그래핀, 조용히 산업 현장 진입… 압도적 성능으로 정전기 방지 솔루션 혁신

산업용 화학 플랜트 운영자라면 저장 탱크 관련 사고의 약 10%가 서로 다른 소재가 상대 운동할 때 발생하는 정전하 때문에 일어난다는 사실을 알고 있을 것이다. 탱크 충전·방출 시나 내용물 혼합·교반 시 제품 이동, 특히 석유계 액체 관련 시 액체와 탱크 벽 사이에 정전하 발생 가능. 유리섬유 탱크 벽은 절연체 역할을 해 액체 내 정전하 축적 허용. '적절한' 대기 조건이면 발화 스파크 발생해 폭발로 이어질 수 있다.

이 잘 문서화된 위험을 해결하기 위해 유리섬유 탱크 제조사들은 역사적으로 수지 내 정전기 방지 필러(전형적으로 카본 블랙 또는 전도성 마이카)나 탱크 내벽의 카본 베일, 스테인리스 접지선 조합으로 정전하를 소산시켜왔다. 하지만 이런 필러 사용은 문제가 있다. 최대 30% 필러 비율이 필요해 유리섬유 웨트아웃(wetout) 어렵게 하고 수지 경화 속도 늦춤. 최적 효과 위해 카본 필러가 부품 전체에 균일 분산돼 전기적 불연속 없도록 해야 함. 완성 라미네이트 표면 크랙도 전기적 불연속 유발 가능.

OCSiAl(룩셈부르크 르데랑주, 미국 오하이오주 콜럼버스)은 다른 접근법을 제시한다. 자사 '튜볼(TUBALL) 그래핀 나노튜브'는 단일벽 탄소 나노튜브(SWNTs) 유형으로 저장 탱크 내외부 정전하 소산으로 ESD 보호 제공. OCSiAl 파트너 고객 중 하나는 기존 15% 전도성 카본 블랙을 단 0.5% '튜볼 매트릭스 204(TUBALL MATRIX 204)' 사전 분산 그래핀 나노튜브 농축액으로 대체. 습도와 무관하게 10⁶ Ω·cm 미만의 영구적이고 안정적인 체적 저항률 달성, 불량 분산 필러에서 가능한 '핫스팟' 없음. 게다가 카본 블랙 부재로 제품 색상 범위 확장 가능.

또 다른 OCSiAl 파트너는 고인화성 물질 보관 저장 탱크 라이닝용으로 정전기 소산 기능 갖춘 튜볼 기반 에폭시 코팅 시스템 출시. 이 제조사는 에폭시 시스템 내 30% 전도성 마이카를 단 0.3% '튜볼 매트릭스 201' 농축액으로 대체. 10⁶~10⁷ Ω·cm 사이의 안정적 체적 저항률 달성.

튜볼 SWNTs가 극미량으로 효율적이어서 첨가제 로딩 대폭 감소로 인한 전체 비용 절감 전망이 코팅 공급업체와 탱크 제조사 모두에 혜택이라고 OCSiAl은 말한다. 또한 카본 블랙 필러와 달리 튜볼 그래핀 나노튜브 농축액은 분진·먼지 없고, 극소량 적용으로 호스트 수지 기계적 물성에 최소 영향만 준다.