불에 타지 않는 탄소섬유강화플라스틱 개발
탄소섬유강화플라스틱은 강철보다 가볍고 강도는 더 큰 복합재료이다. 이 때문에 항공기 뿐만 아니라 건축분야에서도 다양하게 쓰인다. 국내 연구진이 식물성분을 활용해 불에 타지 않는 친환경 탄소섬유강화플라스틱을 개발해 주목받고 있다.
한국과학기술연구원(KIST) 구조용복합소재연구센터 연구팀은 떫은 맛을 내는 식물 속 탄닌산을 이용해 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)를 개발하고 이를 친환경적으로 처리할 수 있는 방법을 9일 제시했다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘합성물 B: 공학’(Composite Part B: Engineering)에 실렸다.
강철의 4분 1수준의 무게이며 10배 이상의 강도를 가진 복합재료 CFRP는 항공우주, 자동차, 선박, 스포츠용품 등 산업 전반에 걸쳐 다양하게 활용되고 있다. 건축자재를 포함해 다양한 분야에서 사용되기 때문에 화재 관련 안정성을 가져야 하기 때문에 플로오르, 염소, 브롬, 요오드 등 할로겐족 난연성 첨가제를 합성하는 경우가 많다. 하지만 고온 소각할 경우 독성물질이 발생하는 문제가 있었다.
연구팀은 할로겐족 난연성 첨가제 대신 식물에서 얻을 수 있는 친환경 물질인 탄닌산을 이용해 기계적 강도와 난연성을 높였다. 탄닌산은 탄소섬유와 강하게 접착될 뿐만 아니라 불에 탈 때 숯으로 변해 외부 산소를 차단하는 역할을 함으로써 불이 확산되는 것도 막아준다는 특성이 있다.
연구팀은 탄닌산으로 에폭시 수지를 만들어 탄소섬유와 결합시켜 강도가 높고 불에 타지 않는 CFRP를 개발하는데 성공했다. 별도의 난연성 첨가제를 넣지 않기 때문에 열을 가할 때 독성물질이 발생하지 않고 불에 태우거나 녹일 때도 탄닌산이 탄소섬유 성능 저하를 막아줘 재활용이 가능해졌다.
정용채 KIST 센터장은 “이번에 개발한 소재는 기존 CFRP의 취약점인 난연성을 해결하고 기계적 강도, 재활용 특성 향상까지 모두 잡은 복합소재를 만들어 응용범위까지 넓혔다는데 의미가 있다”라며 “이번 소재를 활용하면 건축토목, 구조체, 전기전자부품 등 분야에서 외장소재나 구조안정소재 등으로 다양하게 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.
유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
