10분 만에 자동차용 소재 강도 3배로
한국원자력연구원은 파장이 짧고 에너지 효율이 높은 방사선인 전자선을 이용해 탄소섬유강화복합소재(CFRP)를 3배 더 단단하게 만드는 기술을 개발했다고 지난 8일 밝혔다.
자동차 제조에 쓰이는 CFRP를 굳히는 방법 중 섬유·플라스틱·경화제 등이 혼합된 액상 물질에 열을 가해 경화(고체화)하면 3∼4시간, 상온 경화는 사흘 정도 걸린다.
반면 원자력연이 자체 보유한 10MeV(메가전자볼트)급 전자선가속기를 활용하면 경화 공정 시간이 10분 이내로 줄어든다.
전자선을 물질에 쪼이면 빠르고 단단하게 분자구조가 바뀐다. 촉매나 경화제도 필요 없다.
전자선으로 CFRP를 경화하는 방식은 이미 존재했으나, 금속을 대체할 수준으로 기계적 물성 강도를 높이는 것이 과제였다.
연구진은 조직이 치밀한 탄소섬유와 액상 에폭시 아크릴레이트를 결합한 새로운 재료를 찾아내 물성 강도를 높였다.
이어 전자선으로 경화해 복합소재의 물성을 높였는데, 300MPa(메가파스칼)이었던 기존 전자선 경화 CFRP보다 성능이 약 3배 향상됐다고 연구원 측은 전했다.
또 이 소재는 잡아당기는 힘에 버티는 인장 강도와 꺾으려는 힘에 버티는 굴곡 강도 모두 1GPa(기가파스칼) 이상으로, 이는 시중 자동차 부품 소재와 유사한 수준이다. 무게는 기존 소재의 89% 수준으로 가볍다.
연구원은 이 기술을 엠에스오토텍에 기술료 1억원을 받는 조건으로 이전했다.
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