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탄소섬유의 고성능화 및 다기능화의 추구

전문가 제언: ○ 탄소섬유는 가벼우면서 높은 전기전도성, 우수한 기계적 특성, 화학안정성 등 탄소재료 특유의 성질과 나노수준의 섬유 직경에서 유래하는 높은 비표면적을 동시에 갖고 있는 재료이다. 탄소섬유는 경량이면서도 고강도이므로 근년 세계적 과제로 되고 있는 이산화탄소 저감을 통한 지구 환경개선 차원에서도 저탄소 사회에 공헌할 수 있는 소재로 더욱 주목받고 있다. 탄소섬유는 전극, 구조재료, 촉매담체, 흡착제 등 폭넓은 분야에서 신규 소재로서 각광을 받고 있을 뿐만 아니라 자동차 및 항공우주산업에서의 경량화를 위한 필수적인 재료로 자리하고 있다.

○ 이 글은 탄소섬유의 고성능화 및 다기능화를 위한 개질방법으로서 탄소섬유 표면상에 폴리머 코팅 및 탄소나노튜브(CNT) 석출에 의한 효과에 대한 해설이다. 특히, 탄소섬유로서 고강도의 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 및 고강성의 피치계 탄소섬유의 개질 시에 탄소섬유의 인장강도에 미치는 영향에 대해서 검토하였다. 또한 CNT를 석출시킨 탄소섬유에 대해서는 열전도 특성에 미치는 영향에 대해서도 해설하였다.

○ 탄소섬유의 고기능화를 도모하기 위해 탄소섬유 표면에의 기능성 나노 구조체(탄소나노튜브, 산화아연 나노와이어)의 도입에 의한 시도가 활발하게 이루어지고 있다. 최근에는 전계방사를 활용한 섬유 내부의 다층 구조화에 대해서도 검토되고 있으며, 또한 하이브리드화에 의한 탄소섬유의 고기능화도 시도되고 있다.

○ 우리나라의 섬유산업은 한때 장치산업으로서 중추적인 위치를 차지하였으나 지금은 선진기술 산업으로의 변환을 압박받고 있다. 1990년대까지는 폴리에스테르, 나일론 등의 생산 거점으로서 세계에서 주력 생산국으로서의 역할을 담당하였지만 그 후, 의류 등의 양산분야 등은 중국 등으로 넘겨주고 있다. 우리나라의 섬유산업은 다양한 관점에서 요소기술의 극대화와 새로운 산업의 창조를 위하여 기술혁신에 도전해야 한다. 향후 신규 물질의 창제는 매우 어려우므로, 병행하여 기존 물질의 구조변경 등 개질에 의한 고기능, 다기능화의 추구가 신규 산업의 창출을 위한 지름길이라 할 수 있다.

저자: K. Naito
자료유형: 학술정보