한국과학기술연구원(KIST) 구조용복합소재연구센터 이민욱 박사팀이 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)에 열 차폐 코팅 기술을 개발해 700℃의 고온에도 견디는 실험에 성공했다.
향후 상용화될 경우 고온의 엔진에 사용되는 무거운 금속 부품을 대체해 연료의 효율을 높이는 등 탄소섬유 복합소재의 활용분야를 넓힐 것으로 전망되고 있다.
탄소섬유강화플라스틱 소재는 가벼우면서 강도가 높아 연료 효율성을 높일 수 있다.
문제는 열에 약해 250℃ 이상 고온에서 사용할 수 없다는 점이다.
현재 열을 차단하는 코팅을 사용하고 있지만 열 차폐 코팅 방식은 보통 500℃ 이상 고온에서 적용되기가 힘들었다.
연구팀은 알루미늄 산화물 입자와 본드를 이용해 스펀지처럼 구멍이 있는 세라믹 판을 만들고, 진공수지이송성형법(VARTM)으로 탄소섬유 복합소재를 만들었다.
제작된 세라믹 판은 탄소섬유강화플라스틱으로 전해지는 열을 막아준다.
세라믹 판의 미세한 구멍에 액상 수지가 들어가면서 탄소섬유 복합소재와 물리적으로 연결된다.
그 결과 고온에서도 탄소섬유강화플라스틱과 높은 접착력을 가질 수 있다.
연구팀은 코팅 기술을 적용한 탄소섬유강화플라스틱을 화염으로 가열했다.
500~700℃에서 탄소섬유강화플라스틱의 온도가 약 200℃로 유지되고 가열 후에도 원래 강도의 90%를 유지했다.
이번 개발은 고온에서 탄소섬유 복합소재를 적용할 수 있는 경제적이면서도 효과적인 방법을 제시한 점에서 높은 평가를 받고 있다.
화재 현장의 드론이나 로봇은 물론 고온의 엔진에 사용되는 무거운 금속 부품을 대체해 연료의 효율을 높이는 등 탄소섬유 복합소재에 다양하게 활용될 것으로 전망되고 있다.
이번 연구는 복합 부품 B: 엔지니어링(Composite part B: Engineering)에 온라인 게재됐다.[ⓒ 에너지단열경제. 무단전재-재배포 금지]
