한국원자력연구원이 ‘전자선 경화 탄소섬유 강화복합소재’를 이용한 자동차 부품소재 기술 개발
경화 시간 10분 이내, 물성 강도 1 GPa 이상, 시제품 대비 무게 11% 감량

차세대 자동차 부품에 쓰이는 탄소섬유강화복합소재를 전자선을 이용해 단시간에 만드는 기술이 국내 연구진들에 의해 개발됐다.

8일 한국원자력연구원은 전북 정읍에 있는 첨단방사선연구소 방사선연구부가 ‘전자선 경화 탄소섬유 강화복합소재를 이용한 자동차 부품소재 기술’을 개발했다고 밝혔다. 한국원자력연구원은 이 기술을 ㈜엠에스오토텍에 이전하는 기술실시계약도 체결했다. 기술료 1억 원을 받는 조건이다.

일반적으로 탄소섬유 강화복합소재를 굳히는 방법에는 열경화와 상온경화가 있다. 섬유·플라스틱·경화제 등이 혼합된 액상 물질에 열을 가해 경화하면 3~4시간, 상온경화에는 3일 정도 걸린다. 원자력연구원이 개발한 기술은 자체 보유한 10 MeV(메가전자볼트)급 전자선가속기를 활용하면 경화공정시간을 10분 이내로 줄일 수 있다. 특히 3m 크기 대형 자동차 부품도 한 번에 처리할 수 있다.이번 성과는 연구원 방사선연구부 김현빈 책임연구원 등이 지난 2019년부터 과학기술정보통신부 방사선고부가신소재사업의 지원을 받아 추진한 연구 결과다.

김현빈 책임연구원은 “이번 소재는 잡아당기는 힘에 버티는 인장 강도와 꺾으려는 힘에 버티는 굴곡 강도 모두 1 GPa(기가파스칼) 이상으로, 시중 자동차 부품 소재와 유사한 수준”이라며 “개발 기술의 상용화를 목표로 ㈜엠에스오토텍, 고등기술연구원, 충남대학교와 협력해 시제품 제작, 금속접합 실험, 신뢰도 평가 등을 수행한 상태다”고 말했다.그동안 전자선으로 탄소섬유 강화복합소재를 경화하는 방식은 존재했지만, 금속을 대체할 수준으로 기계적 물성 강도를 높이는 것이 과제였다. 연구진은 전자선 조사 이전 단계에서부터 복합재료의 구성과 제조방법을 달리해 이 문제를 해결했다.

이남호 한국원자력연구원 첨단방사선연구소장은 “자동차 산업 외에도 항공·드론, 국방, 해양·선박 등 여러 산업 분야에 적용 가능한 소재 기술”이라며 “앞으로도 국민 일상에 와 닿는 방사선 기술 개발에 최선을 다하겠다”고 밝혔다.