KAIST, 초고강도 전도성 탄소 나노 튜브 섬유 합성 기술 개발

KAIST는 5월 11일 "신소재공학과 홍순형 교수와 화학과 이해신 교수, 생명과학과 고故 박태관 교수로 구성된 공동 연구팀이 자연계의 홍합 족사 구조를 모방해 탄소 나노 튜브를 기반으로 한 초고강도 전도성 섬유 제조 원천 기술 개발에 성공했다"라고 밝혔다.

탄소 나노 튜브는 1991년 일본의 이지마 교수(현 성균나노과학기술원장)가 발견한 후 우수한 전기적·열적 그리고 기계적 특성으로 차세대 신소재로 각광 받았으나, 길이가 수 나노미터 수준으로 미세해 산업용 제품으로 응용하는 데 어려움이 따랐다. KAIST 연구팀은 이러한 난제를 자연계 홍합 족사 구조에 착안해 해결했다. 홍합 족사에는 콜라겐 섬유와 Mefp-1 단백질이 가교 구조(cross-linking structure)로 결합돼 있다. 이 Mefp-1 단백질속에는 카테콜아민이라는 성분이 있어 콜라겐 섬유끼리 강하게 결합한다. 연구팀은 고강도 탄소나노튜브 섬유가 콜라겐 섬유 역할을, 고분자 구조 접착제가 카테콜아민과 같은 역할을 하도록 했다. 그 결과 길이가 길고 가벼우며 끊어지지 않는 초경량 초고강도 탄소 나노 튜브 섬유를 개발했다.

KAIST 홍순형 교수는 "개발한 탄소 나노 튜브 섬유는 기존 구조용 탄소강에 비해 강도를 3배 이상 향상한 차세대 초경량 초고강도 고전도성 신소재다"면서, "앞으로 방탄 소재, 인공 근육 소재, 방열 소재, 전자파 차폐 소재, 스텔스 소재 및 스페이스 엘리베이터 케이블 등 다양한 산업계에 응용이 가능하다"라고 말했다. 아울러 "새로운 나노 융합 소재 산업의 기술 혁신을 이룰 것이다"라고 덧붙였다.

※ 탄소 나노 튜브 섬유 : 탄소의 동소체로 탄소원자 하나가 주위의 다른 탄소원자 3개와 sp2 결합을 하여 육각형 벌집무늬로 형성되어 원통형태로 직경이 대략 수 나노미터인 탄소나노튜브를 이어서 장섬유형태로 만든 신소재.

Mefp-1 : 홍합의 족사에 실처럼 보이는 홍합 접착 단백질로 카테콜아민의 가교를 통해 단단한 표면막을 형성함.

홍합 족사 : 홍합에 붙어 있는 실 형태의 물질로 단백질을 분해해 접착제를 만들어 바위 표면에 지지할 수 있게 함.

카테콜아민 : 분자 안에 카테콜의 구조를 같는 생체 아민을 통틀어서 말하며 도파민, 아드레날린 등 부신 수질 세포, 뇌 또는 말초 신경 세포에서 생합성 됨.