아라미드란 무엇인가?

아라미드는 1960년대 후반에 탄생한 새로운 첨단 합성 섬유입니다. 뛰어난 특성 덕분에 이상적인 방탄 소재 중 하나로 여겨져 왔으며, 보호 분야에서 우수한 응용을 이루어 왔습니다. 그렇다면 아라미드란 무엇이며, 왜 그렇게 강력한 방탄 성능을 지니고 있을까요? 그리고 우리 생활 속에서는 주로 어떤 용도로 사용될까요? 이러한 질문들에 대한 설명은 아라미드의 분자 구조와 방탄 원리에서부터 시작해야 합니다.

1. 아라미드의 분자 구조

아라미드는 원래 미국 듀폰(DuPont) 사에서 개발한 것으로, p-페닐렌디아민과 파라프탈로일클로라이드로 구성된 고분자 폴리머이며, 화학명은 폴리테레프탈로일 테레프탈아마이드입니다.

그 분자식은 (C14H10O2N2)n으로, 이는 C14H10O2N2가 합성 단위 역할을 한다는 것을 의미합니다. 이러한 단위들은 반복되어 연결되어 사슬을 형성하고, 이후에 수소 결합을 통해 서로 평행하게 배열되어 더 큰 네트워크를 구성하여, 이것이 바로 물질에 초고강도의 인장 강도를 부여합니다.

아라미드의 분자 구조는 그 물질이 높은 내열성과 내화성을 갖도록 하며, 녹는점은 무려 371도에 이릅니다. 또한 가볍고, 인장강도는 일반적으로 강철선보다 약 8배 정도 높습니다.

아라미드 섬유는 일반적으로 두 단계를 거쳐 제조됩니다.

1) p-페닐렌디아민과 페탈로일 염화물의 중합반응을 통해 폴리테레프탈로일 테레프탈라미드(PPTA)를 형성합니다.

2) 고분자 사슬을 용매에 녹인 후, 수소 결합을 통해 사슬들이 서로 연결되어 최종적인 섬유 구조를 형성합니다.

앞에서 언급한 바와 같이 세라믹이나 금속과 같은 단단한 방탄 소재와 달리 아라미드는 분자 내 화학 결합이 밀접하게 이루어져 있어 높은 강도와 우수한 인성 및 인장 저항성을 지닙니다. 충격이 발생할 경우 총알이 섬유층에 충돌하면서 생긴 힘은 인장력과 전단력으로 전달되며, 이 과정에서 총알이 가진 충격력은 탄착 지점 주변으로 분산되고 대부분의 운동 에너지가 소모됩니다. 아라미드는 보호 분야에 적용됨으로써 다양한 방탄 제품의 보호 성능을 크게 향상시키면서도 무게를 획기적으로 줄였으며, 이는 보호 기술 분야에서 큰 진전을 의미합니다.

1. 아라미드의 응용

뛰어난 내열성, 인장 저항성 및 고강도 덕분에 아라미드는 음료용 빨대, 안전 장갑, 선박 케이블, 레이싱 수트, 소방관용 열 보호복과 같은 다양한 생활용품 및 방탄 조끼, 경질 갑옷 플레이트, 군용 헬멧과 같은 방탄 장비 제조 분야에 널리 사용되고 있습니다. 아라미드의 활용은 우리의 삶을 크게 편리하게 만들었으며 제조 산업의 발전을 촉진해 왔습니다.

그러나 아라미드는 두 가지 치명적인 단점도 가지고 있습니다:

1) 자외선에 약함. 자외선에 노출되면 항상 성능이 저하됩니다.

2) 수분 분해가 쉬움. 건조한 환경에서도 공기 중의 수분을 흡수하여 점차 수분 분해됩니다.

따라서 아라미드 장비는 강한 자외선과 높은 습도의 환경에서 오랫동안 사용하거나 보관하지 않아야 하며, 그렇지 않으면 그 수명이 크게 줄어들 것입니다.

위에 아라미드에 대한 모든 설명이 있습니다. 만약 여전히 궁금한 사항이 있으시면, 문의해 주시기 바랍니다.