는 흔히 접착제의 물성을 먼저 확인한다. 접착강도는 충분했는가? 경화는 제대로 되었는가? Tg는 충분한가? 터프너나 필러의 함량에는 문제가 없는가? 물론 모두 중요한 질문이다. 하지만 실제 제품에서 발생하는 불량을 이해하려면 그 다음 질문도 필요하다.

"그 접착제에 실제로 어떤 응력이, 어디에, 어떤 방향으로 작용했는가?"

접착제의 물성이 아무리 좋아도 특정 위치에 응력이 집중되면 그 부분에서 먼저 손상이 시작될 수 있다. 그리고 그 작은 손상이 시간이 지나면서 주변으로 확산되면 결국 우리가 보는 것은 하나의 큰 접착 불량이 된다. 처음부터 전체 접착면이 약했던 것이 아니라, 아주 작은 국부적인 문제에서 시작되었을 가능성도 있는 것이다. 접착 불량을 분석할 때 불량이 발생한 위치를 자세히 살펴봐야 하는 이유가 여기에 있다. 접착제만 바라보는 것에서 한 걸음 더 나아가 접착제가 사용되고 있는 구조와 응력의 흐름까지 함께 보는 것이 필요하다.

같은 접착제인데 왜 고객마다 결과가 다를까?

접착연구원 — Wed, 23 Sep 2026 01:23:16 +0900

이 글에서 다루는 내용

공정 조건에 따른 접착 결과의 차이
Flow window (저점도 구간) 확보의 중요성
온도·압력 불균형 및 타이밍 불일치가 유발하는 신뢰성 불량
불량 해석을 위한 분석 기법

지난 글(에폭시는 왜 배합비가 조금만 달라도 성능이 달라질까?)에서는 정확한 배합비가 화학적 주사슬 형성과 물성에 미치는 역할을 다루었다. 배합비를 엄격히 준수하는 것은 완벽한 접착 성능을 얻기 위한 기본 조건이다. 하지만 현장에서는 화학적으로 동일하게 배합된 제품을 공급해도 고객사마다 전혀 다른 결과나 불량이 발생하는 경우가 자주 생긴다. 제품 스펙이 같은데 왜 고객마다 성능 차이가 나는 것일까? 이번 글에서는 배합 문제를 넘어, 실제 공정의 열과 압력이 만드는 물리적 영향과 그에 따른 불량 원인을 살펴보고자 한다.

열과 압력이 만드는 불량, 그리고 분석 방법

열경화성 접착제를 개발하다 보면 다른 고객에서는 문제가 없는 제품이 특정 고객에서만 문제되는 경우가 종종 발생한다. 이런 경우, 접착제 자체의 문제보다는 공정 조건 차이 때문인 경우가 많다. 결과에 큰 영향을 주는 요소는 따로 있다. 바로 열(Temperature), 압력(Pressure), 시간(Time)이다. 같은 접착제를 사용하더라도 고객마다 사용하는 설비, 가열 방식, 압착 조건이 다르기 때문에 예상과 전혀 다른 결과가 나타나는 경우를 자주 경험했다.

접착력보다 먼저 중요한 것은 Flow

접착제를 이야기할 때 흔히 접착력 수치부터 생각한다. 하지만 실제 공정에서는 접착력이 발현되기 전에 반드시 선행되어야 하는 과정이 있다. 바로 접착제의 Flow(흐름)이다. 열을 받으면 접착제는 점도가 낮아지며 흐르기 시작한다.

이 과정에서

접착제가 빈 공간을 채우고
피착재 표면을 충분히 적시고(Wetting)
내부 공기를 밀어내고
균일한 접착층을 형성해야 한다.

만약 충분히 흐르기 전에 경화가 진행되거나 압력이 부족하다면, 이후 아무리 경화가 잘 되어도 원하는 성능이 나오기 어렵다. 즉, 경화 반응보다 먼저 Flow 확보가 중요할 수 있다.

열경화성 접착제의 열공정 중 점도 변화는 단순한 선형적 감소가 아니다. 초기 가열 단계에서는 온도가 상승함에 따라 수지의 유동성이 증가하여 점도가 급격히 낮아지지만, 일정 온도 이상에 도달하면 경화 반응이 우세해지면서 점도가 다시 급격하게 상승한다. 이 과정에서 점도가 가장 낮아지는 지점을 최저 점도(Minimum Viscosity)라고 한다. 접착제가 피착재 표면의 미세한 기공까지 침투하여 충분한 젖음성(Wetting)을 확보하고 내부에 갇힌 공기를 밀어내기 위해서는, 저점도 구간이 충분히 낮고 적절한 시간 동안 유지되어야 한다. 만약 승온 속도가 지나치게 빠르면 최저 점도에 도달하기도 전에 Gelation이 일어나 저점도 구간이 현저하게 짧아지게 되고, 이는 구조적 접착 결함으로 직결된다.

온도가 부족한 경우

온도가 부족한 경우는 가장 쉽게 떠올릴 수 있는 불량 원인 중 하나다. 대부분의 열경화성 접착제는 일정 온도 이상에서 충분한 Flow가 발생하고 이후 경화 반응이 진행되도록 설계된다. 하지만 실제 양산 현장에서는 생산성이나 설비 조건 등의 이유로 설계 조건보다 낮은 온도에서 공정이 진행되는 경우가 있다. 이 경우 접착제는 충분히 흐르지 못한 상태에서 경화가 진행되거나, 아예 경화 자체가 부족하게 된다. 그 결과 접착력 저하뿐 아니라 내열성 저하, 물성 편차 등의 문제가 나타날 수 있다.

특히 단순히 설정 온도만 확인해서는 원인을 찾기 어려운 경우도 있다. 설비 표시 온도는 정상인데 실제 제품 내부 온도는 목표 온도에 도달하지 못하는 경우도 있기 때문이다. 실제로는 DSC나 Tg 측정을 통해 경화 정도를 확인하면서 원인을 찾는 경우가 많다. (참조 글 : DSC 그래프 읽기 : 왜 DSC로 Tg를 확인할까?)

발생 가능한 현상	확인 방법	개선 방법
- 접착력 저하 - 내열성 부족 - 조기 박리 - 물성 편차	- DSC 분석 - Tg 측정 - 경화조건 비교	- 경화 온도 상향 - 경화 시간 증가 - 승온 프로파일 재검토

압력이 부족한 경우

압력이 부족한 경우도 현장에서 매우 자주 발생한다. 접착제가 열을 받아 점도가 낮아졌다고 하더라도 충분한 압력이 가해지지 않으면 원하는 위치까지 흐르지 못할 수 있다. 이러한 경우 접착제가 모서리까지 충분히 도달하지 못하거나 내부 공기가 제거되지 않아 Void가 발생하기도 한다. 외관상으로는 큰 문제가 없어 보이지만 실제 단면을 관찰해 보면 부분적으로 접착제가 채워지지 않은 영역이 발견되는 경우도 적지 않다. 실제로 접착력 부족으로 접수된 불량 중 상당수는 접착제 자체의 문제라기보다는 압착 조건 문제인 경우도 많았다. 그래서 불량이 발생하면 가장 먼저 단면을 확인하고 충진 상태를 살펴보는 경우가 많다.

발생 가능한 현상	확인 방법	개선 방법
- Void 발생 - Corner 미충진 - 부분 박리 - 접착력 편차	- 단면 분석(Cross Section) - 현미경 관찰 - 충진 상태 확인	- 압착 압력 증가 - 압착 시간 증가 - 접착제 Flow 확

압력이 너무 높은 경우

반대로 압력이 높을수록 좋은 결과가 나오는 것도 아니다. 특히 고충전 접착제나 얇은 Bond Line을 요구하는 제품에서는 과도한 압력이 오히려 문제를 만들 수 있다. 압력이 지나치게 높으면 접착제가 필요 이상으로 외부로 밀려나가게 되고, 설계했던 접착층 두께를 유지하지 못하게 된다. 경우에 따라서는 필러 분포가 불균일해지거나 특정 부위에 수지가 부족해지는 현상도 발생할 수 있다.이러한 문제는 단순한 초기 접착력 시험에서는 잘 드러나지 않지만, 신뢰성 평가나 열충격 시험 이후에 문제가 나타나는 경우도 있다. 따라서 압력은 높을수록 좋은 것이 아니라 제품과 공정에 맞는 적정 수준을 찾는 것이 중요하다.

발생 가능한 현상	확인 방법	개선 방법
- 수지 밀려나감 - 접착층 두께 감소 - 필러 편석 - 신뢰성 저하	- 단면 분석 - Bond Line Thickness 측정 - 외관 관찰	- 압력 최적화 - Spacer 적용 - 압착 조건 재설정

온도와 압력의 타이밍이 맞지 않는 경우 (승온 · 가압 프로파일 문제)

개인적으로는 이 부분이 가장 흥미로운 불량 원인이라고 생각한다. 같은 온도와 같은 압력을 사용하더라도, 언제 압력이 가해지느냐에 따라 결과가 완전히 달라질 수 있기 때문이다.

예를 들어 접착제가 아직 충분히 연화되지 않은 낮은 온도 구간에서 압력이 먼저 가해지면 접착제가 제대로 흐르지 못한 상태로 눌리게 된다. 이 경우 모서리 미충진이나 부분 박리 같은 문제가 발생할 수 있다. 반대로 온도가 너무 높아져 접착제가 상당 부분 경화된 이후에 압력이 가해지는 경우도 문제가 된다. 이미 점도가 다시 상승하거나 Gel이 진행된 상태에서는 압력을 주더라도 원하는 수준의 Flow가 발생하지 않는다. 그 결과 내부 Void가 남거나 접착층 형성이 불균일해질 수 있다.

