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한국과학기술연구원(KIST)은 강도가 높은 탄소섬유강화복합재를 거대한 성형장비 없이 손쉽게 가공할 수 있는 기술을 개발했다고 7일 밝힘.

탄소섬유강화복합재(탄소복합재)는 플라스틱 사이에 강도가 매우 큰 탄소섬유를 넣은 복합소재로 무게는 강철의 4분의 1, 알루미늄의 3분의 1 정도로 가볍지만 강도가 더 높아 자동차와 항공기 등을 제작하는 데 쓰임. 물리적 특성은 뛰어나지만 가공이 어려운 게 단점임. 이 소재로 대형 구조물을 제작하려면 큰 성형장비와 금형이 필요해 가공에 많은 비용이 발생함.

연구진은 경제성을 고려해 대형 성형장비 없이 쉽게 탄소복합재를 가공할 수 있는 기술을 찾았으며 바느질과 종이접기에서 아이디어를 얻었음. 두께 2~3㎜의 탄소복합재에 금속선으로 박음질을 한 뒤 금속선에 전류를 공급하면 열이 발생, 탄소복합재의 플라스틱이 살짝 녹으면서 부드러워져 원하는 형태로 구부리거나 접을 수 있게 됨.

연구진에 따르면 보조배터리 수준인 15W(15V, 1A) 전력 정도로 1분 안에 소재의 온도를 170℃로 높일 수 있어 가공 현장에서 유용하게 쓸 수 있을 것으로 기대함. 연구진이 이 박음질 기술을 이용해 탄소복합재를 10번 이상 접었다 폈을 때도 소재의 강도가 유지됐음.

이민욱 KIST 선임연구원은 "고강도 탄소복합재를 원하는 형태로 만들 수 있는 경제적인 방법을 제시했다"며 "항공기나 자동차에 쓰이는 형태가 복잡하면서도 크기가 큰 소재를 제작하는데 이 결과를 응용할 수 있을 것"이라고 밝힘.

본 연구 성과는 ‘Composites Part B : Engineering’ 온라인 판에 게재됨.