나노기술 및 정책 정보

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고성능 섬유 복합 소재는 군수분야 뿐만 아니라 민수분야에서 폭넓은 응용이 전망되어 최근 몇 년간 이미 세계 각국의 연구 이슈와 중점이 되고 있음.

‘국가 신소재 산업 발전 전략 자문 위원회’ 상임 부위원장이며, 중국 선전(深圳) 대학교 특별 초빙 교수인 쉬졘(徐堅) 교수 주도 하에 ‘국가 신소재 산업 발전 전략 자문 위원회’ 산하 ‘톈진(天津) 연구원’의 ‘선행 소재 연구팀’은 중국과학원 화학 연구소 연구팀과 공동으로 ‘2019년도 글로벌 범위 내에서의 고 성능 섬유 복합 소재가 신제품, 신공법 및 새로운 시장 발전을 추진하는 면에서 취득한 과학기술 성과에 대한 분석’ 작업을 하면서 ‘중국 선진 섬유 복합 소재 관련 과학기술 발전 현황과 기술력에 대한 분석’ 작업을 수행함.

중국의 선진 섬유 복합 소재 관련 과학기술은 최근 수년간 빠르게 발전했는데, 중국은 이미 ‘드라이 스프레이 습식 방사(dry spray wet spinning) T1000 레벨 초고(超高) 강도 탄소 섬유 공정화’를 개발하였으며, 14.6km에 달하는 세계 최초의 전체 탄소 섬유 복합 코어 와이어웨이(Wireway)를 사용한 특수 고압 전력선 공사를 완성하여 해마다 132만kW/h에 달하는 전력 수송 원가를 감소시킴. 자동차 분야에서는 지난 2019년 3월 20일에 중국 최초의 수소 에너지를 이용하는 탄소 섬유 승용차 개발에 성공하였는데 연속 주행 거리는 1,000km 이상 수준에 도달하였으며 연료전지 승용차는 차체 전체를 탄소 섬유 소재로 제조하고 2020년도부터 중국 대도시에서 보급하게 될 전망임.

지난 2019년 12월 6일 중국 ‘워이하이(威海) 광워이(光威) 복합 소재 주식 유한회사’는 무인기용 탄소 섬유 복합 소재 개발에 성공하고 동 탄소 섬유 복합 소재를 중국 ‘항공 산업 회사’ 산하 ‘헬기 디자인 연구소’에 제공하여 중국 최초의 ‘AV500B/C 무인기’ 제조에 사용하였음. 중국은 PAN기 탄소 섬유 구조와 성능 관련 연구에서 혁신적인 성과를 취득하였으며, 스촨(四川) 대학교는 ‘스촨(四川) 유리 섬유 그룹’과 공동으로 현무암(玄武岩) 섬유 유닛 지요(池窑) 생산 기술을 개발하고 독자적인 지적재산권을 보유한 최초의 연간 생산량이 8,000t 규모에 달하는 현무암 섬유 지요(池窑) 와이어 드로잉(wire drawing) 생산라인을 구축하였음.

지난 2019년 11월 23일 중국 ‘네이멍구(內蒙古) 그래핀 소재 연구원’은 칭화(淸華) 대학교와 공동 연구를 실행하여 파라아미드 섬유(Para aramid fiber)를 개발하고 연간 생산량이 100톤 규모에 달하는 파라아미드 섬유 생산라인을 구축하고 파라아미드 섬유 양산을 실현함으로써 외국 기업체들이 파라아미드 섬유 기술을 독점하고 있는 상황을 전환시키고 파라아미드 섬유 국산화 진척을 가속화시키는데 성공하였음.

산시(陝西) 과학기술 대학교 장메이윈(張美雲) 교수 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 전통적인 아라미드 나노 섬유(aramid nanofibers, ANFs) 제조 방법 중에서 존재하는 사이클이 길고(7d), 반응 농도가 낮고(0.2%), 반응 효율이 낮은 등 문제들이 존재하여 ANFs 규모화 응용 및 발전에 심각한 영향을 끼치는 문제점을 해결하였는데 구체적으로 원섬화(原纖化)/초음파/양성자 공급 체 커플링을 이용한 동시에 양성자화 방법을 이용하여 ANFs를 제조하였으며 ANFs 제조 사이클을 전통적인 7d에서 4d로 단축시켰으며 제조한 ANFs로 하여 작은 지름 및 사이즈 분포(10.7±1.0)nm를 확보할 수 있도록 하였음.

동시에 고농도 ANFs 제조를 실현하였으며, 12h 내에 4.0%의 고농도 ANFs 제조를 구현하였으며 형성된 필름으로 하여금 우수한 기계 성능과 열 안정성을 보유할 수 있도록 하였음. ANFs 제조를 위해 효율적이고 성능이 우수한 동시에 간단한 공법을 제공함으로써 ANFs 양산 및 산업화 응용을 한층 더 추진하는 면에서 중대한 기여를 하였음.