KIST가 개발한 난연성 탄소섬유<영상=KIST 제공>

KIST(한국과학기술연구원·원장 직무대행 윤석진)는 정용채 구조용복합소재연구센터팀이 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 개발했다고 9일 밝혔다.

CFRP는 강철보다 4분의1 가볍고 10배나 강한 탄소섬유를 이용한 복합재료다. 항공우주, 자동차, 선박, 스포츠용품 등 산업 전반에 걸쳐 다양하게 활용되고 있다. 건축자재 등 일상생활에도 밀접하게 사용되는만큼 화재 관련 안정성이 중요하지만 열에 취약하다는 단점이 있다. 이에 CFRP에는 할로겐 난연제를 합성해왔다. 

하지만 할로겐은 연소시 독성물질이 발생한다. CFRP는 재활용하려면 고온소각이 필요해 독성없는 안전한 소재를 통한 난연성 확보가 중요했다.

정용채 박사는 식물에서 얻을 수 있는 친환경 물질인 탄닌산을 이용해 기계적 강도와 난연성을 증진시켰다. 연구관계자에 따르면 탄닌산은 탄소섬유와 강하게 접착되는 성질이 있고, 불에 탈때 숯으로 변하는데, 이 숯이 외부 산소 차단 벽이 돼 불 확산을 막는다. 

연구팀은 실험을 통해 초임계 상태의 물에 CFRP를 녹였을 때 탄소섬유의 성능 저하 없이 99% 이상을 회수하는 것을 확인했다. 또 에폭시 수지를 태워버리고 불완전한 탄소섬유만 재활용하던 고온 소각법과는 달리 복합소재의 구성 요소 모두를 재활용 할 수 있다는 것을 규명했다.

정용채 박사는 "기존 탄소섬유강화플라스틱의 취약한 난연성, 기계적 강도, 그리고 재활용 특성 향상과 응용범위가 확대된 복합소재를 제조했고, 그 소재의 응용범위를 제시했다는 데 의의가 있다"라며 "향후 보다 향상된 물성확보를 위해서 구조를 검토하고 응용범위를 확대할 예정"이라고 말했다.

연구결과는 재료과학 및 복합소재 국제저널 'Composite Part B: Engineering'(JCR 분야 상위 2.0%) 최신호에 게재됐다.