기존 상용화 탄소섬유보다 탄성 1.6배 높아
국내 연구진이 강하면서도 저렴한 탄소나노튜브를 개발했다고 한국과학기술연구원(KIST)이 14일 밝혔다.
탄소나노튜브는 강철의 100배 이상 강한 강도를 가지면서 무게는 4분의 1 이하로 가볍고 구리 수준의 높은 전기전도도를 가지는 신소재다. 탄소나노튜브 섬유는 탄소나노튜브로만 섬유가 이루어진 '순수 탄소나노튜브'와 고분자 물질이 첨가된 '탄소나노튜브 복합 탄소섬유'로 나뉜다.
KIST 전북 복합소재기술연구소 탄소융합소재연구센터 구본철 박사 연구팀과 울산과학기술원(UNIST) 채한기 교수 연구팀은 공동연구를 통해 강도와 탄성률을 높인 탄소나노튜브 복합 탄소섬유 저가 공정기술을 개발했다.
연구진은 탄소나노튜브와 폴리이미드의 복합섬유를 제조한 뒤, 고온 열처리해 강도(6.2㎬·기가파스칼)를 유지하면서 높은 탄성률(528㎬)을 가지는 섬유를 제조했다. 이는 기존에 상용화된 탄소섬유의 탄성률(약 320㎬)과 비교해 1.6배 높은 수준이다. 또 고가의 탄소나노튜브를 저가의 폴리이미드로 최대 50%까지 대체하면서 제조 비용도 절감했다고 KIST는 설명했다.
교신저자인 구 박사는 "이번 연구 결과는 저가 고분자를 활용함으로써 탄소나노튜브 기반 탄소섬유 제조원가를 획기적으로 낮출 수 있게 되었다는 데 의의가 있다"며 "그동안 가격 문제로 활용되지 못했던 항공우주, 국방 및 미래 모빌리티 산업에 향후 활용될 수 있을 것"이라고 했다.
이 연구는 KIST의 K-Lab 및 개방형 연구사업, 산업통상자원부의 소재부품 기술개발사업으로 수행됐다. 연구 결과는 'Composites Part B: Engineering'(IF: 11.322, JCR 1.63%)의 탄소섬유 개발 50주년 기념 특집호에 실렸다.
헬로티 이창현 기자 |
