# 탄소섬유는 뭘까?
과연 탄소섬유는 무슨 비법으로 많은 사랑을 받는 소재가 되었을까요? 탄소섬유는 일반 섬유에 비하면 엄마 친구 아들처럼 부러운 장점이 많아요. 무엇보다 탄소섬유는 열과 충격에 강하며 화학약품의 자극에도 아주 잘 견디지요. 무게도 금속보다 가볍고 단단해서 응용할 수 있는 분야가 넓습니다.
# 탄소섬유, 플라스틱을 만나다!
탄소섬유와 환상의 커플을 이루는 건 바로 플라스틱! 둘이 만나 탄소섬유 복합재료가 태어난 지 벌써 반세기가 되어갑니다. 탄력적이면서도 강한 이 소재는 산업계 곳곳에서 러브콜을 받고 있습니다. 항공우주업계 등에 주로 쓰이며 군사 장비, 운동장비 소재로도 각광을 받고 있지요.
둘의 만남은 쉽지만은 않습니다. 먼저 탄소를 아주 가늘게 쭈욱~ 뽑아내야 하죠. 뽑아낸 실 같은 탄소를 짜서 천처럼 만든 다음 목적에 따라 플라스틱을 적절히 섞어요. 섞는 비율에 따라, 탄소비율이 크면 단단해지고 플라스틱 비율이 크면 탄성이 좋아집니다. 탄소섬유와 플라스틱을 섞어 만든 탄소섬유복합재료는 둘의 장점을 쏙쏙 뽑은 물질이죠. 플라스틱은 다시 원래의 형태로 돌아오는 탄성은 좋지만 과한 힘을 가하면 부러지지요.
이런 플라스틱의 단점을 보완해주는 게 단단하고 강한 탄소섬유로, 강도를 높입니다. 언뜻 보면 보통 플라스틱 같지만 이런 장점으로 몇 배 비싸도 사랑을 받고 있어요.
# 운동선수의 신기록 매니저
강도가 크면 마찰에 강하니 땅이나 얼음과 잦은 마찰을 일으키는 장비 만들기에 좋습니다. 알루미늄 같은 금속보다 가볍고 단단하다면 알루미늄의 역할을 대신할 수 있겠죠? 탱탱한 탄성력을 가졌으니 뭔가 튕겨내는 데도 제격이고요. 가벼워져 날렵하게 속도를 낼 수 있고 공기 저항도 적게 받는 운동 장비를 만들 수도 있죠.
그래서 테니스라켓, 골프채, 낚시대, 활, 스키장비 등에 이용된답니다. 신궁이 따로 없을 만큼 솜씨 좋은 우리나라 양궁선수들이 쏘아 날리는 활.
그래서 테니스라켓, 골프채, 낚시대, 활, 스키장비 등에 이용된답니다. 신궁이 따로 없을 만큼 솜씨 좋은 우리나라 양궁선수들이 쏘아 날리는 활.
과녁 중심을 날카롭게 파고드는 활에도 탄소섬유가 쓰입니다. 나이스샷~을 외치게 만드는, 쭉 뻗어나가는 골프공. 멋진 샷을 날리는 골프채에도 탄소섬유 복합재료가 쓰이고 있어요. 18홀을 돌아야 하는 골프. 가볍고 단단한 탄소섬유라면 더 좋은 기록을 낼 수 있고 가지고 다니기도 더 편한 골프채를 만들 수 있습니다.
깡! 하고 야구장에 시원하게 울려 퍼지는 홈런 볼의 소리. 소리의 주인공은 야구방망이. 이 역시 탄소섬유 복합재료로 만들 수 있습니다. 플라스틱을 섬유로 강화시킨 소재로 방망이를 만들면 나무보다 가격이 비싸긴 하지만 가볍고 부러지지 않는다는 장점이 있습니다. 밀도가 작은 나무 속에 플라스틱을 녹여서 나무를 강화한 방망이도 있는데 탄력이 너무 좋아서 프로야구 경기에서는 사용이 금지되었다고 합니다. 매번 홈런이 나오면 곤란하겠죠?
