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고온과열수증기를 이용한 탄소섬유강화복합재료의 리사이클

전문가 제언: 전문가 제언

탄소섬유강화복합재료(Carbon Fiber Reinforced Plastics ; CFRP)는 가볍고 강도와 강성이 높아서 항공기나 자동차 등의 수송기기 분야, 풍력발전 등의 에너지 분야에도 적용범위가 확대되고 있으므로 금후 비약적으로 보급되리라고 기대된다. 그러나 섬유제조 비용이 높고 수요확대에 따라 CFRP 폐기물이 대량으로 발생하는 문제가 있다. 이러한 과제를 동시에 해결하는 방법은 폐기 탄소섬유를 낮은 비용으로 효율 좋게 회수할 수 있는 리사이클링 기술 확립이 필요하다.

섬유회수기술은 종래에 열분해법, 상압 용해법, 초임계.아임계유체법 등이 검토되었다. 열분해법은 대량처리 되지만 섬유가 열화되고 수지 잔사가 남으며 단섬유가 회수되므로 강화재용 용도 가능성이 적다. 다른 방법은 화학 약품이나 압력용기가 필요하기 때문에 환경문제와 대형화 설비가 문제이다.
최근 CFRP를 과열수증기로 처리 할 경우에는 탄소섬유의 산화 열화를 억제하여 섬유조직 내부의 수지까지 효과적으로 제거할 수 있고 또 상압의 물을 이용하는 공정이기 때문에 환경이나 설비를 대형화하지 않는 관점에서 유리하다.

과열수증기로 회수한 탄소섬유 표면에는 수지와의 접착 활성점으로서 작용하는 표면수산기가 대량 형성될 것으로 기대된다. 보통 시판 탄소섬유는 수지와의 밀착성을 향성시키기 위하여 사이징 제라는 접착제가 도포된다.
본고는 고온 클린과열수증기를 생성하는 장치 설명과 과열수증기를 이용한 탄소섬유와 수지사이의 밀착성 개선, CFRP로부터 섬유회수 가능성에 대하여 소개한다.

저자: WATA Masashi, et al
자료유형: 연구단신