한국재료연구원(KIMS·원장 이정환)은 김태훈 복합재료연구본부 기능복합재료연구실 연구팀이 양승재 인하대 교수팀과 공동으로 높은 에너지 저장 기능과 고강도 특성을 동시에 갖춘 다기능성 탄소나노튜브 섬유를 개발했다고 10일 밝혔다.
에너지 저장 및 구조용 소재는 고강도나 고에너지 저장 가운데 한개 특성만을 지닌 경우가 대부분이다.
공동 연구팀은 강도와 전기전도성이 우수한 탄소나노튜브를 이용해 고강도에 에너지 저장 특성을 동시에 지닌 섬유 개발에 성공했다.
연구팀은 탄소나노튜브 섬유를 표면처리하고, 여기에 다공성 탄소를 성장시켜 고강도에 높은 에너지 저장 특성을 지닌 합성 섬유형 슈퍼커패시터를 제작했다. 이 섬유형 슈퍼커패시터는 무거운 무게를 지탱하면서도 정상 작동했다. 기존에는 배터리 하중을 받쳐주는 소재가 별도로 필요했다.
개발한 다기능성 탄소나노튜브 섬유를 전기자동차, 드론에 적용하면 주행거리를 크게 높일 수 있다.
연구팀은 방탄소재, 초경량 복합소재 등에 활용하는 후속 연구와 CNT섬유 대량생산, 전자파 차폐용 CNT섬유 개발 등을 진행하고 있다.
김태훈 선임연구원은 “미래 모빌리티용 경량 소재 개발에 새로운 방향을 제시했다는 측면에서 의미가 크다”며 “에너지 저장 소재 뿐만 아니라, 경량·고강도·고전도성이 필요한 우주·항공·국방 분야에도 적용할 수 있을 것”이라 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부, KIMS '에너지 생산 및 저장 소재 융합 특성재단형 직물소재 기술개발 과제', 한국과학기술연구원 개방형 연구사업 '4U 복합소재 개발사업'의 지원을 받았다. 연구결과는 '사이언스 어드밴시스' 5일자에 실렸다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