실제 양산 공정에서는 단순히 최고 온도나 압력 크기보다도, 승온 과정에서 언제 압력이 가해지는지가 더 중요할 때가 많다. 그래서 개발 과정에서는 승온 프로파일과 가압 프로파일을 함께 최적화하는 작업을 반복적으로 수행하게 된다.

발생 가능한 현상	확인 방법	개선 방법
- Corner 미충진 - Void 발생 - 부분 박리 - 접착층 불균일	- 단면 분석 - 공정 로그 확인 - 온도·압력 프로파일 비교	- 가압 시점 조정 - 승온 프로파일 변경 - 가압 프로파일 최적화

Flow 부족

실제 개발 과정에서 가장 많이 확인했던 불량 원인 중 하나가 바로 Flow 부족이었다. 접착제를 개발할 때는 흔히 최종 접착력이나 경화 특성에 집중하게 된다. 하지만 실제 양산 공정에서는 접착제가 경화되기 전에 얼마나 잘 흐르는지가 결과를 크게 좌우하는 경우가 많다.

열경화성 접착제는 가열 과정에서 점도가 낮아지면서 일정 시간 동안 흐름성을 갖게 된다. 이때 접착제는 피착재 표면을 충분히 적시고, 내부 공기를 밀어내며, 필요한 공간을 채워야 한다. 하지만 여러 가지 이유로 Flow가 부족하면 문제가 발생한다. 예를 들어 접착제의 점도가 너무 높거나, 가열 시간이 부족하거나, 압력이 적절히 가해지지 않으면 접착제가 원하는 위치까지 도달하지 못할 수 있다. 또한 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 충분히 흐르기도 전에 경화가 진행되어 버리는 경우도 있다.

이러한 경우 실제로는 접착력이 부족한 것이 아니라 접착제가 있어야 할 위치에 존재하지 않는 상황이 된다. 실제로 개발 과정에서 접착 직후에는 이상이 없어 보였던 제품이 후속 열 공정에서 갑자기 부풀어 오르는 불량으로 나타나는 경우도 있었다. 원인을 분석해 보면 내부 Void나 미충진이 남아 있었던 사례가 적지 않았다. 특히 이런 불량은 외관만으로는 확인되지 않는 경우가 많다. 제품 외형은 정상처럼 보이는데 단면을 절단해 보면 내부에 빈 공간이 남아 있거나 접착층이 균일하게 형성되지 않은 사례도 자주 발견된다. 경험상 접착 불량으로 접수된 문제 중 상당수는 접착제 자체의 성능보다 Flow 부족에서 시작된 경우가 많았다.

발생 가능한 현상	확인 방법	개선 방법
- Void 발생 - Air Trap - Corner 미충진 - 부분 박리 - 접착력 편차	- 단면 분석 - 현미경 관찰 - X-Ray 분석 - Peel Test - 외관 검사	- 승온 속도 조절 - 초기 가압 조건 조정 - 점도 설계 변경 - Gel Time 최적화

개발자는 좋은 접착제를 만들기 위해 노력한다. 하지만 최종 성능은 접착제만으로 결정되지 않는다. 특히 열경화성 접착제는 열, 압력, 시간의 조합에 따라 전혀 다른 결과가 나타날 수 있다. 같은 제품인데 고객마다 결과가 다른 이유도 대부분 이 과정에서 발생한다. 접착제 개발은 재료를 만드는 일인 동시에, 고객의 공정을 이해하는 일이기도 하다.

이번 글에서는 공정 과정에서 열과 압력이 만드는 물리적 변수와 Flow의 중요성에 대해 다루었다. 하지만 접착 공정이 끝났다고 해서 에폭시의 반응이 완전히 끝난 것은 아니다. 경화 공정을 마친 후에도 에폭시 내부에서는 미세한 반응과 구조 변화가 계속해서 일어난다. 다음 글(에폭시와 시간 ① : 에폭시는 왜 시간이 지나도 계속 굳을까?)에서는 경화 후 시간에 따라 에폭시의 물성과 Tg가 변화하는 메커니즘과, 현업에서 이를 어떻게 관리해야 하는지 살펴본다.

에폭시와 시간 ③ : 1액형 에폭시의 Shelf Life는 어떻게 결정될까?

접착연구원 — Mon, 21 Sep 2026 13:43:56 +0900

이 글에서 다루는 내용

1액형 에폭시의 Shelf Life은 어떻게 결정되는가?
아레니우스 식과 Q10 개념을 활용한 가속시험 평가 원리
신제품 개발 시 Shelf Life 검증이 오랜 시간을 요구하는 이유와 품질 보증의 의미

이전 글 (1액형 에폭시는 왜 냉장 보관할까?)에서는 1액형 에폭시가 냉장 또는 냉동 보관되는 이유를 살펴보았다. 냉장 보관의 목적은 제품을 차갑게 만드는 것이 아니라, 시간에 따라 진행되는 화학 반응을 최대한 늦추어 저장 안정성을 확보하는 것이었다. 그렇다면 자연스럽게 다음 질문이 생긴다.

"이 제품은 냉장 보관하면 얼마나 사용할 수 있을까?"

제품 사양서에는 보통 3개월, 6개월, 12개월과 같은 Shelf Life가 표시되어 있다. 그렇다면 이 기간은 어떤 기준으로 결정되는 것일까?

Shelf Life는 '예상'이 아니라 '평가 결과'이다

많은 사람들이 Shelf Life를 단순히 제조사가 경험적으로 정한 보관 기간이라고 생각한다. 하지만 실제 연구개발에서는 그렇지 않다. Shelf Life는 제품이 설계된 성능을 유지할 수 있는 기간을 평가한 결과이다. 즉,

"1년 정도 사용할 수 있을 것 같다." 가 아니라, 여러 가지 시험을 통해

"이 조건에서는 1년 동안 성능을 유지할 수 있다." 는 근거를 확보한 후 설정되는 값이다.

무엇을 평가할까?

제품이 오래 보관되면 가장 먼저 변하는 것은 외관이 아니다. 제품 내부에서는 아주 느린 화학 반응이 계속 진행되면서 여러 특성이 조금씩 변하기 시작한다. 연구개발에서는 이러한 변화를 확인하기 위해 다양한 항목을 평가한다. 예를 들어,

점도는 증가하지 않는가?
경화 속도는 변하지 않는가?
작업 시간은 유지되는가?
Tg나 기계적 물성은 유지되는가?
접착력은 처음과 동일한가?

화학적으로 1액형 에폭시의 저장 안정성을 저해하는 주된 요인은 잠재성 경화제(Latent Curing Agent)의 미세한 용해 및 반응이다. 상온 및 냉장 조건에서도 에폭시 수지와 경화제 사이의 국소적인 가교 반응이 미량으로 진행될 수 있다. 따라서 연구개발 단계에서는 단순히 육안으로 관찰되는 물리적 변형뿐만 아니라, 열분석 장비 (예를 들면 DSC 분석 시의 잔여 발열량 (ΔH)의 감소 등)를 이용해 화학적 반응 진행도를 정밀하게 트래킹하여 품질 한계선(Control Limit)을 설정할 수도 있다. 이러한 항목들이 모두 허용 범위 안에 있을 때 비로소 제품은 사용 가능한 상태라고 판단한다.

평가 항목	측정 방법 / 장비	Shelf Life 판단 기준 (Fail 조건)
점도 및 흐름성	회전식 점도계 (Viscometer)	초기 점도 대비 지정 범주 초과 상승 (예: +20% 이상)
화학적 경화도	DSC (차동주산열량계)	미경화 잔여 발열량 Δ H의 유의미한 감소
경화 후 물성	UTM (만능재료시험기)	전단 접착 강도(Lap Shear Strength) 저하
열적 특성	TMA / DSC	유리전이온도 (Tg)의 변화 및 열팽창계수 변형

단순히 오래 보관한다고 끝나는 것이 아니다

Shelf Life를 확인하기 위해 실제 보관 기간만큼 기다린다면 제품 하나를 개발하는 데 몇 년이 걸릴 수도 있다. 그래서 연구개발에서는 실제 장기 보관 시험과 함께 일정 온도에서 보관하여 변화를 빠르게 확인하는 가속 평가(Accelerated Aging Test)도 함께 활용한다. 다만 가속 평가는 어디까지나 실제 장기 보관 결과를 예측하기 위한 방법일 뿐이며, 최종 Shelf Life는 실제 장기 보관시험 결과와 함께 종합적으로 판단하여 결정된다. 그렇다면 실제 Shelf Life를 미리 예측할 수 있는 방법은 없을까?

가장 널리 사용하는 방법 중 하나가 바로 Q₁₀ 개념을 이용한 가속시험이다.

실제 보관 기간이 6개월 또는 1년인 제품을 개발할 때마다 그 기간이 끝날 때까지 기다린다면, 제품 개발에는 너무 많은 시간이 필요하다. 그래서 연구개발에서는 실제 장기 보관시험과 함께 가속시험(Accelerated Aging Test)을 병행하기도 한다. 일정 온도 이상에서 제품을 보관하여 화학 반응을 의도적으로 빠르게 진행시키고, 이를 통해 장기 보관 시 발생할 수 있는 변화를 예측하는 방법이다.

이러한 가속시험의 원리 역시 앞서 살펴본 「에폭시와 시간 ② : 1액형 에폭시는 왜 냉장(또는 냉동) 보관할까?」에서 설명한 Arrhenius 반응속도 이론과 연결된다. 온도가 높아질수록 화학 반응속도가 증가하므로, 동일한 시간 동안 더 많은 변화를 관찰할 수 있는 것이다. 예를 들어 Arrhenius 모델을 실무적으로 단순화한 Q₁₀ = 2를 적용하면, 온도가 10℃ 상승할 때마다 반응속도는 약 2배 증가한다고 가정한다. 이 개념을 이용하면 55℃에서 약 1일 동안 보관한 변화가 25℃에서 약 8일 동안 보관한 변화와 유사한 수준으로 계산되기도 한다.

