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아라미드 나노섬유 ‘대량생산 기술 개발’
화학연, 보조 용매 도입…공정 시간 12배 단축
기사입력: 2019/03/12 [10:41]  최종편집: TIN 뉴스
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TIN뉴스

소재 보강재로 사용 시 기존 대비 강도 1.5배↑

 

한국화학연구원 울산 바이오화학연구센터 박제영․오동엽․황성연 박사팀이 아라미드 나노섬유 대량생산 기술을 개발했다. 보조용매를 도입해 공정 시간을 기존보다 12배 단축해 반나절 만에 대량생산이 가능해질 전망이다.

 

기존에는 아라미드 구조를 가진 고분자를 합성한 후 황산에 녹이고, 이를 다시 노즐에 통과시켜 물에 침전한 뒤 섬유를 뽑아내는 게 전체 과정이다. 이를 다시 나노 단위로 깎아 아라미드 나노섬유를 만든다. 나노화하는 두 단계를 거치기 때문에 나노 섬유를 만드는 데 180시간이 걸렸다.

 

하지만 연구팀은 아라미드 분자구조가 한 방향으로 정렬되어 있다는 점에 착안해 한 단계를 줄였다. 아라미드 물질에서 바로 아라미드 나노섬유를 만드는 것이다. 

아라미드 단량체로부터 고분자를 대량 중합하고, 별도의 정제과정 없이 보조 용매와 염기 물질을 추가하는 단순한 제조법이다.

 

▲ 아라미드 나노섬유 제조 공정 비교 (vs. 케블라)     © TIN뉴스


동시에 아라미드 나노섬유를 탄성이 있는 첨단소재 엘라스토머의 보강재를 사용할 경우 기존대비 1.5배 강도가 강해졌다. 실례로 열가소성 폴리우레탄 소재에 400ppm 만 첨가하여도 인장인성이 1.5배 증가했고, 인장강도가 84 MPa 수준으로 세계최고 기계적 강도를 경신했다. 

 

박제영 박사는 “그동안 아라미드 나노섬유의 제조시간이 단점으로 지적됐었는데 이번 연구로 제조시간을 반나절로 단축했다”며 “이번 연구는 아라미드 나노섬유 대량생산과 상업화의 교두보를 마련한 것”이라고 말했다.

 

한편 이번 신기술은 미국 듀폰을 비롯한 특정 기업에서 가진 특허권에서 벗어난다고 연구팀은 강조했다. 아라미드 방탄섬유로부터 나노 화하는 방식이 아니기 때문이다.

이번 논문은 미국 화학회 고분자 분야 최고 권위지 '매크로몰레큘즈'(Macromolecules)에 실렸다.

 

김성준 기자 tinnews@tinnews.co.kr

 

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