‘탄소복합재 기술개발 로드맵’ 발표...내수·수출시장 확대 기대 정부가 2029년까지 항공·우주용 국산 탄소복합재 기술 확보에 나선다. 이를 통해 도심항공교통(UAM), 우주발사체 등 미래산업 기반을 확보하고 수출 시장 확대를 도모한다는 전략이다. 산업통상자원부는 22일 서울 강남구 한국과학기술회관에서 제2차 탄소복합재 점프업 파트너십 회의를 열고 이 같은 내용을 골자로 하는 '항공·우주용 국산 탄소복합재 기술개발·인증 로드맵'을 발표했다. 로드맵은 오는 2029년까지 탄소복합재 기술 개발과 관련 인증을 획득하기 위한 기업별·제품별 개발 일정과 전략을 담고 있다. 기업·제품별로 차세대 무기체계, 차세대 항공기 구조물, 소형발사체 미래항공모빌리티(AAV), 수송기 등 분야에 사용될 탄소복합재 기술 개발 계획이 담겼다. 구체적으로 2029년까지 액상성형 공정(RTM), 자동 섬유적층 공정(AFP) 등을 활용한 탄소복합재 생산 기술을 개발하고, 고인성·속경화 수지 등의 개발을 추진한다. 아울러 개발된 소재에 대한 항공용 복합소재 인증 획득을 추진한다. 산업부는 수요기업의 제품 개발 계획에 맞춰 국산 탄소복합재가 공급될 수 있도록 탄소복합재 기업의 기술개발 및 인증
고성능/고안정성 리튬음극 및 실리콘복합재 음극 설계 및 제조 연구 아이엘사이언스가 설립한 ‘차세대 이차전지 R&D 센터’(가천대소재)의 고재환 박사와 송성근 대표이사가 공동저자로 저술한 논문이 최고 권위의 국제 학술지 ‘카본(Carbon)’에 등재됐다. ‘차세대 이차전지 R&D센터’의 고재환 박사, 아이엘사이언스의 송성근 대표, 가천대학교 ‘전지 및 에너지 변환 연구소’(Energy Materials Lab)의 윤영수 교수 및 석사과정 강하은씨가 공동으로 저술해 발표한 논문의 제목은 ‘리튬이온배터리용 실리콘의 부피 팽창을 억제하고 전기 전도도를 높이기 위한 탄소 나노튜브와 그래핀을 활용하는 최근의 진전’이다. 아이엘사이언스와 가천대 연구진은 전고체 전지를 위한 차세대 음극(리튬음극, 실리콘음극)을 개발 중이며, 2019년부터 2023년까지는 실리콘음극 고성능화(부피팽창 억제, 실리콘함량 증대) 연구를 진행했다. 고재환 박사는 “실리콘은 높은 이론 비용량, 낮은 작동전위, 풍부한 자원 등이 장점으로 리튬과 마찬가지로 유망한 음극물질”이라며, “본 논문은 실리콘 음극의 고성능화를 위해 고강도/고전도성 카본나노 소재인 탄소 나노튜브와 그래핀을 활용한
금호석유화학과 포스코인터내셔널이 이차전지 신소재로 주목받는 탄소나노튜브(CNT) 분야에서 협력을 추진한다. 27일 업계에 따르면 금호석유화학과 포스코인터내셔널은 CNT 사업을 함께 하기 위한 협력 관계를 진행 중이다. 다만 협력 방식 등 구체적인 사항은 아직 정해지지 않은 것으로 알려졌다. CNT는 전기와 열전도율이 구리 및 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재다. 전기차 배터리를 필두로 전도성 도료, 자동차 정전도장 외장재, 면상발열체 등 활용 범위도 폭넓다. 금호석유화학은 2009년 CNT 사업 진출을 선언하고 2013년부터 충남 아산 공장에서 CNT 상업 생산을 해왔다. 올해 생산량은 120t 규모다. 금호석유화학은 지난 6월 투자 계획을 발표하면서 이차전지 소재로 활용되는 CNT를 비롯한 미래 성장 사업을 중점 육성하겠다고 밝힌 바 있다. 포스코는 금호석유화학과 CNT 분야에서 협력하면 음극재와 양극재 등 자사 소재 기술에 접목해 시너지를 도모할 수 있다. 헬로티 이창현 기자 |
