우주 방사선 막는 섬유 나온다

[아이뉴스24 정종오 기자] 우주비행사들은 우주 방사선 노출 위험에 주의해야 한다. 승무원과 의료계 종사자도 그렇다. 국내 연구팀이 우주 방사선을 막을 수 있는 섬유를 개발했다.

우리나라는 최근 한국형발사체 누리호 발사 성공, 새롭게 출범한 우주항공청 등으로 우주에 대한 관심이 높아진 가운데 공공분야뿐 아니라 민간에서도 우주여행 등의 우주 관련 산업에 대한 관심과 투자가 적극적으로 이뤄지고 있다.

실제로 우주 여행을 하는 경우 현실적으로 우주 방사선에 노출되는 것은 피할 수 없다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 기능성복합소재연구센터 김대윤 박사 연구팀은 우주 방사선에 포함된 중성자를 효과적으로 막을 수 있는 새로운 복합 섬유를 개발했다.

우주 방사선 속 중성자는 생명 활동에 부정적 영향을 미치고, 전자기기들의 오작동을 유발해 장기 우주 임무 수행에 큰 위협이 된다.

연구팀은 1차원 나노물질인 질화붕소나노튜브(BNNT, boron nitride nanotube)와 아라미드 고분자 간의 상호작용을 조절해 섞이기 어려운 두 물질을 완벽히 혼합할 수 있는 기술을 개발했다.

이렇게 안정화된 혼합 용액을 기반으로 최대 500℃에서 타지 않으면서 가볍고 유연한 연속 섬유를 제작했다.

BNNT는 기존에 활용되던 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)와 비슷한 구조를 가지나 격자 구조 내 다수의 붕소를 포함하고 있어 중성자 흡수력이 탄소나노튜브에 비해 약 20만 배 정도 높다.

개발된 BNNT 복합 섬유를 원하는 모양과 크기의 직물로 만들게 되면 그 자체로 방사선 중성자 투과를 효과적으로 차단할 수 있는 좋은 소재로 적용할 수 있다.

BNNT 복합 섬유를 우리가 일상적으로 착용하는 의복 형태로 적용하면 방사선에 쉽게 노출될 수 있는 승무원, 의료계 종사자, 발전소 근로자 등을 효과적으로 보호할 수 있다.

세라믹 성질을 지닌 BNNT의 특징으로 내열성도 뛰어나기 때문에 극한 환경에서도 사용될 수 있다. 우주용뿐만 아니라 국방·소방용으로도 활용이 가능하다.

김대윤 KIST 박사는 “이번에 개발한 기능성 섬유를 우리가 일상적으로 착용하는 의복 형태로 적용하면, 중성자 노출에 대한 최소한의 안전장치를 손쉽게 마련할 수 있다”며 “우리나라가 우주, 국방 분야에서 매우 빠르게 발전하고 있는 만큼 큰 시너지를 낼 것으로 판단된다”고 말했다.

이번 연구 성과(논문명: Spacesuit Textile from Extreme Fabric Materials: Aromatic Amide Polymer and Boron Nitride Nanotube Composite Fiber for Neutron Shielding and Thermal Management)는 국제 학술지 ‘Advanced Fiber Materials’ 최신호에 실렸다.