(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 한국과학기술연구원(KIST)은 정용채 구조용 복합소재연구센터장 연구팀이 식물유래 물질을 이용해 불에 잘 타지 않는 탄소 섬유 강화 플라스틱을 개발했다고 9일 밝혔다.
탄소섬유는 강철보다 1/4 정도로 가볍고 내구성이 10배 강하다고 알려졌다. 마치 철근 콘크리트처럼 탄소 섬유를 플라스틱 수지에 넣어 탄소섬유강화 플라스틱(Carbon fiber reinforced plastics, CFRP)을 만들 수 있는데 높은 강도와 범용성을 가진다. 탄소섬유강화 플라스틱은 항공우주, 자동차, 선박, 스포츠용품 등 산업 전반에 걸쳐 다양하게 활용되고 있다.
이러한 탄소 섬유 강화 플라스틱을 일상에서 건축자재 같은 용도로 쓰기 위해서는 단단함을 유지하는 동시에 불에 잘 타지 않도록 제작해야 한다.
불에 대학 취약성을 극복하기 위한 첨가제로는 보통 '할로겐 난연제'가 쓰인다. 할로겐 물질은 불에 타 고온에 도달하면 독성물질이 발생해 많은 국가에서 용도를 제한했다. 이에 따라 독성 물질이 나오지 않는 탄소 섬유 강화 플라스틱 개발 연구가 필요해졌다.
정용채 센터장은 식물에서 얻을 수 있는 탄닌산을 첨가물로 이용했다. 탄닌산은 불에 탈 때 숯과 비슷하게 변한다. 숯처럼 변한 탄닌산이 외부의 산소를 차단하는 벽 역할을 해 화재확산을 지연시키거나 막는다.
연구진은 탄닌산은 탄소섬유와 강하게 접착하는 성질이 또한 가지고 있어 탄닌산으로 에폭시 수지(플라스틱)를 만들면 높은 강도를 가지면서도 불에 잘 타지 않는것을 확인했다.
플라스틱 소비에 의한 환경문제가 대두되며 재활용 방안 또한 플라스틱계 신소재 실용화를 위한 중요 연구 과제가 됐다. 연구진은 이번에 개발한 플라스틱에 대한 재활용 방법을 제시했다.
물이 일정 수준 이상의 온도와 압력 상태에서는 액체와 기체를 분간할 수 없는 '초임계 상태'가 되는데 이 상태에서는 액체 상태에서는 녹일 수 없었던 물질을 녹일 수 있게된다. 연구진은 초임계 상태의 물을 이용해 탄소섬유를 성능 저하 없이 회수할 수 있었다.
정 센터장은 "기존 탄소섬유강화플라스틱의 난연성 문제를 해결하고 기계적 강도와 재활용 가능성을 높여 응용범위 더 넓은 복합소재를 만들었다"며 "향후 보다 향상된 물성확보를 위해서 구조를 검토하고 응용범위를 확대할 예정"이라고 말했다.
이번 연구에는 정용채 센터장이 교신저자로, 한국과학기술연구원 소속 김영오 연구원이 제1 저자로 참여했다.
과학기술정보통신부 지원을 받아 한국과학기술연구원의 주요 사업으로 수행된 이번 연구결과는 재료과학 및 복합소재 국제 학술지 컴포지트 파트 비: 엔지니어링(Composite Part B: Engineering)에 게재됐다.
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