다만 Q₁₀룰은 정밀한 화학 운동학(Chemical Kinetics) 분석을 단순화한 일종의 근사치라는 점을 유의해야 한다. 엄밀한 Shelf Life 예측을 위해서는 최소 3개 이상의 높은 온도 조건(예: 40℃, 50℃, 60℃)에서 열화 데이터를 수집한 후, 아레니우스 식(Arrhenius Equation)에 적용하여 활성화 에너지(Ea)를 도출해야 한다. 만약 특정 온도 영역에서 경화제의 용해 방식이 달라지거나 상변화가 일어나는 경우에는 가속시험의 메커니즘 자체가 변형될 수 있으므로, 활성화 에너지 범위 내에서 적용 가능한 온도 한계를 정확히 설정하는 작업이 병행되어야 한다.

개발 노트 | 가장 오래 걸리는 시험 중 하나

아무리 가속시험으로 Shelf Life를 추정하더라도, 최종적으로는 실제 장기 보관시험을 수행하지 않을 수 없다. 따라서 신제품을 개발할 때 가장 답답했던 순간 중 하나는 기다리는 시간이었다. 배합을 변경하면 하루 만에 접착력이나 경도를 확인할 수 있는 시험도 많았다. 하지만 Shelf Life 평가는 그렇지 않았다. 3개월 제품은 최소 3개월, 6개월 제품은 최소 6개월 이상의 시간이 필요했다.

연구개발에서는 새로운 아이디어를 떠올리는 것만큼이나, 제품이 시간을 견딜 수 있는지 기다리는 일도 중요한 업무였다.

Shelf Life는 연구개발과 고객을 연결하는 약속이다

제품을 개발하는 목적은 좋은 물성을 만드는 것만이 아니다. 고객이 제품을 사용하는 순간에도 동일한 성능을 얻을 수 있어야 한다.따라서 Shelf Life는 단순한 유통기한이 아니라,연구개발이 고객에게 "이 기간 동안은 설계한 성능을 유지할 수 있습니다." 라고 약속하는 기간이라고 볼 수 있다. 그래서 제조사가 제시하는 보관 온도와 Shelf Life는 반드시 함께 지켜져야 한다. 둘 중 하나라도 달라지면 연구개발에서 확인했던 성능을 그대로 기대하기 어려울 수도 있기 때문이다.

에폭시는 시간이 지나면 조금씩 변한다.

에폭시는 시간이 지나면 아주 조금씩 변한다. 그래서 1액형 에폭시는 냉장이나 냉동 보관을 필수 전제로 하며, 엄격한 가속시험과 실제 장기 보관 평가를 거쳐 정밀한 Shelf Life를 설정해 관리한다. 이처럼 보관 과정에서 진행되는 미세한 반응을 제어하는 것은 에폭시 제품의 품질을 결정짓는 핵심적인 요소이다.

그렇다면 저장 안정성을 유지하면서도, 작업을 위해 열을 가할 때 낮은 온도에서 빠르게 경화되는 에폭시를 만드는 것은 얼마나 어려울까? 다음 글 (저온 경화 에폭시는 왜 어려울까? ① : 경화 온도만 낮추면 되는 문제가 아닌 이유)에서는 반응성과 저장 안정성 사이에서 발생하는 딜레마와, 단순히 경화 온도만 낮추는 것으로는 해결되지 않는 기술적 난제들을 다루어 보고자 한다.

Rheometer 그래프 읽기 ③ : Rheometer와 DMA는 무엇이 닮았을까?

접착연구원 — Sun, 20 Sep 2026 01:33:42 +0900

이 글에서 다루는 내용

Rheometer 그래프에 등장하는 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G'')의 의미
Rheometer(전단)와 DMA(인장/굽힘)의 물리적 차이와 닮은 점
Rheometer로 경화된 접착제의 Tg를 측정하는 방법

이전 글 (Rheometer 그래프 읽기 ② : Gel Point는 왜 중요할?) 에서는 Rheometer를 이용하여 에폭시의 경화 과정에서 액체의 성질보다 고체의 성질이 우세해지는 지점인 Gel Point를 살펴보았다. 그렇다면 경화가 끝난 이후에는 Rheometer를 어떻게 활용할 수 있을까?

여기서 조금 의외의 장면을 만나게 된다. 분명 Rheometer는 액체의 점도와 유동성을 평가하기 위해 사용하던 장비인데, 경화가 완료된 접착제를 다시 측정하면 G', G'', 그리고 Tan δ와 같은 값이 등장하기 때문이다. 그런데 이 그래프는 어디선가 본 것과 상당히 닮아 있다. 바로 DMA(Dynamic Mechanical Analysis)에서 볼 수 있는 그래프이다. (참고글 : DMA 그래프 읽기 ① : 왜 연구원들은 DMA를 가장 신뢰할까?)

그렇다면 Rheometer와 DMA는 실제로 어떤 점이 닮아 있는 것일까? 이번 글에서는 경화된 접착제를 Rheometer에서 다시 승온하며 측정하는 방법을 중심으로, Rheometer와 DMA가 서로 다른 방식으로 재료의 점탄성을 평가하면서도 왜 유사한 거동을 보여주는지 살펴보고자 한다.

처음에는 전혀 다른 장비라고 생각했다.

연구를 처음 시작했을 때는 두 장비를 완전히 별개의 영역으로 생각했다. 실제로 측정 대상부터 극단적으로 다르다. DMA는 일반적으로 경화가 완료된 고체 시편의 기계적 변형을 평가한다. 반면 Rheometer는 미경화 상태의 액상 재료의 유동 특성을 평가하는 데 주로 사용하지만, 시편을 장비 내에서 경화시킨 후 다시 승온하여 경화된 재료의 점탄성 변화를 평가하는 방법으로도 활용할 수 있다.

그런데 그래프는 낯설지 않았다.

내가 근무하던 연구소에는 당시 DMA가 없었다. 그래서 Tg(유리전이온도)와 관련된 에폭시 재료의 온도 의존적 거동을 이해할 때에도 Rheometer를 활용하는 경우가 많았다. 일회용 디스포저블 플레이트(Disposable Plate) 사이에 접착제를 얇게 형성한 뒤 Rheometer의 가열 기능을 이용하여 시편을 먼저 경화시켰다. 경화가 완료된 후 상온까지 냉각하고, 다시 승온하면서 Oscillation 모드로 G'과 G''의 변화를 추적하는 방식이었다. 한번 경화된 시편은 접착제가 플레이트와 함께 고정되기 때문에 측정이 끝난 후 다시 사용할 수 없었다. 그래서 이와 같은 평가에서는 일회용 디스포저블 플레이트를 사용할 수 밖에 없었다.

동일 시편을 DMA와 결과를 비교하면, 유사한 구조의 DATA를 확인할 수 있었다. 저장 탄성률(Storage Modulus)과 Tan δ였다. 측정 기호는 조금 달랐지만, 승온에 따른 그래프의 전체적인 양상은 Rheometer에서 보았던 모습과 매우 유사하였다.

이 방법에서는 경화 과정 자체를 평가하는 것이 아니라 이미 경화된 에폭시 네트워크가 온도 상승에 따라 어떻게 점탄성 거동을 변화시키는지를 확인하는 것이 핵심이었다. 따라서 ① 액상 접착제의 공정 유동성을 평가하는 시험과 ② 경화 후 Tg 부근의 점탄성 변화를 평가하는 시험은 같은 Rheometer를 사용하더라도 목적과 시편 상태가 완전히 다르다.

무엇이 닮았던 것일까?

물론 두 장비가 같은 값을 측정하는 것은 아니다. DMA는 인장이나 굽힘과 같은 변형에 대한 탄성률(E') 과 손실탄성률(E'') 을 측정한다. 반면 Rheometer는 회전에 의해 발생하는 전단 변형에 대한 저장 전단탄성률(G') 과 손실 전단탄성률(G'') 을 측정한다. 즉, 측정하는 물리량도 다르고, 재료를 변형시키는 방식도 다르다. 하지만 두 장비 모두 재료의 점탄성(Viscoelasticity) 을 평가한다는 공통점을 가지고 있다. 그래서 Tg와 같이 재료의 거동이 크게 변하는 구간에서는 두 장비 모두 매우 유사한 변화 경향을 보여주는 경우가 많다.

DMA (Dynamic Mechanical Analysis): 시편을 양쪽에서 당기거나(Tensile) 위아래로 굽히는(Bending) 변형을 가하여 인장 저장탄성률 (E')과 인장 손실탄성률 (E'')을 측정한다.
Rheometer (Rotational/Oscillatory): 원형 플레이트를 시계/반시계 방향으로 미세하게 비틀어 발생하는 전단 변형을 통해 전단 저장탄성률 (G')과 전단 손실탄성률 (G'')을 측정한다.

Tg를 바라보는 또 하나의 방법

DSC는 Tg를 열용량의 변화로 본다. TMA는 길이의 변화로 본다. DMA는 탄성률의 변화로 본다. 그리고 Rheometer는 경화된 접착제의 전단 점탄성 변화를 통해 Tg 부근에서 나타나는 재료의 연화 거동을 확인할 수 있다. 특히 Rheometer에서 필름 형태의 접착제를 Disposable Plate 사이에 두고 경화시킨 후, 상온까지 냉각한 다음 다시 승온하면서 G'과 G''의 변화를 측정하면 DMA에서 얻어지는 것과 유사한 온도 의존적 점탄성 변화를 확인할 수 있다. 따라서 Rheometer 역시 조건에 따라 Tg를 평가하기 위한 유용한 방법으로 활용할 수 있다. 다만 측정 원리는 DMA와 동일하지 않으며, Rheometer에서는 전단 변형에 대한 점탄성 응답을 이용한다는 차이가 있다.

