아주경제 신희강 기자 =한국과학기술연구원(KIST)은 전북분원 복합소재기술연구소 탄소융합소재 연구센터 이성호 박사팀이 화학적 구조규명을 통한 고강도 탄소섬유 제조 원천 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

탄소섬유는 가벼우면서 높은 기계적 강도를 갖는 구조용 복합소재의 강화소재로 각광 받고 있다. 고분자 섬유의 열처리를 통하여 탄소함량이 90% 이상인 탄소섬유가 제조되며 원료물질과 공정이 모두 섬유 강도에 큰 영향을 미친다. 탄소섬유의 기계적 물성은 물리적 결함에 따라 좌우되는데 이러한 결함을 마이크로 크기에서 나노 크기로 조절하여 물성을 극대화하는 방식으로 연구가 진행돼 왔다.

이성호 박사팀은 일반적으로 알려진 물리적 특성이 아닌 화학적 특성을 조절해 탄소섬유의 강도를 증가시키는 방식으로 연구를 진행했다. 열처리 조건을 조절해 특정 결합을 갖는 질소원소의 함량과 sp3 구조의 함량을 증가시켜 탄소섬유에서 50% 이상의 기계적 물성 증가를 발견했다.

이에 미래부는 기존 탄소섬유의 물성을 뛰어 넘는 초고강도 탄소섬유 연구가 가능할 것으로 내다봤다. 또 미래 소재로 각광받는 탄소섬유가 자동차용 복합소재의 강화소재로 사용될 경우 차체 중량감소로 연비증가 및 이산화탄소 배출 감소 등 친환경에 부응할 것으로 기대했다.

이성호 박사는 "기존의 물리적 구조제어 연구와 함께 탄소나노섬유의 화학적 구조를 조절해 기계적 강도를 극대화 할 수 있을 것"이라며 "향후 다양한 산업분야로 확대가 가능할 것으로 예상한다"고 밝혔다.

이번 연구는 미래부 지원으로 KIST 기관고유연구사업과 산업부 탄소밸리 연구사업에서 지원됐다. 연구 결과는 영국 네이처 출판 그룹(NPG)에서 주간으로 발행하는 과학전문저널인 Scientific Reports에 지난 3월 23일자로 게재됐다.