최첨단 새끼줄(?)이 있다?! 플랫폼 타입 탄소나노튜브(CNT) 섬유의 놀라운 재발견!
탄소나노튜브는 뛰어난 기계적, 물리적 특성을 지니고 있음에도 불구하고, 나노 크기를 넘어선 대형화와 가공의 어려움으로 인해 실질적인 상용화에 한계가 있었습니다. 특히 수지와 혼합할 때 본래의 우수한 물성이 사라지는 고질적인 문제를 안고 있었습니다. 이를 해결하기 위해 한국재료연구원 연구진은 탄소나노튜브 합성과 섬유 제조를 동시에 수행하는 '직접 방사법'을 개발하였습니다. 이 공정을 통해 생산된 다기능성 탄소나노튜브 섬유는 일반 탄소 섬유보다 강도가 높고 전기 전도성이 뛰어나며, 풍부한 다공성 구조를 갖춰 다양한 산업 분야에 응용될 수 있는 획기적인 가능성을 제시하고 있습니다. 새롭게 도입된 제조 공정은 고온의 챔버 내에서 가스를 주입해 형성된 탄소나노튜브 에어로겔을 워터 베이스를 통해 섬유 형태로 수축시키는 방식입니다. 이 과정에서 형성된 섬유는 무수한 탄소나노튜브 번들이 복합적으로 얽혀 견고한 네트워크 구조를 이루게 됩니다. 10마이크로미터 이상의 지름을 가진 이 다공성 섬유는 기존의 방식보다 훨씬 높은 밀도와 강도를 자랑하며, 필요에 따라 더 두껍게 꼬거나 직조하여 다양한 형태의 구조물로 제작할 수 있습니다. 이는 실험실 수준을 넘어 실제 산업계의 요구에 부응하는 양산화 단계에 매우 근접한 기술로 평가받고 있습니다. 이 신소재는 초경량성과 고강도 특성을 동시에 갖추고 있어 우주 항공 분야의 차세대 핵심 소재로 각광받고 있습니다. 특히 다공성 구조를 활용해 금속 산화물이나 실리콘을 결합하면 고효율 배터리 소재로 변신하며, 구리나 자성 소재를 더해 초경량 전선이나 전자파 차폐재로도 활용이 가능합니다. 또한 탄소 섬유보다 훨씬 낮은 온도에서 생산이 가능해 에너지 효율이 높고 탄소중립 시대의 요구에도 완벽히 부합합니다. 향후 6G 통신과 위성 인터넷 등 우주항공 시대를 이끌 핵심 플랫폼 소재로서, 저렴한 원료를 바탕으로 한 경제성까지 확보한다면 관련 산업의 지형을 바꿀 중추적인 역할을 수행할 것입니다.