따라서 Rheometer를 이용한 온도 스윕에서도 Tg에 해당하는 온도 영역에서 G'과 G''의 변화가 나타나며, 이를 통해 경화된 에폭시의 유리전이 거동을 평가할 수 있다. 다만 DSC, TMA, DMA가 각각 열용량, 치수 변화, 인장·굽힘에 대한 기계적 응답을 측정하는 것과 달리, Rheometer는 전단 변형에 대한 점탄성 응답을 이용한다. 즉, 같은 Tg라는 현상을 서로 다른 물리량과 변형 모드로 바라보는 것이라고 이해하는 것이 가장 정확하다.

같은 Rheometer라도 시편의 상태와 시험 조건에 따라 전혀 다른 정보를 얻을 수 있다. 앞선 글에서는 미경화 상태의 액상 접착제를 대상으로 전단 속도에 따른 점도 변화와 공정 중 유동 거동을 살펴보았고, 이어서 경화 과정에서 G'과 G''의 변화와 Gel Point가 공정에 어떤 의미를 갖는지도 살펴보았다. 이번 글에서는 한 단계 더 나아가, Rheometer 내부에서 접착제를 먼저 경화시킨 후 다시 승온하면서 G'과 G''의 변화를 측정하여, 경화된 고분자 네트워크의 온도 의존적 점탄성 거동을 살펴보았다.

Rheometer와 DMA는 동일한 장비도 아니고 동일한 물리량을 측정하는 것도 아니다. 하지만 서로 다른 방식으로 재료의 점탄성을 평가하기 때문에, Tg와 같이 재료의 거동이 크게 변하는 영역에서는 서로 유사한 변화 경향을 보여줄 수 있다. 중요한 것은 특정 분석기기가 '무엇을 측정하는가'만이 아니라, 어떤 상태의 시편에 어떤 변형을 가하고 그 결과를 어떤 관점에서 해석하는가일 것이다.

에폭시와 시간 ② : 1액형 에폭시는 왜 냉장(또는 냉동) 보관할까?

접착연구원 — Fri, 18 Sep 2026 00:46:17 +0900

이 글에서 다루는 내용

1액형 에폭시가 경화되지 않는 이유
보관 온도가 10℃ 낮아질 때 일어나는 화학 반응 속도 변화
차가운 에폭시를 바로 개봉하면 발생하는 물성 저하
1액형 에폭시의 재냉동 보관 위험성과 품질 변형 위험성

이전 글 에폭시와 시간 ① : 에폭시는 왜 시간이 지나도 계속 굳을까? 에서는 시간이 경화된 에폭시의 물성에도 영향을 줄 수 있다는 내용을 살펴보았다. 그렇다면 아직 사용하지 않은 1액형 에폭시는 어떨까? 전자재료용 1액형 에폭시는 대부분 냉장 또는 냉동 상태로 보관된다.

처음 회사에 입사했을 때, 연구소 냉장고를 열어보고 잠시 당황했던 기억이 있다. 냉장고 안에는 음식이 아니라 여러 개의 에폭시 접착제가 들어 있었기 때문이다.

'접착제를 왜 냉장고에 보관하지?'

그때는 단순히 신기하다고만 생각했다. 하지만 연구개발을 하면서 그 이유가 단순히 차갑게 보관하기 위해서가 아니라, '시간'을 관리하기 위한 것이라는 사실을 알게 되었다. 이번 글에서는 1액형 에폭시를 왜 냉장(또는 냉동) 보관하는지 그 이유를 살펴본다.

1액형 에폭시는 이미 준비가 끝난 제품

2액형 에폭시는 사용 직전에 에폭시와 경화제를 혼합한다. 반면 1액형 에폭시는 제조 단계에서 이미 에폭시와 잠재성 경화제가 함께 들어 있다. 그렇다면 왜 바로 굳지 않을까? 잠재성 경화제는 상온에서는 반응을 최대한 늦추고, 일정 온도 이상에서 본격적으로 반응하도록 설계되어 있기 때문이다. 즉, 제품은 이미 반응할 준비가 되어 있지만 '기다리고 있는 상태'라고 이해하면 쉽다.

2액형 에폭시는 사용 직전 에폭시와 경화제를 혼합하기 때문에, 각각의 성분은 분리된 상태로 보관된다. 따라서 일반적으로는 상온에서도 비교적 안정하게 보관할 수 있다. 반면 1액형 에폭시는 에폭시와 잠재성 경화제가 이미 하나의 제품 안에 함께 들어 있다. 즉, 사용 편의성은 높아졌지만, 반대로 보관 조건은 더욱 중요해진 것이다.

잠재성 경화제는 반응을 억제할 뿐, 시간을 멈추게 하는 것은 아니다. 보관 기간이 길어지거나 보관 온도가 높아질수록 제품 내부에서는 아주 느린 변화가 계속 일어난다. 이러한 변화는 점도 증가나 반응성 변화로 이어질 수 있으며, 결국 제품의 저장 안정성(Shelf Life)에도 영향을 준다. 그래서 제조사는 제품마다 권장 보관 온도와 보관 기간을 함께 제시한다.

냉장 보관의 목적은 '시간을 늦추는 것'이다

온도가 낮아지면 대부분의 화학 반응은 느려진다. 1액형 에폭시를 냉장 또는 냉동 보관하는 이유도 바로 여기에 있다. 제품을 차갑게 만들기 위해서가 아니라, 원하지 않는 반응을 최대한 늦춰 설계된 성능을 오래 유지하기 위한 것이다. 즉, 냉장 보관은 시간을 거꾸로 돌리는 것이 아니라, 시간을 천천히 흐르게 만드는 방법이다.

화학 반응은 일정한 에너지 장벽(활성화에너지)을 넘어야 진행된다. 온도가 높아질수록 이 장벽을 넘는 분자의 수가 증가하여 반응속도는 빨라지고, 반대로 온도가 낮아지면 반응속도는 급격히 감소한다. 에폭시의 경화반응 역시 일반적으로 이러한 Arrhenius 거동을 따른다. 따라서 냉장이나 냉동 보관은 반응을 완전히 멈추는 것이 아니라, 반응속도를 최대한 늦춰 제품의 저장 안정성을 확보하는 방법이라고 이해하면 된다.

에폭시 수지와 경화제 사이의 미세 반응 속도 k는 아레니우스 식 k = A exp (-Ea / RT) 에 따라 보관 온도 T에 지수함수적으로 급격히 증가하는 거동을 보인다. 여기서 E_a는 반응 활성화 에너지를 의미하며, 잠재성 경화제(Latent Curing Agent)는 이 활성화 에너지 장벽을 높게 설계하여 상온 반응성을 억제한다.

일반적으로 반응속도론에서 온도가 10 ℃ 하강할 때마다 반응 속도가 약 절반으로 줄어드는 Q₁₀ 법칙을 적용할 수 있다. 예를 들어, 25℃상온 조건에서 4 ℃ 냉장 조건으로 전환할 경우 미세 반응 속도는 약 1/4 수준으로 감소하며, -20℃ 이하의 극저온 냉동 상태에서는 분자의 운동 에너지가 현격히 낮아져 반응 진행 속도가 수십 분의 일 수준으로 지연된다. 결국 냉장 및 냉동 보관은 화학 반응의 진행 곡선 슬로프를 완만하게 누름으로써 저장 수명을 물리적으로 연장하는 핵심 기술이다.

해동도 하나의 공정이다

냉장이나 냉동 보관한 제품은 사용하기 전에 충분히 상온에 두어 제품 전체의 온도가 균일해지도록 하는 과정이 필요하다. 이 과정은 단순히 제품을 따뜻하게 만드는 것이 아니라, 설계된 점도를 회복하고 작업성을 안정화하기 위한 절차이기도 하다. 또한 차가운 제품을 바로 개봉하면 공기 중의 수분이 표면에 응축될 수 있으므로, 제조사가 권장하는 해동 조건을 지키는 것이 바람직하다.

상온에 미치지 못하는 차가운 용기 표면이 수분을 포함한 상온 공기와 접촉하면, 용기 외벽 온도가 공기의 이슬점(Dew Point) 이하로 내려가 미세 수분 입자가 표면에 맺히게 된다. 해동이 완료되기 전에 용기를 개봉할 경우, 응축된 수분이 에폭시 수지 내부로 침투하는 문제가 발생한다.

에폭시 수지에 혼입된 미량의 수분은 다양한 물성 저하를 유발한다. 첫째, 에폭시 기재 및 접착 계면의 젖음성(Wetting property)을 저해하여 계면 접착력을 약화시킨다. 둘째, 고온 경화 과정에서 내부 유입 수분이 가열 및 기화하여 기포(Void)를 형성함으로써 구조적 내구성을 떨어뜨린다. 셋째, 아민계 등 일부 경화제 성분과의 상호작용 또는 가수분해 반응을 일으켜 최종 경화물(Cross-linked network)의 Tg와 전기 절연성을 저하시키는 원인이 되기도 한다.

개발 노트 | 가장 많이 받았던 문의

1액형 에폭시를 개발하면서 고객사에서 가장 많이 받았던 문의 중 하나는 보관과 해동 방법에 관한 것이었다.

"급해서 냉장고에서 꺼내 바로 사용했다."

"사용하고 남은 제품을 다시 냉장고에 넣어도 되나요?"

"냉장 보관이라고 해서 에어컨을 켠 창고에 보관했는데 괜찮지 않나요?"

실제로는 이런 사례를 자주 접했다. 대부분은 당장 큰 문제가 나타나지 않기도 한다. 하지만 제조사가 권장하는 보관 온도와 해동 절차는 단순한 권장사항이 아니라, 제품이 설계된 성능을 안정적으로 유지하기 위한 조건이다. 연구개발에서는 제품 자체를 설계하는 것만큼이나, 고객이 동일한 성능을 재현할 수 있도록 올바른 사용 조건을 안내하는 일도 중요했다.

