'아라미드 나노섬유' 대량생산 기술 개발…첨단 소재 보강재 상용화 기대

연구팀이 개발한 공정으로 제조한 아라미드 나노섬유 주사전자 현미경(SEM) 사진. (사진=한국화학연구원 제공)

한국화학연구원은 울산 바이오화학연구센터 박제영·오동엽·황성연 박사팀이 첨단 소재의 보강재로 쓰이는 아라미드 나노섬유를 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

아라미드 섬유는 강도, 탄성, 진동흡수력이 뛰어나 타이어, 방탄복, 진동 흡수장치(스피커) 등에 많이 쓰인다.

이 섬유를 나노화한 아라미드 나노섬유는 탁월한 보강 성능을 가진 것으로 2011년 학계에 처음 보고돼 전 세계적으로 연구가 진행 중이다.

기존에 아라미드 나노섬유를 만들기 위해서는 아라미드 방탄 섬유를 먼저 만든 뒤 이것을 나노화하는 두 가지 단계를 거쳤다.

케블라와의 아라미드 나노섬유 제조 공정 비교. (사진=한국화학연구원 제공)

연구팀은 기존 두 단계 중 한 단계를 생략하고 보조 용매를 도입하는 방법으로 제조 공정 시간을 기존과 비교해 12배나 단축하는 신기술을 개발했다.

연구팀은 아라미드 분자 구조가 한 방향으로 정렬돼 있다는 점에 주목해 아라미드 물질로부터 아라미드 나노섬유를 바로 만들었다. 아라미드 단량체로부터 고분자를 대량 중합하고 별도의 정제과정 없이 보조 용매와 염기 물질을 추가하는 단순한 제조법이다.

연구팀은 첨단소재인 엘라스토머 보강재로 나노섬유를 세계에서 처음 적용하기도 했다. 이를 통해 미량으로도 세계 최고의 기계적 강도를 내는 것을 확인했다.

박제영 박사는 "아라미드 나노섬유의 제조 시간을 반나절로 획기적으로 줄였다"며 "대량 생산과 상업화 교두보를 마련한 만큼 다양한 첨단 산업 소재 분야로 확장이 기대된다"고 말했다.

연구는 한국화학연구원 주요사업 지원을 받아 수행했다. 성과를 담은 논문은 미국 화학회 고분자 분야 최고 권위지 '매크로몰레큘즈'(Macromolecules)에 실렸다.