첨단 소재, 항공우주 부품, 방탄 소재로 쓰이는 탄소나노섬유를 북한이 개발하고 있는 것으로 알려졌다.

대북 소식통에 따르면 북한 김일성종합대학은 10월 7일 홈페이지 올린 글을 통해 탄소나노섬유를 연구, 개발하고 있다고 밝혔다.

김일성종합대학은 탄소섬유가 높은 역학적 세기와 탄성률, 우수한 전기 및 열전도성 그리고 높은 피로세기와 부식저항성을 가지고 있어 항공우주공업을 비롯한 중요 공업부문들에서 섬유복합재료로 널리 이용되고 있다고 설명했다.

대학은 전통적인 탄소섬유가 섬유직경이 대체로 5~20㎛범위에 있으며 폴리아크릴로니트릴(PAN)과 같은 전구체섬유를 탄화시켜 만들고 있다고 지적했다. 그리고 섬유직경이 1㎛이하인 탄소나노섬유는 탄소섬유가 가지고 있는 성질 이외에도 높은 비표면적을 가지고 있어 나노재료로서의 독특한 기능들을 나타내게 되며 초고용량 축전지와 리튬이온충전지의 전극재료, 촉매담체, 수감재료, 분리흡착재료로 널리 응용되고 있다고 설명했다.

현재 탄소섬유는 대부분 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 습식 혹은 건식방사하고 그것을 연신, 안정화, 탄화해 제조하지만 연속의 탄소나노섬유는 일반 방사법으로는 제조할 수 없고 정전기 방사법으로 제조해야 한다고 대학을 지적했다.

대학은 분자량이 15만g/mol의 PAN분말을 디메틸포름아미드(DMF) 용매에 풀어 방사액을 제조하고 주사펌프의 노즐과 수집기 사이(거리 15~20cm)에 18~20kV의 직류고전압을 걸어주어 정전기 방사해 섬유직경이 500nm정도인 중합물나노섬유막을 얻었다고 밝혔다. 이 막에 장력을 조성하고 250~280℃에서 산화시켜 안정화 된 나노섬유막을 얻었다는 것이다.

대학은 안정화 된 나노섬유막을 진공배기하고 질소기체를 주입한 탄화로에서 1000℃로 10~20min 가열해 탄화시켰다고 밝혔다. 이때 탄소 원소를 제외한 나머지 원소들은 분해돼 빠져나가며 그라펜 구조의 결정화가 진행된다는 것이다. 이렇게 얻어진 탄소나노섬유의 평균직경은 300nm정도였다고 한다.

또 대학은 탄소나노섬유막을 600℃의 수증기 속에서 활성화시켜 비표면적이 900m2/g이상인 섬유막을 얻었는데 이것은 활성탄을 대신하는 분리흡착재료로, 초고용량 콘덴서의 전극 재료로 이용할 수 있다고 설명했다.

대학은 이같은 탄소나노섬유 개발이 김정은 국무위원장의 뜻이라고 해석했다. 대학에 따르면 김 위원장은 “정보기술, 나노기술, 생물공학을 비롯한 핵심기초 기술과 새 재료기술, 새 에너지기술, 우주기술, 핵기술과 같은 중심적이고 견인력이 강한 과학기술분야를 주타격 방향으로 정하고 힘을 집중해야 한다”고 지적했다는 것이다. 이에 따라 북한은 앞으로 다양한 기술 개발과 소재 자체 개발에 노력할 것으로 예상된다.

강진규 기자  maddog@nkeconomy.com