국내 연구진이 홍합접착제 물질을 이용해 강도와 전기전도도를 한층 높인 새로운 개념의 탄소 섬유를 개발했다.
KAIST는 김상욱 신소재공학과 교수 연구팀이 흑연계 그래핀을 기반으로 우수한 물성을 지닌 탄소섬유를 만드는 데 성공했다고 17일 밝혔다.
최근에는 그래핀 액정을 기반으로 다양한 신소재를 만들기 위한 연구가 진행되면서 그래핀 액정을 이용한 값싼 습식 섬유공정으로 기존 탄소섬유보다 훨씬 저렴한 탄소섬유를 제조할 수 있게 됐다.
하지만, 섬유 형성 과정에서 그래핀 층이 접히는 구조적 결함이 생겨 탄소섬유의 기계적 물성과 전기전도성을 취약하게 만들었다.
연구팀은 자연계의 홍합을 모사해 만든 고분자인 도파민의 접착성질을 이용하면 그래핀 층간의 접착력을 높여 구조적 결함을 방지할 수 있다는 사실을 확인했다. 이후 도파민에 열처리를 해 기존 그래핀 섬유의 구조적 결함을 제어한 고강도 탄소섬유를 만들었다. 또 도파민의 구조 변환을 통해 기존 고분자가 지닌 전기전도도를 높여 물성을 향상시켰다.
김상욱 교수는 "그래핀 액정을 이용한 탄소섬유는 기술적 잠재성에도 불구하고, 구조적 한계를 극복해야 하는 한계가 있었다"며 "홍합 접착제 물질인 도파민을 이용해 이런 문제를 해결하게 돼 향후 복합섬유 제조나 다양한 웨어러블 직물 기반 응용소자에 활용할 수 있게 될 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 재료과학 분야의 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(지난 4일자) 표지논문'에 실렸으며, 박정영 신소재공학과 교수와 정현수 KIST 박사의 지원을 받아 수행됐다. 대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
김상욱 KAIST 교수(오른쪽)과 김인호 박사과정 학생이 홍합의 접착성 고분자인 도파민을 이용해 고강도·고전도성의 탄소섬유를 개발한 연구성과를 담은 논문이 게재된 국제 학술지를 보이며 기념촬영을 하고 있다.
