KIST 연구진이 식물에서 찾은 탄닌산으로 불에 타지 않고 재활용에 효과적인 탄소섬유강화플라스틱(사진)을 개발했다. 사진제공=KIST

국내 연구진이 불에 타지 않으면서도 재활용도 잘 되는 친환경 탄소섬유플라스틱을 만들었다. 기존 탄소섬유플라스틱이 지닌 불에 잘 타며 재활용에 한계가 있다는 단점을 해결해 활용 범위가 더 확대될 것으로 기대된다.

한국과학기술연구원(KIST) 정용채 구조용복합소재연구센터 센터장 연구진은 식물에서 찾은 탄닌산을 이용, 불에 타지 않고 물로 독성 없이 재활용할 수 있는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 개발했다고 9일 밝혔다.

CFRP는 강철보다 10배 강하고, 무게는 4분의 1 정도로 가볍다. 비행기와 자동차, 선박 등 고가제품을 중심으로 널리 사용하고 있다. 하지만 열에 약한 단점이 있어, 불에 타지 않도록 할로겐 난연제를 함께 사용해왔다.

문제는 CFRP를 재활용할 때 불에 태우는데, 이때 할로겐 물질은 독성이 발생한다는 점이다. 재활용으로 인한 독성 문제로 지금은 할로겐 난연제 사용이 금지됐다.

연구진은 식물에서 구한 탄닌산으로 해법 찾기에 나섰다. 탄닌산은 탄소섬유와 강하게 달라붙는다. 또 불에 탈 때 숯으로 변하면서 외부 산소를 차단해 불 확산을 막는다. 연구진은 탄닌산으로 에폭시 수지를 만든 다음, 탄소섬유와 결합시켜 튼튼하면서도 불에 타지 않는 CFRP를 만들었다.

특히 연구진은 불에 태우는 이전의 CFRP 재활용 방법보다 훨씬 뛰어난 방법도 찾았다. 일정 수준 이상인 온도와 압력 상태에 있는 물에 이 CFRP를 녹이면 탄소섬유 성능을 떨어뜨리지 않으면서도 99% 이상을 회수할 수 있다. 또 에폭시 수지가 녹으면서 전자재료로 사용할 수 있는 ‘카본 닷’이라는 물질을 만들었다. 기존에는 불에 태워 성능이 떨어진 탄소섬유만 재활용했는데, 이 방법은 모든 재료를 재활용할 수 있는 셈이다.

정용채 센터장은 “기존 CFRP가 약했던 불에 타는 성질과 재활용 부분을 획기적으로 개선했다”며 “더 나은 특성을 확보해 응용 범위를 확대할 예정”이라고 말했다.

이 연구 결과는 국제학술지 ‘복합재B:엔지니어링(Composite Part B: Engineering)’ 최신호에 게재됐다.