윔블던, 호주 오픈, 프랑스 오픈, US오픈 등 세계의 테니스 대회. 세계를 열광케 하는 대회들을 책임지고 있는 것도 탄소섬유 복합재료입니다. 처음에 테니스라켓도 나무로 만들었죠. 라켓의 줄은 동물의 내장을 이용해 만들었대요. 20세기 들어는 금속으로 만들다 지금은 탄소섬유와 세라믹, 티타늄 등으로 만들고 있어요. 강한 신소재들로 만든 라켓은 더 파워풀 해 졌고 박진감 넘치는 경기 진행의 1등 공신이 되고 있어요.
# 운동선수의 든든한 보호자
동네에 자전거 타러 나갈 때 잊지 말아야 할 것은? 바로 안전장비 입니다. 특히나 선두다툼이 치열하고 신기록을 위한 경쟁이 불붙은 스포츠 경기에서는 무엇보다 안전이 중요합니다. 무한도전에서 봤던 봅슬레이 경기를 떠올려 보세요. 머리 큰 정준하를 곤란하게 했던 헬멧. 그래도 쓸 수밖에 없었던 헬멧. 운동선수들을 사고에서 보호해 주는 주요한 장비이기 때문에 운동시 필수품이지요.
아차 하는 순간 레이스를 펼치던 봅슬레이가 전복되어버릴 수도 있지요. 이럴 때 강철 같은 단단함으로 선수를 보호하는 게 헬멧입니다. 그런데 헬멧이 정말 강철의 무게라면 목이 아프고 힘들어 경기 하기 정말 힘들 거예요. 그러니 강철보다 단단하면서 가벼운 탄소복합재료를 쓰지요. 곧 펼쳐질 2011년 동계올림픽에서 선수들의 기록뿐만 아니라 장비도 유심히 살펴 보세요. 곳곳에 탄소섬유 복합재료가 눈에 들어올 겁니다!
# 탄소섬유의 대를 이을 탄소나노튜브
다음 F1경기에선 탄소나노튜브로 만든 부품을 장착한 차가 엄청난 속도를 내고, 꿈의 신소재로 만든 스포츠 장비를 쓰는 선수가 신기록을 내며 1등을 할 지도 모릅니다. 스포츠계의 빅 스타 탄소섬유 복합체를 뛰어 넘는 다음 주자가 달려 오고 있거든요. 탄소나노튜브가 그 주인공으로, 탄소 6개로 만들어진 육각형이 연결되어 튜브 같아 보이죠.
이 신소재는 머리카락 굵기 10만 분의 1이라 ‘나노’ 튜브로 불립니다. 전기를 통하면 엄청난 빛을 내고 열을 전하는 능력도 구리처럼 뛰어납니다. 보통 탄소섬유는 쉽게 끊기지만 탄소나노튜브는 원래 형태 15%가 바뀌어도 견디죠. 그래서 꿈의 신소재라 불리며 산업 각 분야에서 캐스팅 1순위로 꼽히지만 지금은 생산하는 비용이 너무 비싸서 일상적으로 쓰기는 힘듭니다.
그러나 지난 여름 국제학술지 ’Journal of Materials Chemistry’에 과학자들이 그래핀을 더 간단히 만드는 방법을 발견했다고 발표했어요. 이렇게 기술이 더 발달하면 적은 비용으로 많이 생산할 수 있게 되면 우리 생활 곳곳에서 만날 수 있을 거예요. 우리나라에서는 한화케미칼이 고강도의 나노탄소 소재인 그래핀을 상업화 하기 위해 미국 그래핀 생산업체의 지분을 인수하여 활발히 연구를 하고 있어요. 꿈의 신소재를 스포츠 경기와 일상에서 만날 날이 정말 머지 않은 셈입니다!
* 참고문헌 : 석유화학으로 만드는 세상 (한국석유화학공업협회 저), www.sciencedaily.com, Wiki.