마스크 폐기물을 첨단 물질로 가공해 배터리 성능을 향상시킬 수 있는 기술이 개발됐다. UNIST 에너지화학공학과 안광진 교수팀은 마스크 폐기물로부터 탄소나노튜브를 생산하고, 리튬이온배터리의 양극 도전재로 적용하는 공정을 개발했다. 제 1저자 남언우 연구원은 “마스크 폐기물로부터 탄소나노튜브를 생산하고 배터리 성능을 연구한 것은 플라스틱 업사이클링의 좋은 개발 사례”라며 “공정은 마스크 폐기물에만 한정되는 것이 아니라 유사한 구조를 가진 다른 폐플라스틱도 적용이 가능하다”고 전했다. 열분해는 대표적인 화학적 재활용 방식 중 하나로, 폐플라스틱으로부터 열분해유와 탄화수소 가스를 생산하는 기술이다. 이 과정에서 생성된 메탄, 에틸렌, 프로필렌 등의 탄화수소 가스는 고부가가치 탄소 소재인 탄소나노튜브(CNT) 합성을 위한 원료로 이용된다. 탄소나노튜브는 우수한 열·전기 전도성 및 기계적 강도로 인해 다양한 산업 분야에 응용된다. 안광진 에너지화학공학과 교수는 “‘열분해’와 고온에서 탄화수소를 분해하는 ‘화학기상증착’ 두 가지 기술을 순차적으로 활용하면 폐플라스틱을 업사이클링해 첨단 소재인 탄소나노튜브를 생산할 수 있다”고 언급했다. 탄소나노튜브는 리튬이온 배터리의
스마트 웨어러블 소자 및 최소침습형 임플란터블 전자소자 분야 적용 기대 전자 섬유는 최근 각광받고 있는 사용자 친화 웨어러블 소자, 헬스케어 소자, 최소 침습형 임플란터블 전자소자에 핵심 요소로 여겨져 활발하게 연구가 진행되고 있다. 하지만 고체 금속 전도체 필러(Conductive filler)를 사용한 전자 섬유를 늘려서 사용하려 할 경우, 전기전도성이 급격하게 감소해 전기적 성질이 망가진다는 단점이 있다. KAIST는 신소재공학과 스티브 박, 전기및전자공학부 정재웅, 바이오및뇌공학과 박성준 교수 공동 연구팀이 높은 전도도와 내구성을 가지는 액체금속 복합체를 이용해 신축성이 우수한 전자 섬유를 개발했다고 25일 밝혔다. 전자 섬유의 늘어나지 않는 단점을 해결하기 위해 연구팀은 고체처럼 형상이 고정된 것이 아닌 기계적 변형에 맞춰 형태가 변형될 수 있는 액체금속 입자 기반의 전도체 필러를 제시했다. 액체금속 마이크로 입자는 인장이 가해질 경우에 그 형태가 타원형으로 늘어나면서 전기 저항 변화를 최소화할 수 있다. 하지만 그 크기가 수 마이크로미터이기 때문에, 기존에 이용된 딥-코팅(dip-coating)과 같은 단순한 방법으로 실에 코팅하는 것이 불가능하다
'탄소복합재 점프-업 파트너십' 발족...우주항공 분야부터 연내 로드맵 우주발사체 등에 쓰이는 탄소섬유 같은 탄소복합재 개발 역량을 키우기 위해 정부, 수요·공급 기업, 연구기관이 함께 참여하는 협의체가 구성됐다. 산업통상자원부는 13일 서울 켄싱턴호텔에서 장영진 산업부 1차관, 탄소 복합재 공급·수요 기업 및 연구기관 관계자들이 참여한 가운데 '탄소복합재 점프-업 파트너십'을 발족했다고 밝혔다. 수요 기업으로는 한국항공우주산업(KAI), 대한항공, 이노스페이스, 밥스, JPI 헬스케어 등이, 공급 기업으로는 효성 첨단소재, 포스코퓨처엠, 제이오, 참그래핀 등이 참여했다. 한국생산기술연구원, 한국전자기술연구원, 한국재료연구원 등 연구기관도 파트너십에 합류했다. 탄소복합재는 탄소섬유, 활성탄소, 인조흑연, 탄소나노튜브(CNT) 등 가볍고 강도가 높은 물리적 특성을 갖는 소재다. 이 중 탄소섬유는 도심항공교통(UAM), 우주발사체 등에 쓰이고, 탄소나노튜브는 이차전지 등 첨단산업의 핵심 소재로 활용된다. 파트너십을 통해 탄소복합재 수요 기업은 향후 수년간 개발할 제품과 개발 일정을 공유하고, 공급 기업은 이 같은 정보를 기반으로 해당 제품에 필요한 소재와 부품을
