우주 여행 걸림돌 우주 방사선...BNNT 섬유로 막는다

- KIST, 우주 방사선에 포함된 중성자 차폐 섬유 개발

- BNNT(질화붕소나노튜브) 활용, 항공·우주·국방용 핵심 소재로 응용 기대

BNNT 복합 연속 섬유 개발. (자료제공: KIST)

한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록)은 기능성복합소재연구센터 김대윤 박사 연구팀이 우주 방사선에 포함된 중성자를 효과적으로 막을 수 있는 새로운 복합 섬유를 개발했다고 9월 2일 밝혔다. 

우주 방사선 속 중성자는 생명 활동에 부정적인 영향을 미치고, 전자기기들의 오작동을 유발하여 장기적인 우주 임무 수행에 큰 위협이 된다.

연구팀은 1차원 나노물질인 질화붕소나노튜브(BNNT, boron nitride nanotube)와 아라미드 고분자 간의 상호작용을 조절해 섞이기 어려운 두 물질을 완벽히 혼합할 수 있는 기술을 개발했다. 이렇게 안정화된 혼합 용액을 기반으로 최대 500 ℃에서 타지 않으면서 가볍고 유연한 연속 섬유를 제작했다.

BNNT는 기존에 활용되던 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)와 유사한 구조를 가지나 격자 구조 내 다수의 붕소를 포함하고 있어 중성자 흡수력이 탄소나노튜브에 비해 약 20만 배 정도 높다. 따라서, 개발된 BNNT 복합 섬유를 원하는 모양과 크기의 직물로 만들게 되면 그 자체로 방사선 중성자 투과를 효과적으로 차단할 수 있는 좋은 소재로 적용할 수 있다.

즉, BNNT 복합 섬유를 우리가 일상적으로 착용하는 의복 형태로 적용하면 방사선에 쉽게 노출될 수 있는 승무원, 의료계 종사자, 발전소 근로자 등을 효과적으로 보호할 수 있다. 또한, 세라믹 성질을 지닌 BNNT의 특징으로 내열성도 뛰어나기 때문에 극한 환경에서도 사용될 수 있다. 따라서, 우주용뿐만 아니라 국방·소방용으로도 활용이 가능하다.

KIST 김대윤 박사는 “이번에 개발한 기능성 섬유를 우리가 일상적으로 착용하는 의복 형태로 적용하면, 중성자 노출에 대한 최소한의 안전 장치를 손쉽게 마련할 수 있다”며 “우리나라가 우주 및 국방 분야에서 매우 빠르게 발전하고 있는 만큼 큰 시너지를 낼 것으로 판단된다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST K-Lab 사업과 중견연구자지원사업, 산업통상자원부 고성능탄소나노복합섬유개발사업, 국방부 국방특화연구실사업으로 수행됐다. 연구 성과는 국제 학술지인 ‘Advanced Fiber Materials’ 최신호에 게재됐다.

[Ceramic Korea (세라믹코리아)=이광호 ]