울산 바이오센터연구팀 발표
공정 축소·제조시간 12배 단축
보강재로 세계 최고강도 기록
美 화학 최고권위지에도 소개
방탄복이나 방탄헬멧 등 소재로 널리 쓰인다. 타이어와 진동흡수장치(스피커) 등 소재로도 활용한다. 이 섬유를 나노화한 아라미드 나노섬유는 탁월한 보강 성능을 가진 것으로 학계에 보고됐다. 현재 아라미드 나노섬유를 만들기 위해서는 ‘아라미드 방탄섬유 제조 후 나노화’라는 두 가지 단계를 거쳐야 한다. 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.
공정 자체가 복잡하고 오래 걸린다. 연구팀은 기존 두 단계 중 한 단계를 생략하는 데 성공했다.
직접 보조 용매를 도입하는 방법으로 15시간 만에 제조할 수 있게 됐다. 기존(180시간) 대비 12배를 단축한 셈이다.
아라미드 단량체로부터 고분자를 대량 중합한 다음 별도의 정제과정 없이 보조 용매와 염기 물질을 추가했다.
신기술은 미국 듀폰을 비롯한 특정 기업에서 가진 특허권에서 벗어난다고 연구팀은 강조했다.
아라미드 방탄섬유로부터 나노 화하는 방식이 아니어서다.
연구팀은 첨단소재인 엘라스토머 보강재로 나노섬유를 세계에서 처음 적용하기도 했다.
이를 통해 미량으로도 세계 최고의 기계적 강도를 내는 것을 확인했다.
박제영 박사는 “아라미드 나노섬유의 제조시간을 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. 이형중기자·일부 연합뉴스