무기질 바인더와 유리섬유의 복합체, 무독성·무연·무석면 특징 불연 내장재에 적용, 우주항공용 내열소재로도 적합, 관련업계 ‘주목’ 모노세라피아(주)(대표이사 이미영)와 한양대 세라믹공정연구센터(소장 오근호 교수)는 최근 2년간의 산학공동연구를 통해 무독성·무연·무석면의 특성을 갖춘 불연소재 Green Composite(GC)의 개발에 성공하여 관련업계와 학계의 주목을 받고 있다. 최근 대구 지하철 화재 등으로 불연소재에 대한 관심이 급증하고 있는 가운데 개발된 GC는 모노세라피아에서 자체개발한 무기질 바인더와 유리섬유의 복합체로 이루어진 고내열성 무기질 복합재료이다. GC의 제조공정은 크롬-알루미늄-인산염 고착제를 비롯하여 내구성의 가루구성물로 선형짜임의 알루미노보로실리케이트 직물 강화물에 도포하여 약 200℃의 저온에서 가압하는 방법으로 이루어진다.(그림 참조) 이 재료는 유기물 수지를 접착제로 사용한 기존의 유·무기복합 불연소재와는 비교할 수 없을 정도로 불연성능이 뛰어나다고 한다. 또한 화재시 유독가스와 연기 발생을 원천적으로 방지할 수 있는 구조로 이루어져 있어 화재에 의한 피해를 방지하는 효과가 우수하다. 현재 불연소재로 사용되고 있는 유·무기 복합 불연소재는 실질적으로 불에 타지 않는 것이 아니라 몇 분 정도 견디는 수준이므로 대구 지하철 화재처럼 1000℃정도의 고온에서는 기능을 발휘하기 힘들 뿐 아니라 유독가스의 발생도 막기 어렵다. 이에 비해 GC는 위생-화학적(Sanitary-Chemical)연구, 독물학적(Toxicological)연구, 화재 위험성(Danger in Fire)평가(가연성 측정, 연기발생 능력, 불꽃 확산 실험) 등의 자체 실험을 통해 1200℃에서 최고 1600℃까지 장시간 사용이 가능하고 화재시에도 유독가스와 연기 발생이 전혀 일어나지 않는다는 것을 확인했다고 이 회사의 관계자는 밝혔다. 또한 강도(굽휨강도 약 150MPa)가 우수하고 전기절연성과 열에 대한 단열성도 우수하여 어떠한 화재나 극한 상황에도 인명과 재산, 환경 피해를 최소화할 수 있다는 특징을 갖추고 있다. 그 동안 세라믹 재료는 금속이나 플라스틱에 비해 열적, 전기적, 화학적으로 우수한 특성을 가지고 있음에도 불구하고 취성이 높고 가공이 어려우며 소성온도가 높아 비용과 시간이 많이 소요되는 단점으로 인해 사용영역이 제한되어 왔다. 그러나 모노세라피아에서 개발한 GC는 세라믹 재료이지만 200℃이하에서 제조되면서도 기존 세라믹의 단점을 극복하여 대형화와 다양한 형상의 제조가 가능하다. 또한 건자재나 방음재로 사용되고 있는 석면의 대체재로서 사용도 가능하며 석면의 대체재로 사용될 경우 산업적인 측면이나 환경 개선 효과가 매우 클 것으로 기대되고 있다. 1200℃~1600℃에서 장시간 사용 가능 유독가스·연기발생 전혀 없는 것 실험 통해 입증 특히 GC는 건축물, 전동차, 선박, 항공기 등의 내장재와 천장재, 기름과 가스 추출과 공정 시설물의 열 및 화재 방지용 무독성 패널, 고온하에서 전기 절연성을 요하는 내화 전기 절연체 등 다양한 산업 분야에 적용이 가능할 것으로 전망된다. 한편 모노세라피아에서는 이번에 개발된 GC가 우주항공용 내열소재로서도 매우 적합한 재료라고 밝히고 있다. 21세기 항공우주기술의 발전과 함께 초경량 초내열 특성을 가진 재료 개발이 활발해졌으며 특히 탄소재료에 탄소섬유가 보강된 복합재료, 탄화규소에 탄소섬유가 보강된 복합재료, 탄화규소 섬유가 보강된 탄화규소 세라믹 복합소재 등이 개발되었다. 그러나 이들 탄소복합소재의 경우 비산화 분위기에 한정되며 400℃이상에서는 탄소와 산소가 반응하여 산화되는 문제점을 갖고 있다. 따라서 내산화성 향상기술과 비용 절감을 위한 획기적인 공정 개발이 중요한 과제로 떠오르고 있는 실정이다. 이러한 상황에서 모노세라피아에서 개발한 GC는 Green Binder 수지의 독특한 특성으로 인해 제조공정 시간을 1~2개월에서 12시간으로 단축할 수 있으며 유리섬유의 종류에 따른 다양한 형상과 특성 제어가 가능하여 우주항공 분야의 핵심기초소재로 사용이 가능하다는 것이다. 이 회사의 이미영 대표이사는 “최근 들어 환경과 안전에 대한 중요성이 부각되면서 각종 공공건물과 전동차에 대한 불연성 내장재의 사용의무화와 석면사용에 대한 규제강화 등이 법제화 될 것으로 예상되고 있는 가운데 GC의 개발은 산업 전반에 걸쳐 많은 영향을 줄 것으로 보인다. 또한 선진국과 큰 격차를 보이고 있는 국내의 항공우주 초고온 재료 개발에도 기여할 것으로 예상된다”며 “앞으로 산학공동연구결과를 개선, 발전시키고 한양대 세라믹공정연구센터와의 지속적인 연구를 통해 양산체제를 완성하여 화재로 인한 피해를 최소화하는데 작은 밑거름이 되도록 할 것”이라고 포부를 밝혔다. 문의)032-446-5494, jookyung@empal.com) 朴美善 기자