[첨단기술 따라잡기]초경량-고강도 탄소섬유 복합재료

탄소섬유로 용기를 감싼 모습.

골프 천재 타이거 우즈의 샷은 낮은 고도로 강하게 날아가는 미사일 같다고 해서 ‘스팅어 샷’으로 불린다. 그런데 모양만 그런 것이 아니라 실제로도 군사기술이 골프에 적용되고 있다. 최근 골프채에 많이 사용되고 있는 탄소섬유 복합재료가 그것.

탄소섬유 복합재료는 탄소섬유와 플라스틱을 함께 섞은 것을 말한다. 플라스틱은 금속에 비해 탄성이 월등하지만, 어느 한계를 넘으면 잘 부러지는 단점이 있다. 이를 보강하는 것이 일반적인 금속재보다 훨씬 가벼운데다 강도는 뛰어난 탄소섬유. 마치 철근 콘크리트와 같은 원리로 여기서는 탄소 섬유가 철근 역할을 한다. 골프채 외에도 흔히 카본 낚시대로 불리는 고탄력 낚시대, 테니스 라켓, 경주용 자전거, 양궁 및 스키장비 등에 이 소재가 널리 이용되고 있다.

탄소섬유 복합재료는 원래 군사용, 항공우주용으로 개발됐다. 일반적으로 항공기의 동체나 날개에는 고강도 알루미늄 재료를 사용했으나 탄소섬유 복합재료는 강도는 비슷하면서 훨씬 가볍기 때문에 연료소비를 줄일 수 있고 조종성도 증가된다(우주왕복선의 앞부분과 날개부위에도 이용됐다).

또 아프가니스탄에서도 맹위를 떨친 미 공군의 F117 스텔스 폭격기의 외형은 대부분 탄소섬유 복합재료로 만들어진 것으로 알려져 있다.

국내에서는 KT-1 훈련기의 보조날개, 최근 공개된 고등훈련기 T-50의 수평꼬리날개 등에서 기존의 알루미늄 재료를 대체하고 있다. 민간 항공기의 경우 에어버스(A320)의 꼬리날개 승강타에 들어가 있다. 최근 한국기계연구원은 내년 발사 예정인 국산 과학로켓 추진체의 가압탱크를 탄소섬유 복합재료로 만들고 있다. 가압탱크는 고압의 헬륨으로 추진체의 연료를 밀어주는 역할을 한다.

<이영완동아사이언스기자>puset@donga.com