[비욘드포스트 이봉진 기자] 중앙대학교(총장 박상규)는 화학공학과 겸 지능형에너지산업융합과 김주헌 교수와 김재연 석사과정생 연구팀이 자동차, 우주항공, 전기전자 산업 등 다양한 산업 분야에 적용 가능한 고강도 단열·난연 경량 복합소재 개발에 성공했다고 10월 1일 밝혔다.

연구팀은 트리아진 기반의 3차원 코발런트 유기 구조체(Triazine-based COF, TCOF)와 유리섬유(Glass Fiber, GF)를 결합한 하이브리드 네트워크 구조의 ‘고성능 단열·난연 복합소재’를 새롭게 선보였다.

오스트발드 숙성을 통해 다공성과 부분 결정성을 갖춘 TCOF를 합성하고, 표면 처리된 유리섬유와 결합한 뒤 수퍼엔지니어링 플라스틱인 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 매트릭스에 도입하는 방식을 통해 새로운 하이브리드 복합체를 제작하는 데 성공했다.
연구팀이 개발한 신소재는 낮은 열전도도, 우수한 난연성, 높은 기계적 안정성을 동시에 확보했으며, 기존 PPS 기반 복합소재의 한계로 지적됐던 높은 열전도도 문제도 해결했다. 특히, 상업화 수준의 뛰어난 단열 성능과 UL94 V-0 등급의 난연 특성, 그리고 우수한 기계적 물성까지 모두 충족했다.

김주헌 교수는 “전기차, 우주항공, 전자기기 분야에서 경량화·열 관리·안전성 확보에 대한 수요가 커지면서 이번 연구에 대한 관심도 높아지고 있다”며, “특히 열폭주 방지와 경량화가 동시에 요구되는 전기차 배터리, 모듈 분야와 고발열 전력반도체를 포함한 반도체 분야, 마이크로LED 등 디스플레이 분야에까지 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원(KETEP)이 지원하는 에너지인력양성사업의 지원으로 수행되었으며 ‘3차원 트리아진 기반 COF–유리섬유 하이브리드 네트워크를 적용한 PPS 복합소재의 단열 성능 향상(3D triazine-based covalent organic framework and glass fiber hybrid network for enhanced thermal insulation in polyphenylene sulfide composites)’이라는 제목으로 재료과학기술 분야 세계적 학술지인 ‘Advanced Composites and Hybrid Materials’(IF: 21.8, 상위 1.5%)에 게재됐다.

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