탄소복합소재 상용화를 앞당길 수 있는 원천 기술이 개발됐다.
한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 복합소재기술연구소 탄소융합소재연구센터 고문주 박사팀은 산화 그래핀을 화학적 방법으로 기능화하고 저가 범용 에폭시와 혼합해 고내열 고강도 성능을 구현하는 데 성공했다.
지금까지 항공우주용 고내열 에폭시 수지는 전량 선진국에서 수입한 고가 특수 에폭시를 사용했다. 국내 연구진이 저가의 범용 에폭시 수지에 산화 그래핀 유도체를 첨가해 고내열성능을 구현하는 데 성공했다. 에폭시란 산소를 사이에 둔 화합물로 에폭시드라는 3원환 구조를 갖는 화합물 총칭이다.
탄소섬유와 고분자수지 복합화로 얻어진 탄소복합소재는 비행기, 자동차, 자전거, 로켓 등을 경량화시킬 수 있어 연비 향상뿐 아니라 지구온난화 주요 원인인 이산화탄소 배출을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 고분자 수지 중 에폭시 수지는 탄소복합소재 구조를 안정시키는 역할을 담당하는 물질이다. 탄소복합소재 응용 분야를 확대하기 위해서는 다양한 종류 에폭시 수지가 요구되고 있다.
고문주 KIST 박사팀은 에폭시 수지 경화에 사용되는 분자를 화학적으로 도입한 기능화 산화 그래핀은 저가 범용 에폭시 수지와 혼합 사용해도 고내열 성능과 고강도 특성을 얻을 수 있음을 밝혀냈다.
연구팀은 에폭시 수지와 가교결합을 하고 있는 산화 그래핀은 에폭시 수지 강도와 열적 성질을 크게 향상시켰다고 밝혔다. 연구결과는 탄소복합소재 상용화를 앞당길 것으로 보인다. 고성능의 에폭시 수지 합성설계에 필요한 원천기술을 확보해 국내 탄소섬유와 에폭시 수지 분야 연구불균형 해소에 크게 기여할 것으로 보인다.
이번 연구는 미래부에서 지원하는 KIST 기관고유연구사업으로 진행됐다. 연구 결과는 영국왕립화학회에서 발간하는 고분자분야의 권위지인 고분자화학(Polymer Chemistry) 표지논문으로 12월 16일자 게재됐다.
송혜영기자 hybrid@etnews.com
