[테크월드뉴스=장민주 기자] 한국과학기술연구원(KIST)은 초고강도·초고탄성 탄소나노튜브 섬유 소재를 개발했다고 2일 밝혔다.
전북 복합소재기술연구소 탄소융합소재연구센터 구본철 박사 연구팀이 수원대학교 류성우 교수 연구팀, 스페인 임데아 머터리얼스 연구소 빌라텔라 박사 연구팀과의 공동연구를 통해 개발했다.
기존 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 탄소섬유는 강도가 높고 탄성률이 낮다. 또 피치계 탄소섬유는 강도보다는 탄성률이 높은 특징이 있다. 탄소섬유 강도와 탄성률을 동시에 향상시키는 연구는 탄소나노튜브를 약 1% 정도의 소량만 첨가하는 방향으로 이루워졌다.
하지만 KIST-수원대-IMDEA 공동연구팀은 기존 탄소섬유 전구체인 고분자와 피치를 사용하지 않고 탄소나노튜브 단독 섬유를 제조했다. 연구진은 대량생산이 가능한 습식섬유 제조공정을 통해 고밀도·고배향 탄소나노섬유를 제조 후 고온에서 열처리하여 흑연구조를 포함한 다양한 형태의 특이 구조로 전환시켰다.
이를 통해 탄소나노튜브 접촉 면적이 늘릴 수 있었다. 이렇게 제조한 탄소나노튜브 섬유는 기존 탄소섬유가 보이지 못한 초고강도(6.57GPa)·초고탄성(629GPa) 특성을 동시에 보이며 유연성을 나타내는 매듭강도까지 높아 많은 응용이 기대된다.
구본철 박사는 “탄소섬유 분야 후발 주자인 대한민국이 탄소나노튜브 소재를 이용해 해당 분야를 선도할 수 있는 K-탄소섬유 제조기술로서 우주·국방·항공 산업의 미래 먹거리를 창출하고 소재 강국으로 진입하는 중요한 기술”이며 “탄소나노튜브 기반 초고강도·초고탄성 탄소섬유 제조 원천기술은 확보하였으나 핵심소재인 이중벽 탄소나노튜브 대량생산 기술이 선행되어야 초고성능 탄소섬유 양산이 가능한 상황”이라고 말했다.
이 연구결과는 ‘사이언스 어드밴시즈(Science Advances)’ 최신 호에 게재됐다.
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