사용 후 남은 1액형 에폭시를 다시 냉동 또는 냉장 보관하는 재냉동 과정은 수지의 물리적·화학적 불균일성을 초래할 수 있다. 반복적인 융해(Thawing) 및 동결(Freezing) 주기는 수지 내부에 열 응력(Thermal Stress)을 유발하며, 무기 충전제(Filler)가 배합된 복합 포뮬레이션의 경우 점도 변화나 충전제의 침강 및 국소적 재집적 현상이 촉진될 수 있다. 또한, 상온에 노출되었던 시간 동안 아주 미세하게나마 반응이 진행되므로, 재동결 후 재해동 시의 점도 및 칙소성(Thixotropic Index)은 최초 상태와 달라진다. 이는 초미세 디스펜싱(Dispensing) 공정에서 토출량 불균일성을 유발하는 주요 원인이 된다.

1액형 에폭시는 단순히 "냉장 보관이 필요한 접착제"가 아니다. 시간에 따라 조금씩 변할 수 있는 재료이기 때문에, 그 변화를 최대한 늦추기 위해 낮은 온도에서 보관하는 것이다. 따라서 제조사가 제시하는 보관 온도와 해동 방법을 지키는 것은 제품을 오래 보관하기 위한 목적뿐 아니라, 처음 설계된 성능을 그대로 사용하는 가장 기본적인 조건이기도 하다.

이번 글에서는 왜 1액형 에폭시를 냉장(또는 냉동) 보관해야 하는지를 살펴보았다. 그렇다면 제조사가 표시하는 Shelf Life는 어떤 기준으로 결정될까? 그리고 왜 어떤 제품은 3개월, 어떤 제품은 6개월 또는 1년의 보관 기간을 가질까? 다음 글(에폭시와 시간 ③ : 1액형 에폭시의 Shelf Life는 어떻게 결정될까?)에서는 1액형 에폭시의 Shelf Life는 어떻게 결정될까? 를 통해 저장 안정성을 확보하기 위한 연구개발 과정을 살펴본다.

FT-IR 스펙트럼 읽기 ③ : 에폭시에서 무엇을 확인해야 할까?

접착연구원 — Thu, 17 Sep 2026 05:28:31 +0900

Peak를 외우는 것보다 중요한 것

이전 글에서 FT-IR의 기본 원리와 스펙트럼을 읽는 방법을 살펴보았다. FT-IR은 특정 화학 결합에서 나타나는 적외선 흡수 변화를 이용하여 재료의 화학적 구조를 확인하는 분석기기이다. 그렇다면 실제 에폭시 접착제를 분석할 때는 무엇을 봐야 할까? 수많은 Peak를 모두 하나씩 확인할 필요는 없다. 연구 목적에 따라 중요하게 보는 Peak가 다르고, 무엇을 비교하려고 하는지에 따라 보는 방법도 달라진다.

에폭시라고 해서 특정 Peak 하나를 찾는 것은 아니다.

에폭시 접착제의 FT-IR을 처음 접하면 Epoxy Ring에 해당하는 특정 Peak를 찾으려고 하기 쉽다. 하지만 실제 배합물을 분석해 보면 이야기가 그렇게 단순하지 않다. 내가 이전의 우레탄 반응에서 확인할 때의 Peak의 위치와 크기가 비교적 명확했던 것과 달리, 실제 에폭시 접착제의 스펙트럼은 훨씬 복잡하게 느껴졌다. 접착제에는 에폭시 수지뿐만 아니라 경화제, 촉진제, Toughener, 각종 첨가제와 무기 필러 등이 함께 들어가기 때문이다. 각각의 성분에서 나타나는 흡수 영역이 서로 겹칠 수도 있다.

따라서 실제 개발에서는 특정 Peak 하나를 찾아 "이것이 에폭시다"라고 판단하기보다, 전체적인 스펙트럼의 형태와 주요 Peak의 변화 양상을 비교하는 것이 훨씬 중요하다. 특히 동일한 재료를 경화 전후로 비교하거나, 기존 배합과 변경 배합을 비교할 때 FT-IR의 장점이 더욱 잘 드러난다.

O-H Peak는 왜 넓게 나타날까?

에폭시 재료를 FT-IR로 분석하다 보면 비교적 넓은 형태의 O-H 관련 흡수 영역을 볼 수 있다. O-H 결합은 수소결합과 주변 환경의 영향을 받을 수 있기 때문에, 하나의 좁고 날카로운 Peak보다는 비교적 넓은 형태로 나타나는 경우가 많다. 특히 경화 과정에서 생성되는 Hydroxyl Group이나 수분 등의 영향까지 고려해야 하기 때문에, 이 영역 역시 단순히 "O-H Peak가 있으니 이것은 무엇이다." 라고 해석하기보다는 전체적인 변화와 함께 보는 것이 중요하다.

C-H와 C=O도 중요한 단서가 된다.

에폭시 접착제에는 다양한 유기 성분이 포함되기 때문에 C-H 관련 Peak는 비교적 흔하게 관찰된다. 또한 배합에 사용되는 수지나 첨가제에 따라 C=O와 같은 특징적인 Peak가 나타날 수도 있다. 중요한 것은 특정 Peak의 존재 여부만 보는 것이 아니다. 예를 들어 새로운 원료를 적용했을 때 기존 스펙트럼에는 없던 Peak가 나타났다면, 그 원료에 포함된 특정 작용기나 구조적 특징을 의심해 볼 수 있다. 반대로 기존에 존재하던 Peak가 사라지거나 상대적인 크기가 변했다면, 원료의 변경이나 화학적 반응에 의해 재료의 구조가 달라졌을 가능성을 생각해 볼 수 있다.

필러가 많은 에폭시는 조금 다르게 보일 수 있다.

에폭시 접착제에는 다양한 무기 필러가 사용된다. Alumina, BN, Silica, AlN, ATH 등 필러의 종류와 함량에 따라 FT-IR 스펙트럼의 모습도 달라질 수 있다. 특히 필러의 함량이 높아지면 전체 시편에서 유기 성분이 차지하는 상대적인 비율이 낮아지기 때문에, 에폭시 수지나 첨가제에서 발생하는 Peak가 상대적으로 약하게 나타나는 것처럼 보일 수 있다.

따라서 "Peak가 작아졌으니 해당 성분이 감소했다." 라고 바로 판단해서는 안 된다. 시편의 조성이나 측정 조건이 달라졌다면 Peak의 세기 자체도 영향을 받을 수 있기 때문이다. 이러한 이유로 실제 개발에서는 절대적인 Peak 크기보다 동일한 조건에서 얻은 스펙트럼의 상대적인 변화와 전체적인 패턴을 함께 확인하는 것이 중요하다.

개발 노트 | 경쟁 재료의 FT-IR을 비교했던 이유

FT-IR을 사용했던 경우 중 하나는 경쟁 재료를 분석할 때였다. 그렇다고 목적이 경쟁사 제품을 그대로 복제하는 것은 아니었다. 오히려 궁금했던 것은

"경쟁 재료와 유사한 화학적 특성을 가진 제품을 우리가 직접 구현해 보면, 실제 성능과 품질은 어느 정도일까?"

라는 것이었다. 그래서 경쟁 재료의 FT-IR 스펙트럼을 확인하고, 우리가 가지고 있는 원료와 배합을 이용하여 유사한 화학적 특성을 구현해 보는 목적이었다. 주요 Peak의 위치는 어느 정도 비슷하게 맞출 수 있었다. 하지만 Peak의 세기와 전체적인 스펙트럼의 형태까지 동일하게 만드는 것은 생각보다 훨씬 어려운 일이었다. 같은 종류의 원료를 사용하더라도 원료의 순도, 분자 구조, 함량, 첨가제의 종류와 조합, 경화 정도 등에 따라 스펙트럼은 달라질 수 있기 때문이다.

FT-IR은 다른 분석기기와 함께 볼 때 더 강력하다.

지금까지 살펴본 분석기기들을 다시 생각해 보면 각각의 역할이 다르다. FT-IR은 화학 구조의 변화를 본다. DSC는 열적 변화를 본다. TMA는 온도에 따른 치수 변화를 본다. DMA는 온도에 따른 기계적 특성의 변화를 본다. Rheometer는 재료의 점탄성 거동과 유동 및 경화 과정의 변화를 본다. 그리고 실제 개발에서는 이 결과들을 서로 연결해서 해석한다.

예를 들어 FT-IR에서 화학 구조의 변화가 확인되었다고 하더라도, 그 변화가 실제 Tg나 강성의 변화로 이어졌는지는 DSC나 DMA를 통해 다시 확인할 수 있다. 결국 분석기기는 서로 경쟁하는 것이 아니라, 서로 다른 관점에서 하나의 재료를 바라보는 도구라고 할 수 있다.

에폭시와 시간 ① : 에폭시는 왜 시간이 지나도 계속 굳을까?

접착연구원 — Wed, 16 Sep 2026 10:49:15 +0900

이 글에서 다루는 내용

경화가 완료되어 보이는 시편이 실제로 경화 완료 상태가 아닌 화학적·물리적 이유
에폭시 경화 과정에서의 겔화와 유리화
후경화(Post-cure) 공정이 필요한 이유

이전 글 (에폭시는 왜 배합비가 조금만 달라도 성능이 달라질까?)에서는 배합비가 왜 중요한지 살펴보았다. 에폭시와 경화제의 비율은 최종 물성을 결정하는 중요한 배합 조건이다. 하지만 배합비를 정확하게 맞추었다고 해서 바로 최종 성능이 결정되는 것은 아니다. 경화에는 시간이라는 또 하나의 중요한 조건이 있기 때문이다.

