Update2024.07.03 (수)
CNT(탄소나노튜브)는 최첨단을 달리는 웨어러블 소재부터 구조용 복합재 등 다양한 분야에서 응용이 가능한 소재로 연구가 활발하다.
CNT 국제 워크숍이 9월25일부터 양일간 SETEC 컨퍼런스 홀에서 열렸다.
이번 워크숍은 국내외 CNT관련 기업들의 연구결과와 현안 문제에 대한 토론의 장이 됐다.
CNT는 SWCNT(단일벽 탄소나노튜브)와 MWCNT(다중벽 탄소나노튜브) 혹은 CNT 파이버를 비롯한 폴리머 가공 등 응용분야가 다양해 목적에 따라 제조형태는 얼마든지 변형이 가능하다.
SWCNT의 경우 주로 △TCF △에너지 △복합소재 △전자기기 △바이오/메디컬 부분 등에서 쓰이고, CNT 섬유의 경우 웨어러블 디바이스 섬유에 대한 연구가 활발하며 타 CNT에 비해 가격이 저렴해 접근성이 좋은 MWCNT의 경우 각종 구조재의 강도를 높이기 위한 첨가물로 쓰이고 있다.
최기대 LG화학 책임연구원은 MWCNT와 폴리머의 중합을 통해서 Mg(마그네슘)보다 강도가 높은 열가소성 플라스틱 복합소재를 생산할 수 있다고 발표하며 서로 다른 두 소재를 복합할 때 애로점으로 분산성, MWCNT의 길이, 직경, 농도에 따라 특성이 다름을 수치화해서 설명했다.
MWCNT의 길이가 길수록 SWCNT와 같은 성격을 나타내 물성은 좋지만 뭉침이 발생하는 등의 분산성에서 문제가 다시 발생해 촉매의 선택도 중요하다고 언급했다.
이를 방지하기 위해서 폴리머와의 상호작용 시 화학적 합성이 아닌 물리적 접촉을 통하면 표면 특성이 MWCNT의 특성을 그대로 간직할 수 있다는 실험결과도 제시했다.
CNT의 특성인 전도성 역시 화두가 됐는데, MWCNT의 수를 많이하면 접촉점이 많아져 전도성이 좋아지지만 역시 분산성이 문제가 되는데, 이를 해결하기 위해서는 MWCNT의 내부 직경을 줄여 강성과 모멘트를 올리고, 동일 함량을 투입하더라도 길이를 길게하면 전도성은 높아진다.
이건웅 전기연구원 센터장은 CNT 기반 전도성 섬유를 제작하는 기술에 대해 소개했다. 최근 웨어러블 기기에 대한 관심이 집중되면서 전도성을 유지하면서 연신력이 있는 섬유로 뽑아내는 연구에 집중하고 있다.
옷은 신체에서 분비되는 약산성과 약염기성 등에 항상 노출돼 금속소재는 부식성 등에 취약해 CNT와 그래파이트가 적합한 소재로 떠오르고 있는 것이다.
CNT섬유는 합성 후 실로 뽑아낼 때 끊김없이 지속적으로 출력이 가능해야 하고, 피부에 닿았을 때 거부감이나, 알레르기 등 신체반응이 없어야 하기 때문에, 건식 공정보다는 습식 공정을 추천했다.
습식 공정을 거치면 표면에서 섬유특성을 내는 것이 Binder(접착제)라서 껄그럽거나 하는 등의 거부감이 없고, 별도의 코팅 없이 사용 가능하나, 건식 공정으로 전도성 섬유가 제작될 경우 코팅을 비롯한 공정 추가가 많아진다.
이건웅 센터장은 “신장력이 140Mpa을 견딜 정도로 연신률이 좋은 실을 제작했고, 장갑 끝에 바느질해서 화면을 터치하면 글씨를 쓸 수 있을 정도로 우수한 감도를 확인했다”면서 “CNT는 분말형태 즉 1차원이라는 구조적 장점이 있어서 2차원의 그래핀 등 정렬이 필요한 소재에 비해 가공이 유리하다”고 밝혔다.
