타지 않는 고강도 ‘탄소 플라스틱’ 개발

조선비즈
  • 김윤수 기자
    입력 2020.06.09 14:37

    KIST, 식물 유래 물질 첨가로 산소 차단
    첨단소재 탄소섬유 물에 녹여 99% 재활용 가능

    정용채 한국과학기술연구원(KIST) 구조용복합소재연구센터장 연구팀이 개발한 불에 타지 않는 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP). /KIST 제공
    국내 연구진이 불에 타지 않는 고강도 플라스틱을 개발했다.

    정용채 한국과학기술연구원(KIST) 구조용복합소재연구센터장 연구팀은 식물에서 유래한 탄닌산을 이용해 불에 잘 타지 않고 친환경적으로 재활용할 수 있는 ‘탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)’을 개발했다고 9일 밝혔다.

    강철보다 4배 가볍고 10배 강한 탄소섬유를 원료로 만든 CFRP는 항공기, 우주선, 자동차, 선박, 스포츠용품 등을 만드는 소재로 활용되고 있다. 하지만 불에 잘 타고 연소 시 독성가스까지 내뿜는 단점이 있어, 이를 개선하는 연구가 시도돼왔다.

    연구팀은 식물에서 얻을 수 있는 친환경 물질인 탄닌산을 이용해 난연성(불에 안 타는 성질)과 강도를 높이는 데 성공했다. 탄닌산은 불에 타면 숯으로 변하는데 이 숯이 CFRP를 외부 산소와 차단시켜준다. 불이 붙는 데 반드시 필요한 산소를 제거함으로써 CFRP의 연소를 막는 원리이다.

    연구팀은 철근에 시멘트를 발라 콘크리트를 만들듯, 탄소섬유에 탄닌산을 발라 난연성과 강도를 모두 갖춘 CFRP를 개발했다. CFRP를 불에 노출시키는 실험을 진행한 결과 기존의 CFRP는 50초만에 불이 크게 붙어 거의 타버린 반면, 새로 개발한 CFRP는 불이 붙자마자 1초만에 꺼진 후 더이상 타지 않는 모습을 보였다.

    연구팀은 또 새롭게 개발한 CFRP를 물에 녹여 탄소섬유를 성능 저하없이 99% 이상 회수하는 방법도 찾았다. 이로써 탄소섬유를 친환경적으로 재활용할 수 있게 됐다.

    정 센터장은 "이 소재를 활용해 화재의 안정성이 요구되는 건축토목 구조체 등의 분야에 다양하게 적용할 수 있을 것"이라며 "제조 공정을 용이하게 하기 위해 탄닌산의 접착력을 유지하면서 점도를 낮추는 등 추가 연구를 진행할 예정"이라고 말했다.

    이번 연구결과는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘콤포지트 파트B: 엔지니어링(Composite Part B: Engineering)’의 최신호에 게재됐다.

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