불에 타지 않는 친환경 탄소 플라스틱이 한국과학기술연구원 연구진에 의해 개발됐다.
KIST는 9일 구조용복합소재연구센터 정용채 센터장 연구팀은 식물로부터 유래한 탄닌산(Tannin Acid)을 이용해 난연성 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, Carbon fiber reinforced plastics)을 개발했다고 밝혔다.
강철보다 1/4 정도로 가볍고 10배나 강한 탄소섬유를 이용한 복합재료인 CFRP는 항공우주, 자동차, 선박, 스포츠용품 등 산업 전반에 걸쳐 다양하게 활용되고 있다.
열에 취약한 CFRP는 그동안 화재 안전성을 위해 할로겐 난연제를 사용해 왔는데 불에 태워 재활용(고온 소각)하는 CFRP에 연소 시 독성물질이 발생하는 할로겐 물질을 사용하는 것은 적절치 못해 세계적으로 금지됐다.
이에 KIST 정용채 센터장은 식물에서 얻을 수 있는 친환경 물질인 탄닌산을 이용, 기계적 강도와 난연성을 증진시키고자 했다. 탄닌산은 탄소섬유와 강하게 접착되는 성질이 있다.
이뿐 아니라 탄닌산은 불에 탈 때 숯으로 변하는데 이 숯은 외부의 산소를 차단하는 벽(Char)이 되어 불이 확산되는 것을 막는다. 연구진은 탄닌산으로 에폭시 수지를 제작하고 탄소섬유와 복합화하여 튼튼하고 불에 타지 않는 CFRP를 개발할 수 있었다.
탄닌산으로 제작한 에폭시 수지는 열에 취약하던 기존과는 달리 난연성이 있으므로 별도의 첨가제가 필요하지 않아 불에 태워 CFRP를 재활용할 때 발생하던 독성물질이 더 이상 발생하지 않게 됐다. 또 불에 태우면 탄소섬유의 성능이 저하돼 완전한 재활용을 할 수 없었는데 연구진은 새로운 재활용 방법을 제시했다.
KIST 정용채 센터장은 “기존 탄소섬유강화플라스틱의 취약한 난연성, 기계적 강도, 그리고 재활용 특성 향상과 응용범위가 확대된 복합소재를 제조했고 그 소재의 응용범위를 제시했다는데 의의가 있다”며 “향후 보다 향상된 물성확보를 위해서 구조를 검토하고 응용범위를 확대할 예정”라고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행됐으며 재료과학 및 복합소재 분야 1위 국제저널인 ‘Composite Part B: Engineering’(JCR 분야 상위 2.0%)에 게재됐다.
