섬유계의 팔방미인, 슈퍼섬유에 도전한다! 탄소섬유
Q. 철보다 가볍고 철보다 강하다? 탄소섬유가 도대체 뭔가요?
궁금해요? 궁금하면 오백원!
자 이제 이야기를 해볼까요? 탄소섬유란 탄소원소의 질량 함유율이 90% 이상으로 이루어진 섬유장의 탄소재료를 말합니다.
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탄소섬유를 탄소나노튜브와 혼동하곤 하는데요. 나노튜브는 흑연질탄소(Graphitic Carbon)가 튜브형태로 말려있고 단 하나의 분자로 이루어져 있습니다. 직경은 수 나노미터, 길이는 수 마이크로 미터 정도로 사실 육안으로 보았을 때 섬유라고 부르긴 좀 애매합니다. 이에 반해 탄소섬유는 5~2- 마이크로미터의 직경을 갖고, 5~20센티미터 길이의 단섬유부터 실뭉치 길이의 장섬유(연속섬유)까지 있답니다. 장섬유는 아주 긴 머리카락을 상상하시면 되겠네요. 흔히 탄소섬유는 연속섬유 그 자체로 사용되거나, 직물(Fabric)로 가공하거나, 또는 고분자와 합침을 통해 응용제품에 적용됩니다. 요즈음에는 고가의 스포츠카와 비행기에 적용되는 등 그 수요처가 점점 증가하고 있습니다.
초경량 초고강도 슈퍼섬유
탄소섬유를 이루고 있는 Aromatic 구조의 강한 결합(bonding)과 낮은 밀도는 다양한 특성을 보여주고 있습니다. 철의 20%의 경량성과 철의 10배의 강도뿐만 아니라 내열성, 우수한 전기 전도성, 열전도성 등 미래의 슈퍼섬유로 주목 받기 충분하죠. 이런 특별한 물성 때문에 현재 응용처를 찾기 위한 노력이 폭발적으로 증가하고 있습니다. Boeing사에서는 경량성과 안전성을 동시에 갖춘 꿈의 비행기, 787 Dream Liner를 발표했습니다. 세계적인 자동차회사인 BMW, 람보르기니, 페라리 또한 탄소섬유 복합체를 차체로 사용하면서 더 빠른 자동차를 위한 노력을 지속적으로 이어나가고 있습니다. 뿐만 아니라 낚싯대, 테니스 라켓, 단열재 등 응용분야는 점점 넓어지고 있습니다. 이렇게 좋은 거면 여기저기 다 쓸 텐데 왜 아직 한정적으로만 사용하고 있을까요? 네… 네… 비싸요! 비싸!
다음시간에는 탄소섬유의 가격이 왜 높은지 제조 공정을 알아보고 GS칼텍스의 탄소섬유 기술 개발 현황에 대해 살펴보겠습니다.
writer
- 박상욱 연구원 / 기술연구소 화학소재연구실
기술연구소 최고의 Fashion-Forward
매순간 우아하려 하지만, 검은 때 꼬질꼬질한 탄소쟁이