제조단가 낮고 유연성 뛰어나 고가 탄소나노튜브 대체 전망
■사업화 유망 히든 테크
(13) 방탄복보다 강한 그래픽 복합소재
한양대 김선정 교수팀
뛰어난 기술은 한 기업의 경쟁력을 높일 뿐만 아니라 세계 산업 구도와 인류 생활을 바꾸기도 한다. 정부가 R&D 성과가 시장에서 빛을 볼 수 있게 '서랍속 기술'을 사업화하는 일에 적극적인 까닭이다. 아직 사업화되지 못 했지만 상품화 경쟁력이 우수한 유망 기술을 미래창조과학부와 함께 선정해 소개한다.
방탄복 제조에 사용되는 합성섬유보다 12배 이상 강한 그래핀 나노복합섬유가 개발됐다. 자동차 복합소재, 항공우주 산업, 인공근육 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있고, 기존 고가 탄소나노튜브를 대체할 수도 있을 전망이다.
김선정 한양대 교수팀은 강도가 뛰어나고 유연한 그래핀·탄소나노튜브 하이브리드 섬유를 개발했다.
그래핀은 대량생산이 쉽고 제조단가가 낮으면서 기계적 물성이 강하고 전기전도성이 우수하지만 2차원 판 형태로 돼 있어서 섬유 형태로 만드는 데 어려움이 있었다.
또 탄소나노튜브를 이용한 섬유제조 과정에서 엉킴 현상이 나타나 복잡한 후처리 과정이 요구됐다. 연구팀은 그래핀을 물에 분산시켜 주름구조가 극대화되는 조건을 만들고, 고분자 용액 내에 섬유 형태를 갖도록 습식 방사해 그래핀·고분자로 구성된 나노복합섬유를 제조한 후 고분자를 제거해서 단일 그래핀 섬유를 제조하는 기술을 확보했다.
특히 그래핀과 탄소나노튜브를 혼합해 습식방사할 때 자가배열을 유도해 후처리 과정 없이도 기계적 성질이 우수한 그래핀·탄소나노튜브 하이브리드 섬유를 만들 수 있었다.
이 섬유는 단일 나노물질을 사용한 경우보다 기계적 강도가 10배 이상 높고 자연계에서 가장 강한 섬유로 알려진 거미줄보다 6배, 방탄복 제조에 이용되는 합성섬유인 '케블라'보다 12배 이상 강한 특성을 나타냈다. 외부 비틀림에도 강하고 바느질을 할 수 있을 정도로 질기고 유연해 고강도 스프링 형태로도 만들 수 있다. 복합소재뿐 아니라 강하면서도 경량화가 필요한 자동차, 항공우주 산업, 국방산업에 쓰일 수 있을 전망이다. 그래핀이 주름진 구조로 결합돼 있어 인공근육에도 활용될 수 있다. 연구팀은 미래부 연구성과 사업화 지원 사업의 도움을 받아 산업화에 나설 계획이다.
김 교수는 "고성능 복합섬유는 물론 직물제조도 가능해 여러 분야에 응용이 가능하다"며 "선진국들이 고성능 섬유 기술이전을 기피하는 상황에서 국내 섬유산업 고도화에 쓰일 수 있을 것"이라고 말했다.
백나영기자 100na@
(13) 방탄복보다 강한 그래픽 복합소재
한양대 김선정 교수팀
뛰어난 기술은 한 기업의 경쟁력을 높일 뿐만 아니라 세계 산업 구도와 인류 생활을 바꾸기도 한다. 정부가 R&D 성과가 시장에서 빛을 볼 수 있게 '서랍속 기술'을 사업화하는 일에 적극적인 까닭이다. 아직 사업화되지 못 했지만 상품화 경쟁력이 우수한 유망 기술을 미래창조과학부와 함께 선정해 소개한다.
방탄복 제조에 사용되는 합성섬유보다 12배 이상 강한 그래핀 나노복합섬유가 개발됐다. 자동차 복합소재, 항공우주 산업, 인공근육 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있고, 기존 고가 탄소나노튜브를 대체할 수도 있을 전망이다.
김선정 한양대 교수팀은 강도가 뛰어나고 유연한 그래핀·탄소나노튜브 하이브리드 섬유를 개발했다.
그래핀은 대량생산이 쉽고 제조단가가 낮으면서 기계적 물성이 강하고 전기전도성이 우수하지만 2차원 판 형태로 돼 있어서 섬유 형태로 만드는 데 어려움이 있었다.
또 탄소나노튜브를 이용한 섬유제조 과정에서 엉킴 현상이 나타나 복잡한 후처리 과정이 요구됐다. 연구팀은 그래핀을 물에 분산시켜 주름구조가 극대화되는 조건을 만들고, 고분자 용액 내에 섬유 형태를 갖도록 습식 방사해 그래핀·고분자로 구성된 나노복합섬유를 제조한 후 고분자를 제거해서 단일 그래핀 섬유를 제조하는 기술을 확보했다.
특히 그래핀과 탄소나노튜브를 혼합해 습식방사할 때 자가배열을 유도해 후처리 과정 없이도 기계적 성질이 우수한 그래핀·탄소나노튜브 하이브리드 섬유를 만들 수 있었다.
이 섬유는 단일 나노물질을 사용한 경우보다 기계적 강도가 10배 이상 높고 자연계에서 가장 강한 섬유로 알려진 거미줄보다 6배, 방탄복 제조에 이용되는 합성섬유인 '케블라'보다 12배 이상 강한 특성을 나타냈다. 외부 비틀림에도 강하고 바느질을 할 수 있을 정도로 질기고 유연해 고강도 스프링 형태로도 만들 수 있다. 복합소재뿐 아니라 강하면서도 경량화가 필요한 자동차, 항공우주 산업, 국방산업에 쓰일 수 있을 전망이다. 그래핀이 주름진 구조로 결합돼 있어 인공근육에도 활용될 수 있다. 연구팀은 미래부 연구성과 사업화 지원 사업의 도움을 받아 산업화에 나설 계획이다.
김 교수는 "고성능 복합섬유는 물론 직물제조도 가능해 여러 분야에 응용이 가능하다"며 "선진국들이 고성능 섬유 기술이전을 기피하는 상황에서 국내 섬유산업 고도화에 쓰일 수 있을 것"이라고 말했다.
백나영기자 100na@
[ 저작권자 ⓒ디지털타임스, 무단 전재 및 재배포 금지 ]
