미국 사우스앨라배마대, MHP와 협력해 나사 지원 ZT-CFRP 복합소재 기술 상용화 추진

사우스앨라배마 대학(애틀랜타) 콩팅 팅 샤오 교수 연구진이 나사 지원으로 처음 개발된 ZT-CFRP라는 혁신적인 플라스틱 복합소재를 최근 개발했습니다. 이는 나노입자로 강화되고 카본 파이버로 보강된 소재입니다. 미국 국립과학재단(NSF) 지원을 받아 대학은 이 첨단 복합소재가 제공하는 잠재력을 완전히 활용하고 ZT-CFRP가 더 넓은 시장에 신속히 출시될 수 있도록 연구 파트너십을 구축했습니다.

사우스앨라배마 대학 외에도 다양한 분야의 5개 기업이 파트너십에 참여했는데, MHP(미국 조지아주 애틀랜타), 포르쉐 모터스포츠(미국 캘리포니아), UST 마미야(미국 텍사스주 포트워스), 헥셀(미국 코네티컷주 스탬포드), 도레이 복합소재 아메리카(미국 워싱턴주 타코마)입니다. MHP는 대학과 긴밀히 협력해 ZT-CFRP의 롤투롤 생산 공정 설계를 지원함으로써 이 협력에서 핵심 역할을 수행할 것으로 보입니다. 이는 대량의 소재를 저비용으로 생산할 수 있게 할 것입니다. 프로젝트는 2024년까지 ZT-CFRP를 시장에 출시하는 것을 목표로 합니다.

"우리 동료 세바스찬 키르제 박사가 사우스앨라배마 대학에서 박사 논문을 쓰며 이 새로운 흥미로운 복합소재 연구에 참여했습니다."라고 MHP 아메리카스 토비아스 호프마이스터 사장 겸 CEO는 설명합니다. "2020년 초 세바스찬이 MHP에 합류했을 때 그는 이 신기술을 우리에게 알리고 참여시켰습니다. 우리는 처음부터 이 복합소재가 상당한 잠재력을 가지고 있다고 확신했습니다."

특정 방향으로 배향된 나노입자로 강화되고 카본 파이버로 보강된 이 플라스틱 복합소재는 이 그룹의 다른 복합소재 소재들과 차별화되는 여러 특성을 가진다고 합니다. 카본 나노파이버가 지그재그 형태로 기존 카본 파이버 사이에 배열되어, 기계적, 전기적, 열적 하중이 복합소재 내 모든 방향으로 분산되는 직물을 형성해 소재의 전도성(특히 파이버 방향에 직교하는 방향)을 크게 높입니다. 대학에 따르면 이는 ZT-CFRP가 알루미늄보다 가볍고 강철보다 질길 뿐만 아니라, 기존 카본 파이버 강화 플라스틱(CFRP)보다 충격 손상 같은 기계적 힘에 훨씬 덜 취약함을 의미합니다.

ZT-CFRP는 프리프레그 롤 형태와 기존 프리프레그 소재를 최적화하거나 기계적, 열적, 전기적 연결성과 내구성을 개선해 두 소재를 접착 접합하는 데 사용할 수 있는 얇은 레진 필름 형태로 모두 제공될 예정입니다.

ZT-CFRP는 자동차, 우주, 골프 같은 스포츠 등 광범위한 잠재적 응용 분야를 연다고 합니다. "자동차의 경우 예를 들어 승객 안전을 높은 수준으로 보장하면서 동시에 중량을 줄여 에너지 소비를 줄이려 끊임없이 노력합니다."라고 세바스찬 키르제 박사는 설명합니다. "ZT-CFRP는 섀시 소재로 알루미늄을 대체할 수 있습니다. 이는 기존 CFRP로는 불가능했으며, 특히 열 하중이 증가하는 부품에서는 더욱 그렇습니다." 이 신소재는 우주선에도 유사하게 사용될 수 있습니다. 또한 골프 클럽이 이 소재로 더 가볍고 강력해질 것으로 기대됩니다. 키르제 박사는 다기능적 특성 덕분에 이 소재가 가능한 응용 분야의 확장된 스펙트럼을 가지며, 파트너들과의 협력 프로젝트 동안 탐구될 것이라고 덧붙였습니다.