다아라 매거진 _ 2018.10

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[Business Trends]절연형 복합소재 활용으로 가격은 낮추고, 효율은 높인다

양철민 박사, “CNT만으로는 낮은 전도율, 보조 성분으로 활용시 효과 좋아”

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한국과학기술연구원 양철민 박사

2018년 세계 탄소나노튜브(이하 CNT) 시장이 1천69톤으로 추정되는 가운데, CNT를 첨가재로 사용했을 경우 효율이나 전도율 면에서 월등하다는 연구결과가 나왔다.

지난 8월 30일 한국기술센터에서 열린 ‘차세대 고효율, 고내열, 고방열 소재/부품 세미나’에서는 탄소의 구조 변화에 따른 소재의 다양성과 시장 형성 및 사업 전망이 이어졌다.

한국과학기술연구원 양철민 박사는 ‘고방열 고분자 복합소재 기술개발 동향’을 주제로 첨가재로서의 CNT 역할과 다양한 절연형 복합소재에 대해 발표했다.

‘방열 고분자 복합소재’란 다양한 형태의 열전도성 필러를 복합화해 열전달 네트워크를 효율적으로 형성하는 것으로 스페리컬(Spherical), 플레이크(Flake), 파이버(Fiber) 형태 등이 존재한다.

양철민 박사가 소개한 연구 결과에 따르면 섭씨 200도 이상의 고온을 견디는 고분자 신소재 플라스틱, PPS(Poly Phenylene Sulfide)에 각기 다른 양의 CNT를 섞었을 경우 CNT 함량이 높을수록 열전도도가 상승했다.

그는 “머리카락 굵기의 10만분의 1 수준인 나노미터로 구성된 CNT가 PPS의 사이사이를 메우면서 전도율이 높아지는 것”이라고 설명했다.

PPS는 방열 고분자 복합소재에 가장 많이 채용되는 소재로, 유동성과 강도가 우수한 반면 도장성 및 접착성이 열악해 CNT를 섞을 경우 효과가 증대되는 것이다.

CNT만을 썼을 때 열전도율이 낮은 이유에 대해선 “워낙 얇은 소재이다 보니 가닥가닥 겹치는 포인트가 많다. 그 모든 통로를 거쳐 열이 전달되면 경로가 길어지고 열전도가 당연히 낮다”고 부연했다.

섬유형태인 CNT가 접점으로 만난다면 그래핀(Graphene) 소재는 탄소들이 육각형 그물처럼 펼쳐져 있는 종이 형태로 접촉면이 넓고 전도율 또한 높다.

양 박사는 “그래핀의 열전도는 CNT와는 비교할 수 없을 만큼 높다”면서 미래형 나노 물질로 소개했다.

또한 “작은 입자의 산화알루미늄에 큰 입자의 재료를 혼합했을 때 고효율을 얻을 수 있는 것처럼 목적에 따라 복합소재를 응용할 경우 비용은 절약하고 성능은 높일 수 있다”고 말했다.

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