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국내 연구진이 아라미드(Aramid) 나노섬유 대량생산기술을 개발했다.
한국화학연구원 울산바이오화학연구센터 박제영·오동엽·황성연 박사 연구팀은 첨단소재의 보강재로 사용하는 아라미드 나노섬유를 대량생산할 수 있는 기술을 개발했다고 3월12일 밝혔다.
아라미드 섬유는 같은 중량의 철보다 5배 강한 인장강도, 500℃가 넘는 온도에서 견디는 내열성과 함께 고강도, 고탄성 등을 갖춘 첨단섬유로 방탄복, 광케이블, 타이어 보강재, 브레이크 패드 등에 주로 사용된다.
국내에서는 코오롱인더스트리가 헤라크론 브랜드로 7500톤 공급하고 있으며 글로벌 시장은 듀폰(DuPont)이 케블라(Kevlar) 브랜드를 통해 장악하고 있다.
나아가 아라미드 섬유를 나노화한 아라미드 나노섬유는 탁월한 보강 성능을 가진 것으로 2011년 학계에 처음 보고돼 세계 각국이 연구를 진행하고 있다.
기존에는 아라미드 나노섬유를 만들기 위해 아라미드 방탄 섬유를 먼저 만든 후 나노화하는 2가지 단계를 거쳐야 했으며 180여시간이 소요됐다.
하지만, 국내 연구진이 개발한 기술을 활용하면 기존 단계 가운데 한단계를 생략하고 보조 용매를 도입하는 방법으로 제조공정 시간을 12배나 단축할 수 있다.
연구진은 아라미드 분자 구조가 한방향으로 정렬돼 있다는 점에 주목하고 아라미드 단량체로부터 고분자를 대량 중합하고 별도의 정제과정 없이 보조 용매와 염기 물질을 추가하는 단순한 제조방법은 고안해냈다.
이에 따라 기존 기술로는 일주일 동안 mg 수준으로 제조할 수 있던 아라미드 나노섬유를 반나절만에 대량생산할 수 있게 됨에 따라 상용화 가능성이 기대되고 있다.
특히, 연구진은 개발한 나노섬유를 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane) 소재에 400ppm만 첨가해도 인장인성이 1.5배 향상되고고 인장강도가 84MPa 수준으로 세계 최고 기계적 강도를 갱신할 수 있음을 확인했다.
연구 책임자인 박제영 박사는 “그동안 구조 보강재로서 가능성은 있으나 단점으로 지적됐던 아라미드 나노섬유의 오랜 제조시간을 반나절로 획기적으로 단축해 대량생산 및 상업화의 교두보를 마련했다”며 “다양한 첨단 산업소재 분야로 확장이 기대된다”고 강조했다. (K)