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방탄섬유, ‘아라미드 나노섬유’ 대량생산 가능해졌다

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소위 '방탄섬유'로 불리는 아라미드 나노섬유를 대량 생산할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국화학연구원은 박제영·오동엽·황성연 박사 연구팀이 첨단 소재의 보강재로 쓰이는 아라미드 나노섬유의 제작 공정을 기존에 비해 12배 가량 단축시키면서 보강 성능을 높여 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

아라미드 섬유는 강도, 탄성, 진동흡수력이 뛰어나 타이어, 방탄복, 진동흡수장치 등에 널리 쓰이고 쓰이며, 미국 듀폰사가 '케블라'라는 이름으로 생산하고 있다.

아라미드 나노섬유를 생산하려면 아라미드 섬유를 먼저 만들어 이를 나노화하기 위한 두 가지 과정을 거쳐야 하는 데, 대략 1주일이 걸린다. 연구팀은 아라미드 분자 구조가 한 방향으로 정렬돼 있다는 점에 주목해 아라미드 단량체로부터 고분자를 대량 중합하고, 별도의 정제 과정 없이 보조 용매와 염기물질을 추가하는 단순한 제조방법을 통해 아라미드 물질로부터 아라미드 나노섬유를 곧바로 만드는 데 성공했다.

이 기술을 적용하면 12시간 만에 아라미드 나노섬유를 대량 생산할 수 있어 상용화하기 쉽다. 또한 아라미드 섬유로부터 나노화하는 기술이 아니기 때문에 듀폰사 등 특정기업이 보유한 제조기술과 차별화돼 특허분쟁 소지가 없다.

연구팀은 개발한 아라미드 나노섬유를 탄성이 있는 첨단 소재인 '엘라스토머'의 보강재로 세계에서 처음으로 적용해 적은 양으로 세계 최고의 기계적 강도(인장강도 84MPa)를 갖는 것을 확인했다.

연구책임자인 박제영 박사는 "아라미드 나노섬유를 제조하는 데 오랜 시간이 걸리던 것을 반나절로 획기적으로 줄여 대량 생산과 상업화에 한 발짝 다가서게 됐다"며 "인장인성, 인장강도 등 보강효과가 우수한 것으로 확인된 만큼 다양한 첨단산업 소재에 널리 쓰일 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구성과는 미국 화학회에서 펴내는 고분자 분야 국제 학술지 '매크로 몰레큘즈'에 실렸다. 대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr

방탄섬유, ‘아라미드 나노섬유’ 대량생산 가능해졌다
화학연 연구팀이 개발한 '아라미드 나노섬유' 제조 공정과 기존 '케블라' 공정의 비교도

화학연 제공

방탄섬유, ‘아라미드 나노섬유’ 대량생산 가능해졌다
아라미드 나노섬유를 대량 생산할 수 있는 기술을 개발한 박제영(왼쪽부터), 황성연, 오동엽 박사팀.

화학연 제공



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