신소재공학과 21학번 김주호, 기계공학전공 22학번 오채린, 스마트드론공학과 22학번 기한결 학생(지도교수 남영우)이 지난 8월 28일 한국교통대학교 체육관에서 열린 2026년도 항공우주시스템공학회 제8회 전국 대학생 캡스톤디자인 경진대회에서 LIG Defense&Aerospace 캡스톤디자인상을 받았다. 숙명여자대학교 첨단소재·전자융합공학부 강소은 학생도 팀에 함께 참여했다.

  수상작은 eVTOL 배터리를 감싸는 보호 구조물, 즉 배터리 인클로저에 쓸 새로운 복합재를 만들고 성능을 검증한 연구다.

  UAM과 eVTOL이 미래 이동수단으로 주목받으면서, 항공기 배터리를 가볍게 만들면서도 안전하게 지키는 일이 중요한 기술 과제로 떠올랐다. 배터리 인클로저는 비행 중 배터리 온도가 걷잡을 수 없이 치솟는 열폭주와 화재로부터 배터리를 보호해야 하고, 동시에 고집적 전장부품에서 발생하는 전자기 간섭을 차단할 수 있어야 한다.

  그동안 쓰인 금속 인클로저는 튼튼하고 전자파도 잘 막지만, 무겁다는 한계가 있었다. 대신 열경화성 복합재(한 번 굳으면 다시 녹지 않는 수지에 섬유를 넣어 강화한 소재)를 사용할 수 있지만, 이 경우 사용 후 재활용이 어렵다는 문제가 남는다.

  학생들은 세 가지 재료를 조합해 이 문제에 접근했다. 열을 가하면 결합 구조가 다시 배열돼 재가공이 가능한 비트리머(Vitrimer) 수지, 불이 쉽게 번지지 않도록 돕는 인 계열 난연제 DOPO, 그리고 전자파를 막아 주는 니켈 도금 유리섬유다. 열경화성 수지의 단단함과 열가소성 수지의 재가공성을 함께 갖춘 비트리머를 기반으로 삼아, 난연성과 전자파 차폐, 재활용 가능성을 한 소재 안에 담는 것이 목표였다.

  제작한 복합재는 소재의 화재 안전성을 평가하는 UL-94 수직 연소 시험에서 V-0 등급을 받았다. 4~18GHz 대역에서는 20dB 이상의 전자파 차폐 성능을 확보해, 화재 안전성과 전자파 차단을 하나의 소재로 동시에 구현했다.

  재활용 가능성도 확인했다. 학생들은 THF(테트라하이드로퓨란)와 EG를 섞은 용매로 복합재를 부풀려 수지를 풀어내는 팽윤 공정을 거쳐 니켈 도금 유리섬유를 회수했다. 회수한 섬유에서 뚜렷한 구조적 손상이 관찰되지 않아, 강화재를 다시 사용할 수 있다는 점을 입증했다.

  이번 연구는 가벼움과 난연성, 전자파 차폐, 재활용 가능성이라는 네 가지 요구를 하나의 복합재 시스템으로 함께 충족할 수 있음을 보여줬다. 특히 용매를 이용해 강화재를 회수·재사용하는 길을 확인한 만큼, eVTOL을 비롯한 미래 항공 모빌리티용 친환경 복합재 개발에 활용될 것으로 기대된다.