교통대 연구팀, 케블라 활용 방열·전자파 차단 필름 개발

[아이뉴스24 소진섭 기자] 방탄복 소재인 케블라 섬유가 고성능 방열·전자파 차단 소재로 재탄생했다.

국립한국교통대학교(총장 윤승조)는 나노화학소재공학과 김성룡 교수 연구팀이 케블라 섬유를 활용한 고성능 복합필름 제작에 성공했다고 3일 밝혔다.

연구팀은 기존 복합소재가 그래핀 등 기능성 첨가물 함량을 높일수록 강도와 유연성이 떨어지는 문제에 주목했다. 이에 첨가물 대신 케블라 섬유를 나노 크기로 분해한 뒤 재결합하는 과정에서 내부 구조를 개선했다.

기존 물 기반 제조 방식은 나노섬유가 빠르게 응고돼 불균일한 구조를 형성했다. 연구팀은 아세트산과 알코올 혼합 용액으로 응고 속도를 조절해 섬유의 정렬과 점진적인 결합을 유도했다.

그 결과, 첨가물이 없는 아라미드 필름의 열전달 성능이 기존보다 2배 이상 향상됐고 기계적 강도도 높아졌다. 여기에 그래핀 나노판을 결합해 열전도성과 강도, 인성을 강화했다.

개발된 필름은 머리카락 굵기 수준의 두께에서도 전자파를 99.999% 이상 차단하고, 1만 회 반복 굽힘 후에도 초기 성능의 약 95%를 유지했다.

김성룡 교통대 교수는 “섬유 사이의 결합 형성 시간을 조절해 방열 성능과 강도를 함께 높이는 새로운 소재 설계 방법을 제시했다”며 “차세대 전자부품 소재로 발전시켜 나가겠다”고 말했다.

이번 연구 결과는 복합소재 분야 상위 5% 이내 국제학술지인 ‘Advanced Composites and Hybrid Materials’에 게재됐다.