날씨가 많이 풀려 하나, 둘 얇은 옷으로 갈아입곤 합니다. 이런 날씨엔 밖에 나가 자전거를 타며 나들이를 즐기는 것도 좋은 방법인데요. 특히 요즘 자전거 중에 한 종류는 ‘이 소재’로 만들어져 가지고 다니기에 정말 가볍습니다.
그런데 ‘이 소재’… 자전거가 아니라 다른 곳에서도 많이 사용되고 있는 신소재라고 하는데요! 어떤 소재인지 함께 알아볼까요?
이 소재의 정체는 바로 ‘카본(carbon)’입니다. 카본이란 말은 탄소를 칭하는 영어 단어인데요. 흔히 카본이라 부르는 소재는 탄소 기반의 소재를 뜻합니다. 탄소는 원자 번호 6번으로 단단한 강도를 가지고 있기로 유명한데요.
탄소로만 이루어진 것 중 대표적인 건 다이아몬드입니다. 다이아몬드는 지하 150km 아래에서 매우 높은 온도와 압력에 의해 만들어졌기 때문에 자연에서 단단한 광물 중 하나로 불리죠.
그렇다면 우리가 흔히 말하는 카본 소재는 무엇일까요? 바로 카본을 섬유 형태로 만든 카본 섬유를 말하는 것입니다. 이 카본 섬유를 사용해 우리는 자전거를 만드는 것이죠. 카본 섬유의 특징으로는 실로 짠 듯한 무늬가 있습니다.
이 섬유는 카본 원소와 마찬가지로 높은 강도를 가지고 있으며 밀도가 낮아 무게가 비교적 가볍습니다. 또한 내열성과 전기전도성도 우수한 소재입니다.
다양한 장점이 있는 카본 소재는 산업 곳곳에서 핵심적인 역할을 하고 있는데요. 대표적으로 항공우주 분야에서 많이 사용됩니다. 강도와 안전성이 우수하기 때문에 항공기 동체와 날개 무게를 줄여 연료 효율성과 비행 성능을 높일 수 있습니다.
보잉 항공기의 일종은 전체 구조의 약 50% 이상을 카본 소재로 바꿔 연료 소모를 약 20% 정도 줄였죠. 또한 로켓 부품에도 자주 사용되곤 합니다.
카본 소재를 생산하거나 폐기하는 과정에서 이산화탄소(CO₂)가 배출될 수 있다고 하는데요. 이산화탄소는 대표적인 온실가스라고 불립니다. 이 이산화탄소가 대기 중에 많이 모이게 되면 지구온난화를 유발하는데요. 지구온난화가 일어나면 대기의 기온이 상승해 해수면 또한 상승하며 폭염과 폭우가 지속되죠.
하지만 장기적으로는 카본 소재가 재생에너지 설비 부품 등에 사용되어 이산화탄소 배출을 감소시키는 효과가 있다고 합니다. 카본 소재로 만들어진 자동차 부품 또한 가벼워서 연비를 향상시킬 수 있다고 하는데요.
최근에는 재활용이 가능한 카본 소재도 만들어지고 있습니다. 재활용 카본 섬유(rCF)는 폐기된 탄소 섬유를 가공하여 다시 사용할 수 있게 만든 것이라고 하는데요.
이 방법의 핵심 요소는 바로 아미노산 속 글라이신이란 원자입니다. 글라이신을 이용하면 탄소 섬유를 분리시킬 수 있다고 하죠. 이렇게 분리되어 재활용한 카본 소재는 전기 전도성이 더 우수해졌다고 하니 신기하지 않나요?
이렇게 기술의 발전과 환경을 생각한 다양한 시도들이 이어지고 있는 만큼, 앞으로의 카본 소재는 단순한 경량화 소재를 넘어서 친환경과 지속 가능성을 아우르는 소재가 될 것 같네요~
우리 일상 속 자전거부터 하늘을 나는 항공기, 우주를 향한 로켓까지! 카본 소재는 다양한 곳에서 활용되곤 하는데요. 이처럼 빠르게 변화하는 시대 속에서, 작지만 강한 소재가 어떻게 미래를 바꿔갈지 지켜보는 것도 기대가 됩니다.
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