[화학공학] 탄소나노튜브와 인공근육

1. 탄소나노튜브 개요

탄소나노튜브는 탄소 원자가 육각형 구조로 배열된 나노 크기의 튜브 형태의 물질이다. 1991년 일본의 이이다 히로시와 스기누라 무네히코에 의해 최초로 발견되었으며, diameter는 1나노미터에서 2나노미터 정도이고 길이는 몇 마이크로미터에서 수 밀리미터까지 다양하게 존재한다. 탄소나노튜브는 크게 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)와 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)로 나뉘며, 각각의 특성에 따라 다양한 분야에 활용된다. 이들의 구조적 특징은 높은 강도, 가벼운 무게, 뛰어난 전기전도성, 뛰어난 열전도성을 포함한다. 탄소나노튜브의 강도는 초당 충격 보강에 적합하며, 항복 강도는 60 GPa에 달한다. 또한, 무게 대비 강도는 강철보다 약 100배 높으며, 탄성률은 1 TPa로 강철(약 0.2 TPa)보다 훨씬 높다. 이로 인해 우주선 구조물, 고강도 복합재료 등에 적용되고 있으며, 세계 시장규모는 2023년 기준 약 45억 달러에 달한다. 전기 전도성은 은보다 뛰어나 일부 전극 소재로 활용되며, 신경망 센서, 투명 전극 등 첨단 기술에 적용되고 있다. 또한, 탄소나노튜브는 뛰어난 열전도성을 지녀 냉각소재로도 연구되고 있으며, 열전도도는 3500 W/m…