경화공정시간 3일서 10분으로 단축
(주)엠에스오토텍에 기술 이전 계약
한국원자력연구원 첨단방사선연구소 연구진들이 8일 전자선 경화 탄소섬유강화복합소재 기술 결과를 분석하고 있다. 원자력연구원 제공
전북 정읍에 자리한 한국원자력연구원 첨단방사선연구소가 전자선을 이용해 탄소섬유강화복합소재를 단시간에 만드는 기술을 만들었다.
첨단방사선연구소는 방사선연구부 연구팀이 ‘전자선 경화 탄소섬유 강화복합소재를 이용한 자동차 부품소재 기술’을 개발했다고 8일 밝혔다. 연구소는 기술료 1억원을 받고 이 기술을 ㈜엠에스오토텍에 이전하는 계약도 체결했다.
세계 자동차 시장에선 탄소배출량 감축과 탑승객의 안전 강화를 위해 가볍고 튼튼한 소재 개발에 사활을 걸고 있다. 따라서 탄소섬유와 플라스틱으로 구성된 탄소섬유강화복합소재(CFRP)는 시장의 관심 대상이다.
연구팀이 개발한 기술은 CFRP 생산 과정에서 액체를 고체로 바꾸는 ‘경화’ 공정 시간을 크게 줄인 것이 특징이다. 종전 탄소섬유 강화복합소재를 액체에서 고체로 굳히는 방법은 열경화와 상온경화가 주로 이용됐다. 이들 두 방법은 소재를 굳히는 데 3~4시간에서 3일 정도의 시간이 걸렸다.
먼저 연구팀은 전자선 가속기를 활용해 이 시간을 10분 이내로 줄였다. 김현빈 책임연구원은 “전자선은 파장이 짧고 에너지 효율이 높은 방사선으로, 물질에 쪼이면 빠르고 단단하게 분자구조를 변화시킨다”며 “전자선 경화 시 촉매나 경화제도 필요 없고, 3m 크기 대형 자동차 부품도 한 번에 처리할 수 있다”고 설명했다.
또 전자선 경화 기술로 만든 CFRP는 잡아당기는 힘에 버티는 인장 강도와 꺾으려는 힘에 버티는 굴곡 강도 모두 종전 방법을 이용해 생산한 소재와 유사한 수준이다. 반면 무게는 기존 대비 11% 감량한 89% 수준으로 훨씬 가볍다.
첨단방사선연구소는 ㈜엠에스오토텍, 고등기술연구원, 충남대학교와 협력해 이 기술에 기반한 시제품 제작, 금속접합 실험, 신뢰도 평가 등을 마치는 등 상용화 과정을 진행 중이다.
이남호 첨단방사선연구소장은 “자동차 산업 외에도 항공·드론, 국방, 해양·선박 등 여러 산업 분야에 적용 가능한 소재 기술”이라며 “앞으로도 국민 일상에 와 닿는 방사선 기술 개발에 최선을 다하겠다”고 말했다.
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