KIST 연구진, 고내열 수지 제조 원천기술 개발

"고내열·고강도 탄소섬유의 복합화 기술 상용화 기대"

[한경닷컴 콤파스뉴스=이승현 기자] 전 세계적으로 탄소복합소재의 활용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데 국내 연구진이 산화 그래핀을 화학적 방법을 통해 고내열 고강도 성능을 구현하는 원천 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 탄소융합소재연구센터 고문주 박사팀은 산화 그래핀을 화학적 방법을 통해 기능화하고 저가의 범용에폭시와 혼합해 고내열 고강도 성능을 구현하는 원천 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

그동안 탄소복합소재는 자동차, 우주항공 등 연비 향상과 이산화탄소 배출량 감소시키기 위해 사용이 확대되고 있지만 국내 기업들은 탄소복합소재의 다양한 응용범위에 맞는 에폭시 수지의 개발이 미진한 상황이었다.

고문주 KIST 박사 팀은 에폭시 수지의 경화에 사용되는 분자를 화학적으로 도입한 기능화 산화 그래핀을 저가의 범용 에폭시 수지와 혼합 사용해도, 고내열 성능과 고강도 특성을 얻을 수 있음을 밝혀냈다.

"고문주 복합소재기술연구소 탄소융합소재연구센터박사"

고 박사팀은 산화그래핀에 에폭시 수지와 가교결합을 형성 할 수 있는 아민 그룹(amine group)을 도입, 산화 그래핀 주위에 존재하는 다량의 아민 그룹이 에폭시 수지와 결합해 많은 가교결합을 통해 가교 밀도가 약 240% 향상되는 것을 확인했다.

이를통해 연구팀은 에폭시 수지와 가교결합을 하고 있는 산화 그래핀이 에폭시 수지의 강도와 열적 성질을 크게 향상시켰다고 밝혔다.

이번 원천기술 개발로 탄소섬유와 고분자수지의 복합화로 얻어진 탄소복합소재는 비행기, 자동차, 자전거, 로켓 등의 경량화를 시킬 수 있어 연비향상 뿐 아니라 지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소 배출을 줄일 수 있을 것으로 기대 된다.

또한 탄소복합소재 상용화를 앞당겨 지금까지 전량 수입에 의존해온 항공우주용 고내열 에폭시 수지의 경우 수입 대체효과와 수지의 합성설계에 필요한 원천기술을 확보함으로서, 국내의 탄소섬유와 에폭시 수지 분야 연구 불균형 해소에 크게 기여할 것으로 보인다.

한편 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원됐으며, 연구 결과는 영국왕립화학회에서 발간하는 고분자분야의 권위지인 Polymer Chemistry 표지논문으로 지난달 16일 게재된 바 있다.

이승현 한경닷컴 QOMPASS뉴스 기자 shlee4308@asiaee.net