에폭시 경화과정에서의 겔화와 유리화

흔히들 많이 착각하는 것 중 하나가 시편이 단단하게 굳으면 경화도 모두 끝난 것으로 생각하는 것이다. 에폭시의 경화 과정을 물리학적으로 분석하면 겔화(Gelation)와 유리화(Vitrification)라는 두 가지 중요 전이 단계를 거친다. 겔화 시점에서는 반응계의 점도가 급격히 상승하여 흐름성을 잃고 점탄성 고체 형태로 변하지만, 이는 육안으로 단단해진 것처럼 보일 뿐 반응 잔여율이 높게 남아 있는 상태이다.

따라서, 에폭시와 경화제만으로 구성된 시스템에서는, 경화가 진행됨에 따라 가교 밀도가 급격히 높아지면서 반응계의 유리전이온도 (Tg)가 실제 경화 온도 (T_cure)를 뚫고 올라가는 유리화(Vitrification) 단계에 도달한다. 유리화 단계에 진입하면 고분자 사슬의 이동성이 동결되므로, 미반응 관능기가 많이 남아 있음에도 불구하고 반응 속도는 확산 제어(Diffusion-controlled regime) 단계로 넘어가 수일에 걸쳐 매우 완만하게 진행된다.

다만, 에폭시의 취성을 극복하기 위해 CTBN이나 CSR과 같은 고무(Rubber) 성분을 도입한 개질 에폭시 시스템에서는 다른 양상이 나타난다. 고무상의 상분리 구조나 주쇄의 Plasticization 효과로 인해 시스템 전체의 최종 Tg 상승 폭이 제한되므로, 단일 시스템처럼 Tg가 경화 온도를 크게 뛰어넘는 명확한 유리화 동결 현상이 관찰되지는 않는다. 그러나 이 경우에도 3차원 네트워크 형성에 따른 미반응 그룹 간의 물리적 거리 증가는 동일하게 발생하므로, 사슬 동결보다는 미반응 관능기의 물리적 이동성 제한에 따른 확산 제어 메커니즘이 작동하여 상온에서 수일에 걸친 완만한 장기 경화 거동을 보이게 된다.

에폭시는 경화제와 반응하면서 수많은 분자들이 서로 연결되고, 거대한 3차원 가교 구조를 만든다. 하지만 이 반응은 모든 반응점이 한순간에 모두 연결되는 것이 아니다. 먼저 반응하기 쉬운 부분이 연결되고, 시간이 지나면서 남아 있던 반응들도 조금씩 진행된다. 즉, 겉으로는 이미 굳어 보이더라도 내부에서는 가교 구조가 조금씩 더 촘촘해지고 있는 것이다.

후경화 (Post-cure)

전자재료용 에폭시에서는 이러한 특성을 이용하여 후경화(Post Cure)를 적용하는 경우가 많다. 일정 시간 실온에서 경화한 후 다시 높은 온도에서 일정 시간 유지하면, 남아 있던 반응이 더 진행되면서 가교 구조가 더욱 안정적으로 형성된다. 이 과정에서 Tg가 높아지거나 내열성, 기계적 강도가 향상되는 경우도 많다.

상온 경화 시 유리전이온도(Tg)가 경화 온도 근처에 도달하면 고분자 사슬이 '동결(Freezing)'되어 미반응 관능기가 존재함에도 화학 반응이 사실상 정지한다. 이때 열 에너지를 가하는 후경화(Post-cure) 공정을 거치면 고분자 사슬에 자유 부피(Free volume)와 열적 운동성(Thermal mobility)이 부여된다. 이에 따라 고정되어 있던 미반응 에폭시기와 경화제 관능기가 다시 접근하여 추가 가교 반응을 일으키게 된다. 결과적으로 가교 밀도(Crosslink Density)가 극대화되며, 이는 유리전이온도(Tg) 상승, 열팽창계수(CTE) 감소, 그리고 잔류 응력(Residual Stress)의 완화로 이어져 전자재료의 장기 신뢰성을 대폭 향상시킨다. 다만 모든 제품이 같은 조건을 사용하는 것은 아니며, 제품 특성에 맞는 후경화 조건을 설정하는 것이 중요하다.

같은 조성으로 만든 시편이라도 제작 직후 평가한 결과와 며칠 뒤 평가한 결과가 달라지는 경우를 종종 경험했다. 겉으로는 모두 단단하게 굳어 있었지만, 시간이 지나면서 경화가 조금 더 진행되어 물성이 변하는 경우가 있었기 때문이다. 그래서 연구개발에서는 시편 제작부터 평가까지의 시간도 하나의 실험 조건으로 관리한다.

이러한 시간 의존적 경화 거동 및 물리적 성질의 변화는 시차스캔열량계(DSC, Differential Scanning Calorimetry)나 동적역학분석기(DMA, Dynamic Mechanical Analysis)를 통해 정량적으로 평가할 수 있다. DSC의 잔여 발열량(Residual Heat of Reaction) 측정을 통해 미반응기의 비율을 정밀하게 산출하거나, DMA를 활용하여 경화 시간 및 온도 변화에 따른 저장탄성률(Storage Modulus)과 손실인자(Tan δ)의 정밀한 변화를 분석함으로써 최적의 평가 타임라인과 품질 관리 기준(QC Spec)을 수립하게 된다.

시간이 항상 좋은 것만은 아니다

시간이 지나면서 경화가 더 진행되는 것은 에폭시의 장점이 될 수도 있다. 하지만 모든 변화가 긍정적인 것은 아니다. 에폭시는 시간의 영향을 받는 재료이기 때문에, 제품의 상태와 보관 조건 역시 매우 중요하다. 특히 1액형 에폭시처럼 잠재성 경화제를 사용하는 제품은 상온에서 쉽게 반응하지 않도록 설계되어 있지만, 시간이 지나거나 보관 조건이 적절하지 않으면 점도나 반응성이 변하여 원래의 성능을 유지하지 못하는 경우도 있다. 그래서 연구개발에서는 경화 조건뿐 아니라 보관 온도와 보관 기간(Shelf Life)까지 함께 관리한다.

마무리

에폭시는 굳었다고 해서 모든 변화가 끝나는 재료가 아니다. 경화 후에도 분자 수준에서는 반응이 계속 진행될 수 있으며, 반대로 아직 사용하지 않은 제품도 시간과 보관 조건의 영향을 받을 수 있다. 즉, 에폭시를 다룬다는 것은 '시간'을 함께 관리하는 일이라고 해도 과언이 아니다.

이번 글에서는 경화된 이후에도 시간이 물성에 영향을 줄 수 있다는 점을 살펴보았다. 그렇다면 아직 사용하지 않은 1액형 에폭시는 어떨까? 왜 어떤 제품은 냉장이나 냉동 상태로 배송되고, 사용하기 전까지 낮은 온도에서 보관해야 할까? 다음 글에서는 '1액형 에폭시는 왜 냉장(또는 냉동) 보관할까?'를 통해 잠재성 경화제와 저장 안정성(Shelf Life)에 대해 알아본다.

에폭시는 왜 배합비가 조금만 달라도 성능이 달라질까?

접착연구원 — Mon, 14 Sep 2026 19:58:35 +0900

이 글에서 다루는 내용

에폭시 수지와 경화제의 관능기 균형의 중요성
배합비와 분자 네트워크(가교 밀도)의 관계
에폭시 당량(EEW)과 활성수소 당량(AHEW)을 활용한 최적 배합비

이전 글 (에폭시와 경화제의 선정)에서는 수많은 종류의 에폭시와 경화제 중에서 어떤 에폭시와 경화제를 선택하는 것이 좋은지 각각의 에폭시와 경화제의 특징과 조합에 대해 살펴보았다. 이번 글에서는 선정한 에폭시와 경화제의 배합 비율에 대해 살펴 보고자 한다.

에폭시 접착제를 처음 사용하는 사람들은 종종 이런 생각을 한다.

"100:30 대신 100:32 정도면 큰 차이가 없지 않을까?"

또는

"경화제를 조금 더 넣으면 더 단단해지는 것 아닐까?"

하지만 에폭시는 이런 생각이 통하지 않는 재료이다. 배합비가 조금만 달라져도 강도, 내열성, 접착력, 내화학성 등 최종 물성이 달라질 수 있다. 왜 이런 일이 발생하는 것일까? 그 이유는 에폭시가 무게를 맞추는 재료가 아니라, 서로 반응하는 기능기의 균형을 고려하여 설계되는 재료이기 때문이다.

에폭시 수지는 혼자서는 단단해지지 않는다. 경화제가 함께 반응하면서 수많은 분자들이 서로 연결되고, 거대한 3차원 네트워크를 형성한다. 이 과정을 가교(Crosslinking)라고 한다. 가교가 충분히 형성될수록 일반적으로 높은 강도와 우수한 내열성, 안정적인 접착력을 기대할 수 있다. (참고글 : 에폭시는 왜 단단해질까? - 에폭시의 경화 반응)

중요한 것은 무게보다 반응 가능한 기능기이다

제품에는 보통 다음과 같은 권장 배합비가 표시되어 있다.

100 : 30
100 : 50
100 : 80

많은 사람들은 이 숫자를 단순한 무게비라고 생각한다. 하지만 제조사가 제시하는 배합비는 단순히 사용하기 편하도록 정한 숫자가 아니다. 에폭시 수지와 경화제가 가지고 있는 반응 가능한 기능기의 양을 계산하고, 원하는 성능이 발현될 수 있도록 설계한 결과이다. 즉, 100:30이라는 숫자는 단순한 무게비가 아니라, 화학적 반응성과 제품 성능을 함께 고려하여 결정된 배합비인 것이다.

