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기능보완재로서 탄소나노섬유의 에너지와 환경분야 응용

전문가 제언: ○ 흡착제나 보강재 등으로 널리 이용되어 탄소재는 최근의 나노탄소 연구에 의해 다양한 나노탄소종이 개발되어 기존의 탄소재보다 높은 규칙성과 균일성을 가진 고표면적 탄소의 새로운 기능에 크게 관심이 모아지고 있다. 그 중에서도 탄소나노섬유(CNF)는 다양한 섬유상 형상과 표면구조 이외에 기존의 카본블랙보다 높은 결정과 큰 표면적을 가지고 있어 적절하게 표면을 수식하고 세공을 제어하면 도전성 복합 재료나 열전도 재료, 촉매담체, 흡착 재료 등의 에너지 디바이스나 환경보전재료 등으로 폭넓은 응용이 기대되고 있다.

○ 그러나 CNF는 높은 제조비용이나 나노사이즈에서 유래하는 취급의 곤란성, 나노재료의 잠재적인 건강리스크에 대한 염려 등 때문에 CNF 단독으로 사용하는 응용분야 개척은 현실적으로 어렵다.

○ CNF를 에너지나 환경 분야에 응용하기 위해서는 최적구조를 가진 CNF를 선택적으로 제조하고 필요에 따라 새로운 구조적인 수식을 통해 요구되는 기능을 발현하도록 하는 것이 필요하다. 이에 따라 특징적인 물성을 가지는 CNF를 타 재료와 복합화하여 기능보완재로서 이용하는 시도가 주목을 받고 있다.

○ 본고는 CNF를 타 기능재료와 복합하여 리튬 이온전지의 사이클 특성과 레이트를 개선하고 연료전지와 전기 이중층 커패시터 제조에 이용하며 새집증후군의 가스 제거 등의 용도에 응용 가능성을 연구하여 보고한 것이다. 그 이외에 CNF는 복합화에 의해 내화물의 내열충격성 및 내슬러그성의 대폭적인 향상에 이용할 수 있으며 활성탄소 섬유에 CNF를 성장시킨 복합재는 배연가스의 높은 탈류 및 탈질 특성을 발현하는 용도에 이용도 가능하다. 국내에서도 탄소 나노섬유 제조와 이용에 대한 연구(리튬 이온전지, 금속복합재료, 매트 등)가 활발하게 수행되고 있으며 KAIST의 한 연구팀은 초고강도 전도성 탄소 나노섬유의 개발에 성공하는 등 앞으로 이 분야가 크게 발전될 것으로 기대된다.

저자: Jin Miyawaki, Isao Mochida, Seong-Ho Yoon
자료유형: 학술정보