“짜증나는 교통정체 그만” 서울 상공 ‘에어택시’ 시대 연다

- KIST·한양대·전북대 공동연구, 100% 자기강화복합재료 개발

‘우버에어’ 조감도.[헤럴드DB]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 극심한 교통정체 현상을 일거에 해소할 것으로 기대되는 ‘에어택시’ 상용화를 위한 핵심기술을 개발했다.

도심형 항공 모빌리티(UAM)와 같은 미래 이동수단이 현실화되기 위해서는 연료 효율성은 높이면서 탄소 배출을 줄여야 하는데, 이를 위해서는 우수한 물성을 띠면서 재활용도 가능한 새로운 소재 개발이 반드시 필요하다. 자기강화복합재료(self-reinforced composite, SRC)는 가격이 저렴하고, 경량성이 뛰어날 뿐만 아니라 강화재와 기지재가 동일한 성분으로 구성되어 폐기 및 재활용 측면에서 이점이 있다. 이 때문에 항공기 등에 사용되는 탄소섬유강화복합재료를 대체할 차세대 복합재료로 주목받고 있다.

100% 자기강화복합재료 제조공정 및 적용 모식도.[KIST 제공]

한국과학기술연구원(KIST)은 김재우 박사가 한양대학교 김성훈 교수, 전북대학교 김성륜 교수와 함께 폴리프로필렌(PP) 고분자 한 종류만을 사용한 100% 자기강화복합재료를 개발하는데 성공했다고 밝혔다.

지금까지는 자기강화복합재료의 제조공정에서 유동성 및 함침성을 향상시키기 위해 강화재 혹은 기지재에 화학적으로 다른 성분을 혼합해왔기 때문에 물성과 재활용 가능성 모두 떨어지는 문제가 있었다. 공동연구팀은 4축 압출 공정을 통해 폴리프로필렌 매트릭스의 사슬 구조를 조절하여 용융점, 유동성 및 함침성을 제어하는데 성공했다.

개발된 자기강화복합재료는 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성이 기존 연구결과 대비 각각 333%, 228%, 2700% 향상된 최고 수준의 기계적 물성을 달성했다. 소형 드론의 프레임 소재로 해당 재료를 적용했을 때 기존 탄소섬유강화복합재료 대비 52% 가볍고, 비행시간은 27% 증가해 차세대 모빌리티 적용 가능성을 확인했다.

이번 연구를 수행한 공동연구진. 김성훈(왼쪽 위 시계방향으로)한양대 교수, 김성륜 전북대 교수, 김민국 한국과학기술연구원 김민국 선임연구원, 김재우 한국과학기술연구원 박사, 이혜성 전북대 박사과정, 장지운 한양대 장지운 박사.[한양대학교 제공]

김재우 KIST 박사는 “이번에 개발한 100% 자기강화복합재료 엔지니어링 공정은 산업계에 즉시 적용될 수 있는 것으로 공동연구팀과 남전산업 및 현대자동차 등 산업계와 지속적으로 협력해 자기강화복합재료의 글로벌 경쟁력을 확보하겠다”고 향후 계획을 밝혔다.

이번 연구성과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’ 최신호에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com