부산대, CNT 줄가열 공정 개발... "항공우주용 복합재 효율 혁신"

유리전이온도 362℃ 확보해 고온 안정성 증명
제빙 및 전자파 차폐 기능 단일 구조 통합
금형 전체 가열 대신 필요한 부위 직접 발열

부산대 성동기 교수팀 연구 이미지./부산대 제공

부산대학교 연구팀이 탄소나노튜브 필름을 활용한 줄가열 공정을 통해 기존 대비 단 5% 수준의 에너지만 사용하고도 항공우주용 고내열 복합재료를 제조할 수 있는 기술을 확보했다.

부산대학교 응용화학공학부 성동기 교수 연구팀은 탄소나노튜브(CNT) 필름 줄가열 공정을 개발해 기존 고분자 재료의 내열 한계를 극복하고 제빙 및 전자파 차폐 성능까지 갖춘 경량 탄소섬유 복합재료를 친환경적으로 제조하는 데 성공했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '컴포지트 파트 B: 엔지니어링' 4월호에 게재될 예정이다.

연구팀은 기존의 고온 프레스 장비를 사용해 금형 전체를 가열하는 방식 대신, 탄소나노튜브 필름을 배치해 전류를 흘려 직접 발열시키는 방식을 도입했다.

이 기술은 필요한 부위에 열을 직접 전달함으로써 에너지 소모를 획기적으로 줄였으며, 수지 함침성을 높여 내부 기공을 효과적으로 억제해 기계적 강도와 구조적 신뢰성을 동시에 향상시켰다.

특히 개발된 소재는 유리전이온도 약 362℃ 수준의 고내열 특성을 확보해 극한의 고온 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있다.

또한 탄소나노튜브 필름의 균일한 발열 특성은 복합재 두께 방향의 온도 편차를 최소화해 구조적 안정성을 높였으며, 대면적 구조물로의 확장이 가능한 고효율 공정임을 검증받았다.

성동기 부산대 교수는 "이번 연구를 통해 고내열 탄소섬유 복합재료를 기존 기술 대비 낮은 에너지로 제조하는 공정을 제안했다"며 "항공기 외장재와 우주 구조체 등 극한 환경용 차세대 구조물에 적용 가능한 핵심 기술로 발전할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

부산=김성욱 기자 attainuk0518@