'500℃ 견디는' 탄소섬유강화플라스틱…韓연구진 가공기술 개발

[머니투데이 변휘 기자]

/사진제공=KIST

국내 연구진이 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 500℃ 이상 고온에서도 사용할 수 있는 기술 개발에 성공했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 구조용복합소재연구센터 이민욱 박사 연구팀이 열에 약한 탄소섬유 복합소재를 100~150℃에서 코팅해 500℃가 넘는 고온에서 사용할 수 있도록 하는 열 차폐 코팅 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

최근 운송 기기와 에너지 산업 분야에선 탄소섬유강화플라스틱 소재를 주목하고 있다. 가벼우면서 강도가 높아 연료 효율성을 높일 수 있기 때문이다.

다만 탄소섬유강화플라스틱을 구성하는 수지는 열에 약해 250℃ 이상 고온에서 사용할 수 없기 때문에, 열을 차단하는 코팅이 필수다. 그러나 기존의 열 차폐 코팅 방식은 보통 500℃ 이상 고온에서 적용할 수 없었다.

이에 연구진은 알루미나 입자와 본드를 이용해 스펀지처럼 구멍이 있는 세라믹 판을 만들고, 진공수지이송성형법으로 탄소섬유 복합소재를 제작했다.

세라믹 판은 탄소섬유강화플라스틱으로 전해지는 열을 막아주는데, 특히 세라믹 판의 미세한 구멍에 액상 수지가 들어가면서 탄소섬유 복합소재와 물리적으로 연결돼 고온에서도 탄소섬유강화플라스틱과 높은 접착력을 가졌다.

연구진은 이렇게 만들어진 샘플이 500~700℃ 화염에도 실제 탄소섬유강화플라스틱의 온도를 약 200℃로 유지했으며, 가열된 이후에도 원래 강도의 90%를 유지했다고 설명했다.

이번 연구결과는 화재 현장에서 사용되는 드론 및 로봇에 적용하거나, 고온의 엔진에 사용되는 무거운 금속 부품을 대체하여 연료의 효율을 높이는 등 탄소섬유 복합소재의 활용분야를 넓힐 것으로 기대된다.

이민욱 KIST 박사는 "이번 연구를 통해 고온에서 탄소섬유 복합소재를 적용할 수 있는 경제적이면서도 효과적인 방법을 제시했다는 데 큰 의미가 있다"며 "앞으로는 열 차폐 능력을 더욱 향상시켜 응용 범위를 확대할 예정"이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 한국과학기술연구원 기관고유사업과 유타주립대의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 'Composite part B: Engineering'에 온라인 게재됐다.

변휘 기자 hynews@mt.co.kr

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