깃털처럼 가볍고 튼튼한 소재 개발

2018.11.10 19:12
성균관대-KIST 공동연구진이 개발한 초경량 소재. 강아지풀에 올려 놓을 수 있을만큼 가볍다. 성균관대 제공
성균관대-KIST 공동연구진이 개발한 초경량 소재. 강아지풀에 올려 놓을 수 있을만큼 가볍다. 성균관대 제공

국내 연구진이 깃털처럼 가볍고 튼튼한 신개념 경량소재를 개발했다. 항공기나 자동차용 소재로 활용될 수 있는 기술로 평가된다.  

 

성균관대 화학공학·고분자공학부 유필진 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 나노포토닉스연구센터 권석준 선임연구원 연구팀은 ‘그래핀’ 공기 방울을 3차원 구조체로 조립해 초경량·고강성·초탄성을 갖는 탄소소재 합성기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 그래핀은 평면 형태의 탄소 덩어리로 튼튼해 미래형 첨단소재로 주목받고 있다.

 

새의 뼈는 겉은 튼튼하고 속이 비었지만 독특한 내부구조로 갖추고 있어 가벼우면서도 외부 충격에 강하다. 연구진은 이를 모방한 경량소재를 개발했다. 

 

연구진은 먼저  0.1㎜ 정도의 작은 ‘그래핀 공기방울(버블)’을 만들었다. 그리고 이 그래핀 버블을 새의 뼈 속 구조를 흉내내 격실구조 형태로 붙여 새 경량소재를 만들었다. 이렇게 만든 신소재는 같은 부피의 공기와 비슷하다. 공기 1㎥의 무게는 1.2kg로 알려져 있다. 지금까지 보고된 탄소 소재 중 무게가 가장 가볍다. 그래핀 버블은 원래 크기의 10분의 1로 압축해도 본래 크기로 돌아오는 탄성을 가졌다. 

 

차세대 운송수단 및 드론의 내부 구조재료로 활용될 수 있을 것으로 보인다. 연구진은 기본 재료인 ‘그래핀 버블’을 대량생산하는 기술을 개발해 상용화가 조기에 가능할 것으로 기대하고 있다.

 

이 연구성과는 재료 분야의 국지 학술지인 어드밴스드 머티리얼스 11월 8일자에 소개됐다. 

 

그래핀 버블로 구현된 2차원 정렬 구조체 및 3차원 집적구조체 모습. 성균관대 제공.
그래핀 버블로 구현된 2차원 정렬 구조체 및 3차원 집적구조체 모습. 성균관대 제공.

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