물처럼 잘 흐르는 저점도 열가소성 수지를 활용해 복잡한 형상의 대형 탄소복합재를 빠르게 제작할 수 있는 공정이 개발됐다.

탄소섬유 복합재료는 항공기, 우주 구조물, 전기차, 수소 모빌리티 등에 쓰이는 대표적인 차세대 경량 구조재다.

그러나 현재 산업 현장에서는 주로 열경화성 수지 기반 복합재료가 사용되고 있어 재활용과 재성형이 어렵다는 한계가 꾸준히 제기됐다.

부산대학교는 응용화학공학부 성동기 교수 연구팀이 이런 문제를 해결하기 위해 반응중합형 성형 공정을 개발했다고 20일 밝혔다.

이 기술은 플라스틱을 녹여 탄소섬유 내부에 주입하는 기존 방식과 달리, 물처럼 잘 흐르는 플라스틱 전 단계 반응성 전구체를 탄소섬유 내부에 침투시킨 뒤 금형 안에서 고성능 플라스틱으로 전환하는 방식으로, 대형 복합재료를 빠르고 균일하게 만들 수 있는 가능성을 제시했다.

실제 성형 결과, 제조된 복합재료의 내부에 생기는 빈틈이나 기포인 공극 비율이 1% 미만으로 억제돼 우수한 성형 품질을 보였다.

또 재활용이 용이한 열가소성 복합재료의 강도와 충격 저항성, 수분 안정성 등이 개선된 것으로 나타났다.

이번 연구 성과를 담은 논문은 국제 학술지 '컴포지트 파트 B: 엔지니어링' 9월호에 게재될 예정이다.