1조원 투자 탄소섬유, 철 대체할 ‘차세대 산업의 쌀’

철보다 가볍고 튼튼하고 부가가치도 높아

성상영 기자 | 기사입력 2019/08/21 [15:37]

1조원 투자 탄소섬유, 철 대체할 ‘차세대 산업의 쌀’

철보다 가볍고 튼튼하고 부가가치도 높아

성상영 기자 | 입력 : 2019/08/21 [15:37]

효성, 24천 톤 규모 공장 건립

활용도 높아 수백 배 부가가치 있다

정부 수소경제사회이끌 핵심 소재

우주·항공에 이어 자동차로 수요 확산

 

효성이 지난 201조원을 투자해 글로벌 톱3 탄소섬유 기업으로 도약하겠다는 계획을 발표하면서 탄소섬유가 새삼 주목받고 있다. 효성은 이날 전북 전주 효성첨단소재() 전주공장에서 문재인 대통령과 정부 관계자가 참석한 가운데 탄소섬유 신규투자 협약식을 개최했다.

 

효성에 따르면 지금의 연간 생산량 2000톤 규모 1개 라인의 공장을 오는 2028년까지 연산 24000, 10개 라인으로 늘린다. 단일 규모로는 세계 최대로 1차 증설이 완료되는 20202월 연산 2000톤 규모의 라인이 추가로 가동된다. 2028년에는 현재 2%에 불과한 글로벌 시장 점유율을 10%까지 끌어올린다는 밑그림이다.

 

세계 탄소섬유 시장은 일본 기업이 60%를 차지하고 있다. 우리나라는 미국, 중국, 일본 등에 이은 세계 7위 탄소섬유 소비국으로 국내 수요의 대부분을 일본으로부터 충당했다.

 

▲ 문재인 대통령이 지난 20일 전북 전주 덕진구 효성첨단소재(주) 전주공장에서 열린 탄소섬유 신규 투자 협약식에 참석해 축사를 하고 있다. (사진제공=청와대)

 

문재인 대통령은 이날 협약식에서 축사를 통해 탄소 소재 자급화의 의미가 매우 크다라며 수요기업과 공급기업, 정부가 힘을 합하고 클러스터에서 산학연 간 시너지 효과가 발휘된다면, 머지않아 우리가 세계시장에서 앞서갈 수 있을 것이라고 강조했다.

 

주원료인 탄소를 석유에서 비교적 쉽게 추출할 수는 있지만, 이를 머리카락 굵기 10분의 1 정도인 0.005~0.01mm의 섬유로 만드는 게 어렵다. 게다가 국가 전략품목인 탓에 기술 이전도 되지 않았다효성과 전주시는 2008년 탄소섬유 개발에 본격적으로 뛰어들어 2011년 독자기술로 탄소섬유를 만드는 데 성공했다. 효성첨단소재는 20135월 전북 전주 덕진구 첨단복합산업단지에 지금의 공장을 지었다.

 

만드는 방법에 따라 탄소섬유는 크게 팬(PAN)계와 피치(PITCH)계로 나뉜다. 효성첨단소재에서 생산되는 탄소섬유는 팬계다. 팬계 탄소섬유를 만들기까지는 중합-방사-소성 과정을 거쳐야 한다. 아크릴나이트릴을 중합, 방사해 얻은 팬 섬유를 섭씨 1200도 이상 고온에서 산화 및 탄화시켜 탄소 성분만 남긴다.

 

탄소섬유는 향후 철을 대체할 차세대 산업의 쌀이라는 별명을 갖고 있다. 그만큼 장점이 많고 쓰임새가 크다는 뜻이다.

 

탄소섬유는 원사에 탄소가 92% 이상 함유된 섬유다. 철에 비하면 무게는 4분의 1밖에 되지 않으면서 강도는 10배나 된다. 7배의 탄성을 가진 데다 쉽게 부식되지 않고 열에도 잘 견딘다. 강한 소재는 무겁다는 그간의 인식을 뒤바꾼 꿈의 신소재로 불리는 이유다.

 

지금까지 탄소섬유가 주로 사용된 곳은 우주·항공 분야다. 가벼우면서 단단한 특성 때문에 항공기의 1·2차 구조물과 로켓·위성 동체 및 부품에 사용됐다. 방산 분야에서도 전투기와 미사일을 만드는 데 쓰이고 있다.

 

▲ 효성첨단소재(주)의 팬(PAN)계 탄소섬유 제조 과정. (사진제공=효성)

 

실생활에서도 스포츠·레저 활동과 관련해 자주 쓰인다. 골프 샤프트와 테니스 라켓, 스노우보드, 서핑보드, 요트·보트 선체에 탄소섬유가 들어간다. 흔히 카본 소재가 쓰였다고 말하는 낚싯대는 탄소섬유로 만들어진 것이다.

 

앞으로는 자동차 산업에서 탄소섬유의 수요가 폭발적으로 늘어날 것으로 예상된다. 탄소섬유로 차체를 만들면 경량화에 따른 연비 개선과 더불어 강성이 높아지는 이중의 효과를 얻을 수 있다. 이 밖에 드라이브 샤프트와 휠, 브레이크 디스크, 브레이크 패드 등에도 쓰일 수 있다.

 

특히 현 정부가 추진하는 수소경제사회에 탄소섬유가 제 역할을 할 것이라는 기대가 크다. 정부가 지난 1월 발표한 수소경제 활성화 로드맵의 핵심은 수소전기자동차다. 수소전기차에서 여느 부품 못지않게 중요한 게 수소연료탱크다. 수소의 안전한 저장과 운송, 이용을 위해서는 일반 공기의 수백 배 고압을 견뎌야 하고, 경량화까지 고려하면 탄소섬유가 필수다. 지난해 1800대 수준이던 수소전기차 시장 규모를 202281000, 2040년에는 약 640만 대까지 키운다는 게 정부의 계획이다.

 

뿐만 아니라 산업 전반에서 철의 대체재로 활용될 수 있다. 에너지는 물론 전자·기계, 건축, 심지어 의학 분야에도 탄소섬유를 적용하는 연구가 진행 중이다. 쉽게 마모되지 않고 부식에 강해 이미 의족에 사용되고 있고, 인공뼈와 인공장기에도 쓰일 전망이다.

 

문화저널21 성상영 기자

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