KIST, 우주 방사선에 포함된 중성자 차폐 복합 섬유 개발 / BNNT와 아라미드 복합, 항공·우주·국방 핵심 소재 응용 기대 / 500℃에서 타지 않고, 중성자 흡수력 CNT 대비 약 20만배 높아

KIST, 우주 방사선에 포함된 중성자 차폐 복합 섬유 개발

BNNT와 아라미드 복합, 항공·우주·국방 핵심 소재 응용 기대

500℃에서 타지 않고, 중성자 흡수력 CNT 대비 약 20만배 높아

▶우주 방사선 차폐용 BNNT 복합 기능성 섬유 개발

▶BNNT 복합 연속 섬유 개발

 

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 기능성복합소재연구센터 김대윤 박사 연구팀은 우주 방사선에 포함된 중성자를 효과적으로 막을 수 있는 새로운 복합 섬유를 개발했다. 

 

우주 방사선 속 중성자는 생명 활동에 부정적인 영향을 미치고, 전자기기들의 오작동을 유발하여 장기적인 우주 임무 수행에 큰 위협이다.

 

연구팀은 1차원 나노물질인 질화붕소나노튜브(BNNT, boron nitride nanotube)와 아라미드 고분자 간의 상호작용을 조절해 섞이기 어려운 두 물질을 완벽히 혼합할 수 있는 기술을 개발했다. 

 

이렇게 안정화된 혼합 용액을 기반으로 최대 500 ℃에서 타지 않으면서 가볍고 유연한 연속 섬유를 제작했다.

 

BNNT는 기존에 활용되던 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)와 유사한 구조를 가지나 격자 구조 내 다수의 붕소를 포함하고 있어 중성자 흡수력이 탄소나노튜브에 비해 약 20만 배 정도 높다. 

 

따라서, 개발된 BNNT 복합 섬유를 원하는 모양과 크기의 직물로 만들게 되면 그 자체로 방사선 중성자 투과를 효과적으로 차단할 수 있는 좋은 소재로 적용할 수 있다.

 

즉, BNNT 복합 섬유를 우리가 일상적으로 착용하는 의복 형태로 적용하면 방사선에 쉽게 노출될 수 있는 승무원, 의료계 종사자, 발전소 근로자 등을 효과적으로 보호할 수 있다. 

 

또한, 세라믹 성질을 지닌 BNNT의 특징으로 내열성도 뛰어나 우주용뿐만 아니라 국방·소방용 등 극한 환경에서도 활용이 가능하다.

 

KIST 김대윤 박사는 “이번에 개발한 기능성 섬유를 우리가 일상적으로 착용하는 의복 형태로 적용하면, 중성자 노출에 대한 최소한의 안전 장치를 손쉽게 마련할 수 있다”며, “우리나라가 우주 및 국방 분야에서 매우 빠르게 발전하고 있는 만큼 큰 시너지를 낼 것으로 판단된다”고 말했다.

 

본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST K-Lab 사업과 중견연구자지원사업(2021R1A2C2009423), 산업통상자원부(장관 안덕근) 고성능탄소나노복합섬유개발사업(RS202300258591), 국방부(장관 신원식) 국방특화연구실사업(DAPAKRITCT21014)으로 수행됐다.

 

이번 연구 성과는 국제 학술지인 ‘Advanced Fiber Materials’ (IF 17.2, JCR 분야 1.7%) 최신호에 게재됐다.

 

* (논문명) Spacesuit Textile from Extreme Fabric Materials: Aromatic Amide Polymer and Boron Nitride Nanotube Composite Fiber for Neutron Shielding and Thermal Management

 

<김진일 기자>

 

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