저등급 석탄 부산물 이용 `탄소섬유` 제조

저등급 석탄 부산물 이용 `탄소섬유` 제조
이준기 기자   bongchu@dt.co.kr |   입력: 2018-07-11 20:20
정두환 박사 연구팀 기술 개발
미래형 신소재로 주목받고 있는 '탄소섬유'를 저등급 석탄 부산물에서 생산하는 기술이 개발됐다.

한국에너지기술연구원 정두환 박사 연구팀은 저등급 석탄을 열분해하는 과정에서 나오는 부산물을 이용해 완전한 섬유 형태를 지닌 피치계 탄소섬유를 제조하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

저등급 석탄은 원료가 저렴한 대신 석탄에 수분과 불순물이 많이 포함돼 있어 열분해를 통한 고품위 공정을 거쳐야 사용할 수 있다. 이 공정에 발생하는 부산물을 타르로 변환하면 탄소섬유 제조에 쓸 수 있다. 하지만 산소 함량과 분자량이 크기 때문에 액상의 물질을 실 모양으로 늘어나게 한 섬유 형태로 제작하기 어려웠다.

탄소섬유는 철보다 4배 가볍고, 강도는 10배 뛰어나면서 7배 강한 탄성률을 지녀 토목건축이나 자동차 강판, 에너지 환경소재 등에 널리 쓰인다. 탄소섬유는 주로 폴리아크릴로니트릴(PAN)과 같은 합성섬유를 탄화해 생산하고 있으나, 높은 가격으로 경제성이 낮은 문제를 안고 있다.

이 때문에 저등급 석탄을 열분해할 때 발생하는 부산물을 활용해 탄소섬유를 제조하기 위한 연구를 하고 있다.



연구팀은 압력과 온도를 단계적으로 제어하는 2단 열처리와 공탄화법(분자의 구조와 분자량이 다른 두 종 이상의 물질을 섞어 방사 원료 분자구조를 변화시키는 기술)을 통해 머리카락 굵기 10분의 1 크기인 10마이크로미터(㎛)의 완전한 섬유 형태의 탄소섬유를 생산했다. 이 탄소섬유는 일반 피치계 탄소섬유와 같은 강도를 지니면서 생산단가는 20% 절감할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

정두환 박사는 "이 기술은 일본에 이어 두 번째로 우리나라가 개발한 성공한 것으로, 글로벌 에너지 이슈 대응과 신산업 창출에 큰 역할을 할 미래 에너지 핵심기술로 활용될 것"이라고 말했다.

대전=이준기기자 bongchu@

[저작권자 ⓒ디지털타임스 무단 전재-재배포 금지]

DT Main
가장 많이 본 기사