방탄복이나 우주항공 소재에 쓰이는 아라미드 섬유에 전기 전도도를 추가한 복합섬유가 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 전북 복합소재기술연구소 기능성복합소재연구센터 김대윤 박사 연구팀이 아라미드 섬유에 탄소나노튜브를 적용해 가볍고 강하면서 기존에 없던 전기 전도도까지 갖는 복합섬유를 개발했다고 23일 밝혔다. 아라미드 섬유는 무게는 강철의 5분의 1이지만 강도는 5배 높아 '슈퍼섬유'로 불린다. 고(故) 윤한식 KIST 박사가 국산화에 나서 1984년 독자 기술을 개발했다. 연구팀은 누에고치가 고강도 섬유를 만들 때 액체와 고체 중간 상태인 '액정상'을 이용하는 것에 착안해 아라미드 내부에 탄소나노튜브 응집을 최소화한 복합섬유를 개발했다. 그 결과 기존 상용 아라미드섬유와 같은 강도를 가지면서도 전기전도도가 구리 전선의 90% 수준인 복합섬유를 구현해냈다. 연구팀은 이번에 개발한 섬유가 유연하고 부식성이 없는 데다 구리 전선의 30% 수준으로 가벼운 만큼 국방용 소재나 의료용 로봇, 항공우주 분야에서 차세대 전선으로 쓰일 것으로 기대했다. 김대윤 박사는 "이번에 개발된 기술은 슈퍼섬유 시장의 판도를 바꿀 수 있는 원천기술"이라고 말했다. 한편 연구 결과는
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 탄
LG화학이 국내 최대 규모의 탄소나노튜브(Carbon Nanotube·CNT) 공장을 증설한다. LG화학은 충남 대산공장에 연산 3200t 규모의 CNT 4공장을 건설한다고 30일 밝혔다. 지난해 상업 가동을 시작한 2공장과 올해 초 착공에 들어간 3공장에 이어 LG화학의 네 번째 CNT 공장이다. CNT는 전기와 열전도율이 구리 및 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재다. 전기차 배터리, 전도성 도료, 자동차 정전도장 외장재, 면상발열체 등 활용 범위도 다양하다. CNT 4공장이 완공되면 LG화학의 CNT 생산능력은 연간 총 6100t으로 늘어 국내 1위의 생산능력을 확보하게 된다. CNT 4공장은 내년 상반기 착공에 들어가 2024년 하반기 상업 가동을 목표로 한다. LG화학은 2017년 500t 규모의 CNT 1공장을 처음 가동했으며, 2020년대 들어서는 시장 확대에 따라 매년 CNT 공장 증설을 진행하고 있다. LG화학의 CNT는 LG에너지솔루션 등 배터리 업체에 양극 도전재(Conductive Additive) 용도로 공급될 예정이다. CNT를 양극 도전재로 사용하면 기존의 카본블랙 대비 약 10% 이상 높은 전도도를
고강도 고내구성 분리판 기술 기업에 이전, 양산시작 연료전지 탄소복합체 분리판 양산 체계 구축 연료전지의 핵심 부품이자 대부분 수입에 의존했던 탄소 복합체 분리판이 국내 연구진에 의해 원천 기술이 개발되어 국산화의 길을 열었다. 한국에너지기술연구원은 고온에너지전환연구실 정두환 박사 연구진이 확보한 발전용 건물용 연료전지 분리판 제조 원천기술의 씨엔티솔루션 기술이전과 에너지연의 산업연계형, 성공후불제 사업 공동연구를 통해 탄소 복합체 분리판 양산 체계를 구축했다고 밝혔다. 친환경적이며 높은 효율로 발전, 건물, 수송 등 여러 분야에 걸쳐 개발, 적용되고 있는 연료전지의 상용화를 위해서는 소형화, 고밀도, 경량화 등을 위한 기술개발이 필요하다. 특히 분리판은 여러 개의 단위전지를 연결해 스택의 골격을 구성하는 핵심 소재로, 스택 가격의 30%, 무게의 80%를 차지해 비용절감과 무게로 인한 에너지밀도 감소 문제를 극복해야 한다. 이러한 상황을 인식해 연구진은 탄소나노튜브를 이용해 고강도 고내구성의 탄소 복합체 분리판을 개발했다. 기존 탄소나노튜브가 첨가되지 않는 흑연 분리판과 비교해 가볍고 높은 전도도와 강도를 가지며, 후가공 공정이 필요 없고 제조공정이 간단해
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