항공기 소재 ‘탄소섬유’ 강도 높이는 기술 개발

"다양한 산업 분야 확대 가능"

이번 연구에서 만든 탄소섬유의 미세구조를 나타낸 그림.  ⓒ KIST

이번 연구에서 만든 탄소섬유의 미세구조를 나타낸 그림. ⓒ KIST

항공기 기체를 가벼우면서도 강하게 만들기 위해 사용되는 ‘탄소섬유’의 강도를 50% 이상 높이는 새로운 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 이성호 KIST 전북분원 복합소재기술연구소 책임연구원팀이 탄소섬유의 화학적인 구조를 바꿔 강도를 높였다고 11일 밝혔다.

 

탄소섬유는 가벼우면서 강한 특성이 있어 항공기 소재로 쓰인다. 앞으로 자동차로 사용 범위를 넓혀 차체 무게를 줄이고 연비를 높임으로써 이산화탄소 배출도 줄일 것으로 기대되는 ‘미래 소재’다.

연구팀은 이번 연구에서 탄소섬유의 화학적 특성을 조절했다. 지금까지 탄소섬유에서 ‘불순물’이라고 알려졌던 질소 원소를 제거하지 않고 오히려 많이 넣었다. 또 전자를 공평하게 4개씩 공유하는 구조(sp³구조)를 가진 탄소의 함량도 높인 결과 탄소섬유의 강도가 50% 이상 증가했다.

그동안 탄소섬유의 강도를 높이기 위해서는 탄소섬유의 결함을 줄이는 방법을 썼는데, 이번 연구에서 새로운 방법을 찾은 것이다.

이성호 연구원은 “기존 구조제어 연구와 함께 이번에 개발한 구조 조절법을 쓰면 탄소섬유의 기계적 강도를 극대화할 수 있을 것으로 보인다”고 밝혔다. 그는 “앞으로 다양한 산업 분야로 확대가 가능할 것으로 예상한다”고 덧붙였다.

이번 연구는 미래창조과학부 지원 KIST 기관고유연구사업과 산업부 탄소밸리 연구사업으로 수행됐으며 연구 결과는 온라인학술지 ‘사이언티픽 리포츠'(Scientific Reports) 3월 23일자에 실렸다.

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