KIST, 탄소나노튜브섬유 상용화 기술 개발

우주·항공 분야 등 여러 분야에 활용될 수 있는 핵심 소재 기술

이번에 개발된 탄소나노튜브 섬유와 다른 종류의 탄소소재 기반 섬유 및 금속들과 비강도 및 비전기전도도 비교

[아시아경제 김철현 기자] 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 탄소융합소재연구센터 김승민 박사, 기능성복합소재연구센터 정현수 박사, 서울대학교 재료공학부 박종래 교수 공동 연구팀이 기존 탄소나노튜브섬유 제조 방법들의 장점만을 융합해 매우 가벼우면서 높은 강도와 전기전도도를 갖는 탄소나노튜브섬유를 빠르게 제조하는 방법을 개발했다고 1일 밝혔다.

탄소나노튜브는 기존의 소재들이 갖고 있지 못한 우월한 물성을 보유하고 있는 것이 밝혀지며 탄소섬유를 뛰어넘을 수 있는 유일한 소재로 큰 기대를 받았다. 하지만 길이가 밀리미터 수준에도 미치지 못할 정도로 매우 짧아 실제 소재로 활용되지는 못하고 있다. 또 탄소나노튜브섬유를 제조하는 '직접방사법'과 '습식방사법'에 전 세계 연구자들이 매진하고 있으나 아직까지는 제작된 소재가 기존 소재보다 뛰어나지 못하거나 제조 공정이 복잡해 상용화되지 못했다.

KIST 연구진은 기존 두 가지 탄소나노튜브섬유 제조법의 장점만을 융합해 새로운 제조 방법을 개발했다. 직접방사법을 제조하는 방법은 공정이 비교적 간단하지만 만족할 만한 성능이 나오지 않아 후처리 공정이 필요했다. KIST 연구팀은 이 후처리공정에 습식방사법에서 사용되는 용매와 응고방식을 적용시켰다. 이 방법으로 제조된 탄소나노튜브섬유는 탄소섬유만큼이나 단단하고 금속 소재에 버금가는 전기전도도를 보유하고 있으며 일반 섬유와 같은 유연성을 갖고 있다. 향후 우주, 항공 분야는 물론 웨어러블 전자 소자, 센서, 복합 소재 등 여러 응용 분야에 핵심 소재로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 특히 개발된 제조 방법은 탄소나노튜브의 합성에서부터 섬유화 및 고강도화를 위한 집적화 공정까지 수 분내에 이뤄져 향후 탄소나노튜브섬유를 상용화하는 데 있어 핵심 기술로 활용될 것으로 보인다.

김승민 박사는 "기존 산업에 사용되는 소재의 물성을 능가할 수 있는 탄소나노튜브섬유를 매우 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제시했다는 데 본 연구의 중요성이 있다"며 "향후 확보된 탄소나노튜브섬유 제조 기술을 더욱 발전시키는 데 매진하겠다"고 했다. 이번 연구성과는 세계적 학술지인 '네이처 커뮤니케이션스' 최신호에 게재됐다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr