우주·항공 소재 국산화에 성큼… 효성첨단소재, 초고강도 탄소섬유 개발

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우주·항공 소재 국산화에 성큼… 효성첨단소재, 초고강도 탄소섬유 개발

디지털데일리 발행일 2022-10-12 11:10:16

박기록

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효성첨단소재가 초고강도 탄소섬유를 개발하며 우주·항공 소재의 국산화에 한 걸음 다가섰다.

12일, 효성첨단소재는 인장강도 6.4㎬, 탄성율 295㎬ 이상 수준의 ‘H3065(T-1000급)’ 초고강도 탄소섬유 개발에 성공했다고 밝혔다.

이번 초고강도 탄소섬유 개발은 2017년 8월부터 산업통상자원부가 투자해 추진하는 국방과학연구소 민군협력진흥원 부처연계협력기술개발사업으로 시작해 5년 만에 거둔 성과라는 설명이다.

◆우주·항공·방산 등 다방면 활용 가능… 우주 산업 분야 개발 필수 소재

효성첨단소재가 그간 주력으로 생산해온 H2550(인장강도 5.5㎬, 탄성율 250㎬, T-700급) 탄소섬유는 강도가 철보다 10배 이상 높아 주로 ▲수소연료탱크 ▲전선심재 ▲태양광 단열재 ▲스포츠 등의 용도로 사용됐다.

이와 비교해 이번에 개발된 ‘H3065’ 탄소섬유는 강도가 철보다 14배 이상 높은 초고강도 특수 탄소섬유이며, 동급의 T-1000 탄소섬유는 보잉 등의 최신 항공기 동체 및 부품, 인공위성을 비롯한 우주발사체 등 우주항공 및 방위 산업에 다방면으로 활용되고 있다.

회사측에 따르면, 특히 초고강도 탄소섬유는 우주 산업 분야에서 우주발사체와 위성체 등의 개발에 필수적인 소재로 꼽히고 있다. 발사체의 알루미늄 등 기존 소재와 비교해 훨씬 가벼우면서도 높은 탄성과 강도를 지녀 발사체의 무게를 최대한 덜면서 높은 하중을 견디고 추진력을 높일 수 있기 때문이다.

이와 함께 탄소섬유를 적용한 발사체는 무게를 줄여 연료를 적게 탑재하는 만큼 탑재체 무게를 늘릴 수 있다는 장점도 있다. 최근 발사된 누리호에 탑재된 위성체를 보호하는 페이로드 페어링에 탄소복합재가 사용된 것이 대표적인 사례다.

또 방산 분야에서는 발사체에 탄소섬유 적용 시 경량화의 극대화가 가능해지며, 이를 통해 속도 및 사거리가 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것으로 알려졌다.

◆조현준 회장 “일본·미국에 이어 세계 3번째 개발”, “국내 탄소섬유 산업 발전에 기여할 것”

T-1000급 탄소섬유는 ▲원료 중합 ▲방사 ▲소성 등 전체적인 공정 난도가 높고, 차별화된 기술이 필요해 일본·미국에서만 생산할 수 있었다.

조현준 효성그룹 회장은 “이번 개발로 우리나라도 일본, 미국에 이어 초고강도 탄소섬유 생산이 가능한 탄소소재 선진국에 오를 수 있는 계기를 마련했다”며 “시장을 선도할 초고성능 탄소섬유 소재의 개발을 위해 꾸준히 노력할 것이고, 국내 탄소섬유 산업 발전에 이바지할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

또 효성첨단소재가 목표로 내세운 탄소섬유 분야 글로벌 TOP 3 진입 계획에 한 걸음 다가서며, 새로운 먹거리로 삼고 있는 탄소섬유 산업에서 경쟁력을 확보했다는 평가다.

한편 일본의 시장 조사 전문 기업 후지경제에 따르면 글로벌 PAN계 탄소섬유 시장은 2021년 8만5790톤에서 연평균 10%의 성장을 통해 2035년에는 32만7430톤 규모에 달할 것으로 전망된다.

탄소섬유 글로벌 시장 전망 규모는 2021년 기준 풍력발전 블레이드가 39%로 가장 높은 비율을 차지하고 있으며, 그 뒤로 ▲우주·항공 15% ▲스포츠·레저 12% ▲자동차 7%를 차지하고 있다.

효성첨단소재는 H3065 탄소섬유 개발을 통해 고부가가치 우주·항공 탄소섬유 시장에 진출할 수 있게 됐다. 우주·항공 탄소섬유는 세계 탄소섬유 시장에서 수량 기준 15%의 비율로 2위에 자리하고 있으나, 금액 기준으로는 약 30% 이상의 높은 점유율을 차지하는 고부가가치 시장이다.

효성첨단소재는 기관과 협업을 통해 최대한 이른 시일 안에 후속 적용 연구를 완료할 계획이다.

한편 효성첨단소재는 2011년 독자 기술을 바탕으로 국내 최초로 ‘고성능 탄소섬유 탄섬(TANSOME®)’을 개발해 2013년부터 전주공장을 운영해오고 있다.

효성첨단소재는 2028년까지 1조원을 투자해 전주공장 탄소섬유 생산라인을 연산 2만4000톤까지 확대할 계획으로, 현재 생산능력을 연산 6500톤에서 9000톤으로 늘리기 위한 3차 증설을 진행하고 있다고 밝혔다.