▲ 국내 연구진이 BNNT의 우수한 특성을 살린 복합 섬유를 개발했다.

국내 연구진이 우주 방사선 노출을 차단할 수 있는 질화붕소나노튜브(BNNT) 섬유를 개발, 항공우주 부품에 적용뿐만 아니라 방사선에 쉽게 노출되는 환경에서 종사하는 작업자들을 보호하는 의복 및 장치 등에 활용될 것으로 기대된다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록)은 기능성복합소재연구센터 김대윤 박사 연구팀이 우주 방사선에 포함된 중성자를 효과적으로 막을 수 있는 새로운 복합 섬유를 개발했다고 1일 밝혔다.

우주 방사선 속 중성자는 생명 활동에 부정적인 영향을 미치고, 전자기기들의 오작동을 유발하여 장기적인 우주 임무 수행에 큰 위협이 된다.

최근 들어 민간 주도의 우주여행, 우주 탐사 등이 활발해지면서 우주 방사선에 대한 노출이 급격히 늘어나고 있으며, 이에 따라 가볍고 강하며 내열성이 뛰어난 차폐 소재에 대한 관심도 나날이 커지고 있다.

연구팀은 1차원 나노물질인 질화붕소나노튜브(BNNT)와 아라미드 고분자 간의 상호작용을 조절해 섞이기 어려운 두 물질을 완벽히 혼합할 수 있는 기술을 개발했다. 이렇게 안정화된 혼합 용액을 기반으로 최대 500℃에서 타지 않으면서 가볍고 유연한 연속 섬유를 제작했다.

BNNT는 기존에 활용되던 탄소나노튜브(CNT)와 유사한 강도와 열전도 특성을 가지나 격자 구조 내 다수의 붕소를 포함하고 있어 중성자 흡수력이 탄소나노튜브에 비해 약 20만 배 정도 높다.

이에 개발된 BNNT 복합 섬유를 원하는 모양과 크기의 직물로 만들게 되면 그 자체로 방사선 중성자 투과를 효과적으로 차단할 수 있는 좋은 소재로 적용할 수 있다.

즉, BNNT 복합 섬유를 우리가 일상적으로 착용하는 의복 형태로 적용하면 방사선에 쉽게 노출될 수 있는 승무원, 의료계 종사자, 발전소 근로자 등을 효과적으로 보호할 수 있다.

또한 세라믹 성질을 지닌 BNNT의 특징으로 내열성도 뛰어나기 때문에 극한 환경에서도 사용될 수 있다. 따라서, 우주용뿐만 아니라 국방·소방용으로도 활용이 가능하다.

KIST 김대윤 박사는 “이번에 개발한 기능성 섬유를 우리가 일상적으로 착용하는 의복 형태로 적용하면, 중성자 노출에 대한 최소한의 안전 장치를 손쉽게 마련할 수 있다”라며, “우리나라가 우주 및 국방 분야에서 매우 빠르게 발전하고 있는 만큼 큰 시너지를 낼 것으로 판단된다”라고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST K-Lab 사업과 중견연구자지원사업, 산업통상자원부 고성능탄소나노복합섬유개발사업, 국방부 국방특화연구실사업으로 수행됐다.

이번 연구 성과는 국제 학술지인 ‘Advanced Fiber Materials’ (IF 17.2, JCR 분야 1.7%) 최신호에 게재됐다.