다만, 여기에서 말하는 '기능기의 균형'이 반드시 화학량론적으로 1:1인 비율을 의미하는 것은 아니다. 실제 제품의 권장 배합비는 반응성뿐 아니라 접착력, 내열성, 작업성(Pot Life), 저장 안정성 등 다양한 요구 성능을 종합적으로 고려하여 결정된다. 즉, 제조사가 제시하는 권장 배합비는 단순한 계산 결과가 아니라, 여러 차례의 설계와 평가를 거쳐 완성된 값이라고 이해하면 된다.

EEW와 AHEW

그렇다면 제조사는 이러한 배합비를 어떻게 결정할까? 이때 사용하는 대표적인 개념이 EEW(Epoxy Equivalent Weight, 에폭시 당량)이다. EEW는 일정한 질량의 에폭시 수지 안에 반응 가능한 에폭시기가 얼마나 존재하는지를 나타내는 값으로서 단위는 q/eq이다. 경화제 역시 같은 원리로 반응 가능한 활성 수소의 양을 계산하며, 이러한 정보를 바탕으로 적절한 배합비를 설계한다.

에폭시와 경화제의 1:1 반응을 기준으로, 화학량론 측면에서 수지와 경화제의 이론적 배합비는 에폭시 당량(EEW)과 경화제 활성수소 당량(AHEW, Amine Hydrogen Equivalent Weight)의 비로 산출된다.

경화제 배합량 (phr) = AHEW / EEW X 100

예를 들어 EEW가 190 g/eq 인 에폭시 수지에 AHEW가 38 g/eq 인 아민계 경화제를 반응시킨다면, 수지 100 g 당 필요한 경화제의 이론량은 정확히 20 g 이 된다. 배합 설계는 바로 이 당량 대 당량의 화학적 수지 계산에서 출발한다.

많이 넣는다고 더 좋은 것은 아니다

경화제를 많이 넣으면 더 단단해질 것이라고 생각하기 쉽다. 하지만 실제로는 그렇지 않다. 경화제가 부족하면 충분한 가교 구조를 형성하지 못할 수 있으며, 반대로 과도하게 사용해도 기대한 성능 향상으로 이어지지 않을 수 있다. 겉으로 보기에는 모두 단단하게 경화된 것처럼 보여도, 분자 수준에서 형성된 네트워크 구조는 달라질 수 있으며, 그 차이는 최종 물성으로 이어질 수 있다.

그래서 전자저울을 사용한다

실험실과 생산 현장에서 전자저울을 사용하는 이유도 여기에 있다. 몇 g 정도는 괜찮아 보일 수 있지만, 그 작은 차이가 반응 가능한 기능기의 균형을 바꾸고, 결국 최종 물성에도 영향을 줄 수 있기 때문이다. 특히 구조용 접착제나 전자재료처럼 높은 신뢰성이 요구되는 분야에서는 계량 과정 역시 품질 관리의 중요한 요소가 된다.

개발 노트 | 연구실에서는 왜 첨가제를 희석해서 사용할까?

실제 연구개발에서는 권장 배합비를 정확히 맞추는 것만큼 계량 오차를 줄이는 것도 중요하다. 예를 들어 경화 촉매와 같은 사용량이 매우 적은 시스템은 실험 규모가 작을수록 계량 오차의 영향이 상대적으로 커질 수 있다. 이러한 경우에는 경화 촉매를 적절한 희석액으로 미리 희석한 후 평가를 진행하기도 한다. 희석의 목적은 배합비를 변경하기 위한 것이 아니라, 계량 오차를 최소화하여 실험의 재현성을 높이기 위한 것이다. 물론 이때는 희석액 자체가 경화 반응이나 최종 물성에 영향을 주지 않는지도 함께 확인해야 한다.

마무리

에폭시는 단순히 두 액체를 섞어 굳히는 재료가 아니다. 권장 배합비에는 에폭시와 경화제의 반응성뿐 아니라 최종 물성, 작업성, 저장 안정성까지 다양한 설계 의도가 담겨 있다. 따라서 배합비를 맞춘다는 것은 단순히 무게를 맞추는 일이 아니라, 제조사가 의도한 성능을 구현하기 위한 첫 번째 과정이라고 할 수 있다.

지난 글과 이번 글에서는 에폭시와 경화제의 선정과 비율에 대해 살펴보았다. 그렇다면, 동일한 레시피로 제조한 동일한 접착제는 고객사마다 모두 성능이 같을까? 다음 글 (같은 접착제인데 왜 고객마다 결과가 다를까?)에서는 에폭시계 접착제의 가공조건에 따라 달라지는 결과 및 불량에 대해 알아보고자 한다.

에폭시와 경화제 선정

접착연구원 — Fri, 11 Sep 2026 09:12:34 +0900

이 글에서 다루는 내용

에폭시 수지의 종류와 구조적 특징
경화제의 종류 및 반응 메카니즘
에폭시 수지와 경화제 선정 포인트
용도 및 요구특성별 에폭시 및 경화제의 조합

이전 글에서는 피착재에 대한 접착제의 접착 메커니즘 및 접착력이 형성되는 에폭시의 경화반응에 대해 살펴 보았다. 이번 글에서는 에폭시 경화반응에 있어서의 에폭시와 경화제 선정에 대해 알아보려고 한다. 에폭시 접착제나 코팅제를 설계할 때 가장 핵심이 되는 것은 '어떤 구조의 에폭시 수지'에 '어떤 메커니즘의 경화제'를 조합하느냐이다. 동일한 에폭시 수지라 하더라도 경화제의 종류에 따라 유리전이온도(Tg), 접착 강도, 유연성, 내화학성이 완전히 달라진다.

주요 에폭시 수지(Epoxy Resin)의 분류 및 구조적 특징

에폭시 수지는 분자 내에 2개 이상의 에폭시기(Epoxide group 또는 Oxirane ring)를 가지는 화합물이다. 에폭시기의 관능기 수와 골격 구조에 따라 경화 후 물성이 크게 좌우된다. 참고로 1개의 에폭시기를 가진 화합물은 3차원 가교 구조를 만들지 못하므로, 에폭시 배합 관점에서는 점도를 낮추는 '반응성 희석제(Reactive Diluent)'로 분류하여 사용한다.

비스페놀 A형 에폭시 (Bisphenol A Epoxy, DGEBA)
- 화학적 특징: 비스페놀 A와 에피클로로하이드린(ECH)을 반응시켜 얻는 가장 범용적인 2관능성(Difunctional) 수지이다.
- 구조적 물성: 방향족 고리(Aromatic Ring)가 강직한 골격을 형성하여 기계적 강도, 내화학성, 접착력이 우수하다.
- 분자량과 점도: 반복 단위 (n)의 크기에 따라 상온에서 액상(Low MW, EEW 약 180~190 g/eq)부터 고상(High MW)까지 존재한다.
- 주요 용도: 범용 구조용 접착제, 토목/건축용 코팅, 전자재료 베이스 수지.
비스페놀 F형 에폭시 (Bisphenol F Epoxy, DGEBF)
- 화학적 특징: 비스페놀 A의 중앙 메틸기 (CH₃)가 수소 (H)로 대체된 구조이다.
- 구조적 물성: 메틸기에 의한 입체 장애(Steric hindrance)가 줄어들어 분자간 유연성이 증가한다. 이로 인해 동등한 에폭시 당량(EEW) 대비 점도가 BPA형보다 현저히 낮다.
- 장점: 점도가 낮아 무용제 배합이 가능하며, 필러(Filler)를 고충전하더라도 작업성을 유지할 수 있다.
- 주요 용도: 방열 접착제(TIM), 도전성 접착제(ECA), 액상 봉지재(Underfill).
노볼락형 에폭시 (Novolac Epoxy)
- 화학적 특징: 페놀 노볼락(Phenol Novolac) 또는 크레졸 노볼락(Cresol Novolac) 골격에 에폭시기를 도입한 다관능성(Multifunctional, 평균 2.5~6관능) 수지이다.
- 구조적 물성: 에폭시 관능기가 밀집되어 있어 경화 후 가교 밀도(Crosslinking Density)가 매우 높다.
- 장점 및 단점: 높은 가교 밀도 덕분에 높은 유리전이온도(Tg > 150~180°C)와 뛰어난 내열성/내화학성을 발휘하지만, 경화물이 단단하고 취성(Brittle)이 발생하는 단점이 있다.
- 주요 용도: 반도체 봉지재(EMC), PCB 동박적층판(CCL), 고온용 구조용 접착제.
바이페놀/바이페닐계 에폭시 (Biphenyl Epoxy)
- 화학적 특징: 두 개의 벤젠 고리가 직접 결합한 바이페닐(Biphenyl) 골격을 중심에 가지고 있는 수지이다.
- 구조적 물성: 분자의 강직함과 평면성이 우수하여 결정성을 띠는 경우가 많으며, 경화물의 저흡습성(Low Moisture Absorption)과 낮은 열팽창계수(Low CTE) 구현에 탁월하다.
- 장점: 2관능성 수지는 특유의 분자 배향성 덕분에 높은 내열성을 구현하며, 수분 침투를 저지하는 능력이 매우 뛰어나 납땜 작업 시의 열충격(Reflow Crack) 저항성을 극대화한다. 다관능성은 '높은 가교 밀도', '고내열성/High Tg', '열충격 저항성' 및 '무할로겐 난연성'이 메인 장점이다. (여기서 무할로겐 난연성은 탄화막 형성을 도와 난연제 사용량을 줄여주므로, Halogen-Free 배합의 설계에 유리하다는 정도의 뜻으로 이해하면 된다)
- 주요 용도: 초고신뢰성 반도체 패키징재(EMC), 고내열/저손실 차세대 기판, 방열 접착 소재.
기타 특수 에폭시
- 지환식 에폭시 (Cycloaliphatic Epoxy): 방향족 고리가 없어 UV 내성과 전기절연성이 극대화된 수지이다. (절연재, 투명 코팅용)
- 고무 변성 에폭시 (Rubber Modified Epoxy): CTBN, ATBN 등을 에폭시 골격에 곁가지로 도입하여 취성을 극복하고 충격 강도 및 박리 강도(Peel Strength)를 대폭 향상시킨 수지이다.

