한국탄소산업진흥원(원장 방윤혁)과 한국과학기술원 전북분원(분원장 김진상) 연구진이 3년간의 공동연구로 목재와 결합 강도가 뛰어난 친환경 바이오 복합소재를 개발했다. 

천연목재 펄프에서 추출해 친환경 섬유로 잘 알려진 라이오셀(Lyocell) 연속섬유와 생분해가 가능한 PLA(Polylactic Acid)수지를 결합한 중간재에 목재를 결합해 별도의 접착제 없이도 우수한 물성을 갖는 친환경 소재를 만들어냈다. 

라이오셀 연속섬유는 우수한 인장특성과 촉감을 가질 뿐만 아니라 생산 공정에서 일체의 오염물질을 발생시키지 않고 사용된 용매 또한 재활용 가능해 친환경 소재로서 여러 분야에서 주목받는 소재다. 

유리섬유나 탄소섬유 등 높은 강도와 탄성을 가진 산업용 경량 복합소재들의 경우 자동차나 항공기 등의 구조재로 쓰이기 위해 열가소성수지를 활용하고 있으나 생분해가 어렵다는 단점이 있다.   

한국탄소산업진흥원 연구팀은 이러한 문제를 해결하고자 라이오셀 연속섬유와 생분해성 PLA수지를 균일 함침한 후 목재와 교차 적층함으로써 별도의 접착제 없이 원하는 형상 구현 및 열 성형이 가능하고 우수한 물성을 띈 복합재를 만드는데 성공했다. 

한국탄소산업진흥원 신뢰성 평가센터에서 이번 소재 관련 시험분석을 진행한 결과, ASTM D790 등 시험평가에서 목재 대비 약 3배 높은 굴곡강도와 2배 이상의 휨 탄성계수, 9배 이상의 높은 충격강도를 보였다. 

한국탄소산업흥원은 공주대학교 가구리빙디자인학과 학생들과 친환경 바이오 복합소재를 활용한 6점의 가구 제품 디자인에서부터 구조설계, 열성형 및 제작 전 과정에 걸쳐 함께했으며, 지난 21일 개최된 런던 디자인페어에서 선보였다. 

방윤혁 한국탄소산업진흥원장은 “라이오셀-PLA-목재 복합소재는 친환경 소재에 대한 시장의 요구를 충족시켜줄 수 있는 우수한 재료”라며, “개발된 기술을 토대로 목재뿐 아니라 종이 등 다양한 친환경 소재와의 융합 기술 개발을 이어나가고, 국내 산업의 이산화탄소 배출 저감 등 탄소중립 이행에도 적극 기여해 나가겠다”고 밝혔다.  /김옥기 기자