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[표지로 읽는 과학] 자동차를 더욱 견고하게 만드는 자연산 복합소재

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2018년 11월 04일 13:00 프린트하기

사이언스
사이언스

이번 주 국제학술지 ‘사이언스’는 ‘복합소재’라는 문구와 함께 코코넛 껍질로 만든 자동차모형이 장식했다. 이는 최근 자동차 개발에 들어가는 복합소재 중 자연소재의 활용이 크게 늘고 있는 현상을 상징적으로 나타낸 것이다. 가늘고 기다란 코코넛 섬유(코이어)와 가루로 이뤄진 코코넛 껍질은 특유의 견고한 특성 덕분에 자동차 문 피복과 구조물, 실내 구성요소 등 자동차에 필요한 다양한 고분자 소재에 활용되고 있다.

 

2일자 사이언스는 이처럼 자연에서 비롯된 복합소재를 3편의 리뷰논문을 통해 특집으로 다뤘다. 복합재료는 서로 다른 2개 이상의 물질을 복합적으로 사용해 만든 재료로, 하나의 물질로는 얻을 수 없는 특성을 가져 기능성 소재로 다양하게 활용되고 있다. 이런 가운데 최근에는 자연소재끼리 결합하거나 자연소재와 인공소재를 결합한 하이브리드 복합소재, 탄소복합소재 등이 실용화 단계에 접어들어 큰 주목을 받고 있다.
 
그동안 복합소재는 한번 만들면 사용 후 각 물질을 분리해내기 어려워 재활용하기 어렵다는 점에서 환경오염을 일으키는 문제가 있었다. 아마르 모한티 캐나다 궬프대 교수는 “자연이나 폐품에서 얻거나 재활용 할 수 있는 복합소재에 대한 관심이 급증하고 있다”며 “자연분해 될 수 있는 복합소재들이 포장재로 많이 활용되고 있는 것이 대표적인 사례”라고 밝혔다. 이어 그는 “플라스틱과 같은 유해 소재를 대채할 수 있는 복합소재들이 앞으로도 계속 개발될 것”이라고 강조했다.

 

두 번째 리뷰논문에서 미켈라 에더 막스플랑크 콜로이드경계면 연구소 연구원은 생체 모방구조를 통해 재활용 가능한 복합소재를 개발할 수 있는 가능성을 집중 조명했다. 자연소재처럼 단백질과 다당류, 미네랄 등 단순한 몇 가지 기본 물질로 이뤄진 복합소재를 만들면 그만큼 재활용이 훨씬 쉬워진다는 것이다. 여러 화학물질을 쓰는 기존 복합소재의 화학적 복잡성을 낮추고 생체의 기능성 구조의 복잡성을 모방하는 방식이다. 에더 연구원은 단단한 이빨과 유연한 피부로 이뤄진 오징어의 빨판을 일례로 소개했다.

 

이언 킨로크 영국 맨체스터대 교수는 탄소나노튜브와 그래핀 등 차세대 탄소복합소재로 주목받는 소재들의 한계와 가능성을 짚었다. 탄소복합소재는 열, 방사선 등을 차폐하는 소재로 각종 산업은 물론이고 국방, 우주 개발 등에도 폭넓게 활용되고 있다. 그러나 킨로크 교수는 “높은 강도와 낮은 밀도, 높은 전기전도도를 가진 탄소나노튜브와 그래핀의 경우 지난 20여 년의 노력에도 불구하고 대부분 실용화되지 못했다”며 “다른 소재가 가진 단점을 보완하는 방식으로 활용한다면 적용 가능한 분야가 매우 많을 것”이라고 밝혔다.

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