경화제(Hardener)의 종류 및 반응 메커니즘

경화제는 에폭시기의 링 개환 반응(Ring-opening reaction)을 유도하여 3차원 망상 구조를 형성하는 역할을 한다.

아민계 경화제 (Amine Hardener)
- 지방족 아민 (Aliphatic Amine): 반응성이 매우 높아 상온 빠른 경화가 가능하다. 단, 대기 중의 수분 및 공기 중 CO₂와 반응하여 표면에 백화 현상(Blushing/Carbamation)이 발생할 수 있다. (참고글 : 왜 에폭시는 하얗게 변할까? ① - 공정 및 재료 기인성 백화)
- 변성 아민 (Modified Amine / Amine Adduct): 지방족 아민의 백화 현상과 독성을 개선하고, 작업시간(Pot-life)과 유연성을 조절한 형태이다. 가장 범용적으로 쓰인다.
- 폴리아미드 (Polyamide): 아민과 다이머산(Dimer acid)을 반응시킨 형태로, 유연성과 내수성이 뛰어나 에폭시 프라이머 및 일반 DIY 접착제에 다수 활용된다.
산무수물계 경화제 (Acid Anhydride Hardener)
- 특징: 가열 경화(120~150°C 이상)가 필수적이다.
- 장점: 반응 발열량이 적고 포트라이프(Pot-life)가 매우 길어 대량 공정에 유리하다. 경화물의 전기절연성, 내열성, 저열팽창성(Low CTE)이 우수하다.
- 주요 용도: 모터/트랜스 절연 함침재, 고전압 부품 몰딩, 전자부품 접착제.
페놀 노볼락계 경화제 (Phenol Novolac Hardener)
- 특징: 경화 후 방향족 고리 밀도가 극대화되어 내습성, 내열성, 장기 신뢰성이 매우 우수하다.
- 주요 용도: 고온·고습 환경을 견뎌야 하는 반도체 패키징(EMC) 및 차세대 기판 소재.
잠재성 경화제 (Latent Hardener)
- 메커니즘: 상온에서는 에폭시 수지 내에서 완전히 불활성 상태를 유지하다가, 특정 활성화 온도(Trigger Temperature)에 도달하면 급격히 반응을 시작한다.
- 주요 종류: 디시안디아미드(DICY), 이미다졸 어덕트(Imidazole Adduct), 마이크로캡슐형 경화제.
- 장점: 에폭시와 경화제를 미리 혼합해 둔 1액형(1-Component) 접착제 배합이 가능해져 생산 공정을 대폭 단순화할 수 있다.

에폭시 배합 설계 시 핵심 물리화학적 지표 (Parameter)

배합을 설계하거나 기술 데이터시트(TDS)를 해석할 때 반드시 확인해야 하는 핵심 지표는 다음과 같다. 자세한 내용은 다음글 (에폭시는 왜 배합비가 조금만 달라도 성능이 달라질까?)에서 다룬다.

EEW (Epoxy Equivalent Weight, 에폭시 당량)
AHEW (Amine Hydrogen Equivalent Weight, 아민 수소 당량)
PHR (Parts Per Hundred Resin, 배합비)
Tg (Glass Transition Temperature, 유리전이온도)

용도 및 요구 조건별 에폭시 + 경화제 조합 가이드

요구 성능 / 작업 환경	추천 에폭시 수지	추천 경화제 타입	핵심 선정 사유
상온 경화 & 범용 접착	BPA형 에폭시	변성 아민 / 폴리아미드	상온 작업성, 무난한 접착 강도 및 작업시간 확보
고내열성 (Tg > 150°C)	노볼락형 에폭시	페놀 노볼락 / 산무수물	높은 가교 밀도 형성을 통한 열적 안정성 극대화
고충전 / 방열 접착제	BPF형 에폭시	산무수물 / 잠재성 경화제	저점도 기반의 이점(필러 고충전 가능) 및 우수한 절연성
1액형 자동화 공정	BPA / BPF형	잠재성 경화제 (DICY 등)	상온 저장 안정성 확보 및 고온 가열을 통한 신속 경화
내충격 및 유연성 요구	고무 변성 에폭시	변성 폴리아미드	가교 망상 내 유연 구간 도입으로 피로 강도 및 박리 강도 향상
초고신뢰성 / 저흡습	바이페닐계 에폭시	페놀 노볼락	우수한 저흡습성, 저열팽창성(Low CTE) 구현으로 열충격 저항성 극대화
반도체 패키징 (EMC)	노볼락 / 바이페닐계	페놀 노볼락	우수한 내습성, 장기 신뢰성, 기계적 열안정성 확보

마치며

에폭시 접착제 설계는 단순히 두 물질을 섞는 작업이 아니라, 최종 경화물이 받게 될 열적·기계적·환경적 응력을 고려하여 최적의 화학적 가교 망상(Crosslinked Network)을 디자인하는 공학 과정이다. 제품 개발 시에는 점도, 포트라이프, 경화 온도 등의 공정 조건과 더불어 Tg, CTE, 전단강도 등 경화물의 요구 물성을 명확히 정의한 후 에폭시와 경화제의 조합을 결정해야 한다.

※ 참고: 화학군별 대표 원료 제조사

(본문에 특정 상품명은 배제하였으나, 원료 수급을 위한 대표 화학 메이커 참고용)

국내 메이커: 국도화학, 금호피앤비화학, 코오롱인더스트리
일본 메이커: Nippon Kayaku, DIC Corporation, Mitsubishi Chemical, Shin-Nippon Rika, Shikoku Chemicals
기타 글로벌 메이커: Evonik, Olin Chemistry, Huntsman, Lonza

접착 기술노트

저온 경화 에폭시 개발은 왜 어려울까? ①- 경화 온도만 낮추면 되는 문제가 아닌 이유

왜 모두 저온 경화를 원할까?

그렇다면 온도만 낮추면 되는 것 아닐까?

경화 온도를 낮추면 어떤 문제가 생길까?

저온 경화와 Tg는 왜 충돌할까?

실제 개발에서는 무엇이 달라질까?

저온 경화는 기술의 문제가 아니라 균형의 문제다

접착 불량은 왜 특정 위치에서 반복해서 발생할까? - 응력 집중이 만드는 국부적인 접착 불량

접착층 전체에 같은 힘이 걸리는 것은 아니다

모서리에서 불량이 자주 발생하는 이유

접착제의 강도와 실제 접착 신뢰성은 같은 이야기가 아니다

같은 접착제인데 제품마다 불량 위치가 달라지는 이유

불량 위치는 원인을 찾는 중요한 단서가 된다

접착 불량을 볼 때 한 단계 더 생각해 보기

같은 접착제인데 왜 고객마다 결과가 다를까?

열과 압력이 만드는 불량, 그리고 분석 방법

접착력보다 먼저 중요한 것은 Flow

온도가 부족한 경우

압력이 부족한 경우

압력이 너무 높은 경우

온도와 압력의 타이밍이 맞지 않는 경우 (승온 · 가압 프로파일 문제)

Flow 부족

에폭시와 시간 ③ : 1액형 에폭시의 Shelf Life는 어떻게 결정될까?

Shelf Life는 '예상'이 아니라 '평가 결과'이다

무엇을 평가할까?

단순히 오래 보관한다고 끝나는 것이 아니다

가장 널리 사용하는 방법 중 하나가 바로 Q10 개념을 이용한 가속시험이다.

Shelf Life는 연구개발과 고객을 연결하는 약속이다

에폭시는 시간이 지나면 조금씩 변한다.

Rheometer 그래프 읽기 ③ : Rheometer와 DMA는 무엇이 닮았을까?

처음에는 전혀 다른 장비라고 생각했다.

그런데 그래프는 낯설지 않았다.

무엇이 닮았던 것일까?

Tg를 바라보는 또 하나의 방법

에폭시와 시간 ② : 1액형 에폭시는 왜 냉장(또는 냉동) 보관할까?

1액형 에폭시는 이미 준비가 끝난 제품

냉장 보관의 목적은 '시간을 늦추는 것'이다

해동도 하나의 공정이다

FT-IR 스펙트럼 읽기 ③ : 에폭시에서 무엇을 확인해야 할까?

Peak를 외우는 것보다 중요한 것

에폭시라고 해서 특정 Peak 하나를 찾는 것은 아니다.

O-H Peak는 왜 넓게 나타날까?

C-H와 C=O도 중요한 단서가 된다.

필러가 많은 에폭시는 조금 다르게 보일 수 있다.

FT-IR은 다른 분석기기와 함께 볼 때 더 강력하다.

에폭시와 시간 ① : 에폭시는 왜 시간이 지나도 계속 굳을까?

에폭시 경화과정에서의 겔화와 유리화

후경화 (Post-cure)

시간이 항상 좋은 것만은 아니다

마무리

에폭시는 왜 배합비가 조금만 달라도 성능이 달라질까?

중요한 것은 무게보다 반응 가능한 기능기이다

EEW와 AHEW

많이 넣는다고 더 좋은 것은 아니다

그래서 전자저울을 사용한다

마무리

에폭시와 경화제 선정

주요 에폭시 수지(Epoxy Resin)의 분류 및 구조적 특징

경화제(Hardener)의 종류 및 반응 메커니즘

에폭시 배합 설계 시 핵심 물리화학적 지표 (Parameter)

용도 및 요구 조건별 에폭시 + 경화제 조합 가이드

마치며

※ 참고: 화학군별 대표 원료 제조사

가장 널리 사용하는 방법 중 하나가 바로 Q₁₀ 개념을 이용한 가속시험이다.