강철보다 튼튼한 ‘방탄 그래핀’

2014.11.28 04:00

그래핀이 충격을 잘 흡수하는 까닭은 초속 22km의 빠른 속도로 충격을 전파하는 특성 때문이다. - 이재황 교수 제공
그래핀이 충격을 잘 흡수하는 까닭은 초속 22km의 빠른 속도로 충격을 전파하는 특성 때문이다. - 이재황 교수 제공

‘꿈의 나노물질’로 불려온 그래핀의 방탄 효과가 한국계 미국인 과학자에 의해 입증됐다.

 

이재황 미국 매사추세츠주립대 기계공학과 교수는 라이스대 연구진과 공동으로 그래핀의 충격 흡수 실험을 진행한 결과 그래핀이 강철보다 10배 이상 방탄 효과가 뛰어나다는 사실을 알아내고 ‘사이언스’ 28일자에 발표했다.

 
연구진은 머리카락 두께의 100분의 1 정도인 지름 1μm(마이크로미터) 유리탄환을 30~300장을 겹쳐 놓은 그래핀을 향해 초속 600~900m로 충돌시켰다. 이는 실제 소총의 탄환 속도와 비슷하다.

 

연구진은 초소형 탄환을 초고속으로 발사하기 위해 화약 대신 레이저를 썼고, 금이 순간적으로 팽창하면서 만들어내는 압력으로 탄환이 튕겨나가도록 실험을 설계했다.


유리탄환은 그래핀을 관통한 유리탄환은 눈에 띄게 느려졌다. 연구진은 그래핀이 유리탄환의 운동에너지를 흡수한 것으로 보고 그 양을 계산했다.  


그 결과 그래핀은 강철보다 10배 이상 방탄 효과가 높았다. 현재 방탄복에 널리 쓰이는 케블라 소재보다는 2배 이상 튼튼했다. 그래핀이 유리탄환의 운동에너지를 초속 22km의 빠른 속도로 전달하면서 유리탄환의 에너지가 순식간에 그래핀 전체에 골고루 분산됐기 때문이다.


이 교수는 “그래핀이 에너지를 흡수하는 속도는 현존하는 소재 가운데 가장 빠르다”면서 “그래핀을 100만 장 겹치면 두께가 0.3mm 정도 되는데, 이 정도면 실제 총알도 막을 수 있을 것”이라고 말했다.  

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