전북대, 모빌리티용 경량 탄소복합 소재 개발

전북대 유기소재섬유공학과 김성륜 교수 연구팀이 정립한 3차원 분리구조 필러 네트워크의 고유한 배제 부피 효과 및 마이크로 보이드를 고려한 전도 특성 예측 이론 개념도 (전북대 제공)

미래 모빌리티에 중요한 경량화를 구현하고 전자파 차폐 기능을 갖춘 탄소 복합 소재가 개발됐다.

김성륜 전북대학교 교수 연구팀은 3차원 분리구조를 적용해 무게가 가벼우면서 전자파 차폐와 열전도 성능을 향상시킨 소재 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

자율주행차와 도심항공교통(UAM) 등 미래 모빌리티는 정밀센서, 레이더, 통신모듈 등이 집약돼 작동 중 전자파 간섭과 발열 문제가 발생할 수 있다. 고성능 통신 부품들을 많이 사용해서다.

연구팀은 문제 해결을 위해 두 고분자의 녹는점 차이를 활용해 전도성 물질이 특정 영역에 집중적으로 분포된 '분리 구조'를 구현하는 데 성공했다.

이를 통해 단 9%의 전도성 물질 함량으로도 높은 전자파 차폐 성능(40 dB)과 우수한 열전도도(7W/m·K)를 동시에 확보하는 소재를 구현했다. 기존 기술 대비 30% 이상 경량화를 가능하게 하면서 전자파 차폐와 열 관리 성능을 향상시킬 수 있다.

소재의 전기적·열적 거동을 정밀하게 분석하고 이를 뒷받침하는 '고도 침투이론 모델'도 새롭게 제시했다. 이 모델은 분리 구조 기반 복합소재의 전기·열전도 특성을 정확히 예측할 수 있는 이론적 기반을 세계 최초로 마련했다는 점에서 의미를 갖는다고 연구팀은 설명했다.

김성륜 교수는 “소재의 거동을 사전에 예측할 수 있게 돼 차세대 열가소성 탄소 복합소재 개발에 드는 비용과 시간을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이라고 밝혔다.

산업통상자원부와 한국산업기술기획평가원이 지원하는 'K-카본 플래그십 기술개발사업'으로 추진된 이번 연구의 성과는 재료공학 분야 학술지(Advanced Composites and Hybrid Materials)에 게재됐다. 자동차, 항공, 전자기기 등 다양한 산업 분야로 확장 가능성이 높은 만큼, 향후 산업계와 상용화를 추진할 계획이다.

정현정 기자 iam@etnews.com

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