아라미드 소개

아라미드 섬유는 방향족 및 아미드 그룹으로 구성된 선형 고분자입니다. 뛰어난 기계적 특성뿐만 아니라 안정적인 화학 구조와 이상적인 기계적 특성을 지니고 있습니다.

이러한 특성 덕분에 아라미드 섬유는 초고강도, 높은 탄성률, 고온 저항성, 내산성 및 내알칼리성, 경량성, 내마모성 등 수많은 장점을 갖습니다.

일반적인 연성 고분자의 분자 사슬과는 달리, 아라미드 섬유의 주 사슬 구조는 벤젠 고리의 파라 위치를 기반으로 하여 막대 모양의 분자 구조를 형성합니다.

이러한 독특한 분자 구조로 인해 분자 사슬 부분이 내부 회전을 하기 어려워 선형의 견고한 구조를 나타냅니다.

아라미드 섬유는 코어-시스 구조, 아결정 구조, 미세섬유 구조 등 다양한 초분자 구조를 나타낸다. 섬유 시스(외피)의 결정성은 코어(핵)보다 낮으며, 시스의 두께는 섬유 종류와 방사 공정에 따라 달라지는데, 일반적으로 0.1μm에서 1μm 범위이다. 

중심부는 섬유 축을 따라 배열된 단결정으로 구성되며, 외피보다 배향 정도가 약간 낮습니다. 섬유 내 분자들은 세로 방향으로는 섬유 축과 거의 평행하게 배열되어 있는 반면, 가로 방향으로는 수소 결합 시트와 평행하게 방사형으로 배열되어 있습니다.

반면, 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드)(PMTA) 섬유로 대표되는 메타 아라미드는 분자 사슬 내 공유 결합의 공액 효과가 없어 분자 사슬 내 회전 위치 에너지가 낮습니다. 이러한 고분자 사슬은 파라 아라미드보다 유연하며, 섬유의 결정성 또한 낮습니다.

아라미드 섬유의 응용 분야

파라아라미드 섬유는 뛰어난 방탄 성능을 바탕으로 군사 방호 분야에서 중요한 역할을 하며, 탄소 섬유, 유리 섬유 등과 혼합하여 복합 재료의 보강재로도 자주 사용됩니다.

고도로 섬유화된 아라미드 펄프는 높은 비표면적, 독특한 인장 강도 및 낮은 밀도 특성을 지니고 있어 수지, 고무 및 기타 매트릭스의 이상적인 보강재입니다.

메타아라미드 섬유의 응용 분야는 이러한 섬유로 만든 직물이 제조, 군사, 소방 및 모터스포츠와 같은 산업에서 중요한 역할을 한다는 것을 의미합니다.

요약 및 전망

아라미드 강화 파이프는 석유 및 가스 파이프라인 분야에서 상당한 이점을 입증했으며, 기존 강철 파이프를 효과적으로 대체하여 부식으로 인한 누출을 방지합니다. 또한 가벼운 무게 덕분에 운송 및 설치가 간편합니다.

우리나라 아라미드 기업의 미래 기술 연구 개발은 다음과 같은 측면에 집중될 것입니다. 공중합 개질을 통한 아라미드의 성능 향상, 가공 및 생산 조건 최적화, 섬유 비용 절감; 그리고 표면 개질, 혼합 섬유 및 새로운 성형 기술을 통해 아라미드를 다양한 응용 분야에 적용할 수 있도록 하면서 성능을 향상시키고 응용 비용을 절감하는 것입니다.