탄소섬유의 사용분야 확대와 기술개발 동향

이번 글에서는 탄소섬유의 사용분야가 확대되어가고 있는 현황과 탄소섬유 기술개발 동향에 대하여 다루겠습니다.

 

1. 탄소섬유의 사용분야 확대와 개발 방향

(1) 탄소 섬유 사용분야 확대

• 탄소 섬유는 비교적 단가가 높기 때문에 초기에는 골프 샤프트, 낚싯대 등 스포츠 및 레저 용픔을 비롯하여 항공기, 우주 산업등의 분야에서만 사용되었습니다.
• 하지만, 최근에는 풍력발전의 발전 효율을 높이기 위한 강철 블레이드 대체 및 심해의 고압용 유전 송유 강철 파이프 대체용으로도 사용되고 있습니다.
• 또한, 스포츠카 및 트럭 차체 등에 확대 적용되고 있으며, 방위산업과 복합소재로도 사용되고 있습니다.

(2) 탄소 섬유의 개발 방향

• 탄소 섬유를 다양한 산업분야에 적용하기 위해서 고전도성, 경량성, 윤활성 등 고유의 물성 외에도 가공 및 구조재로 사용하기 위한 압축강도 향상 및 표면처리 기술 등 다양한 물리, 화학적 특성 개발이 시도되고 있습니다.
• 탐소섬유는 강철보다 뛰어난 물성을 보이고 있지만, 고가로 인해 사용이 제한적이기 때문에 여러 국가들은 저가의 탄소섬유 제조 기술에 중점을 두고 기술을 개발하고 있습니다.
• 미국과 유럽은 제조원가 11 달러 / kg을 목표로 개발을 진행해나가고 있으며, 저렴한 전구체 개발 및 안정화와 탄소화 공정에서 에너지비용을 50% 절감가능한 장비와 공법 개발을 추진하고 있습니다.

 

2. 국내의 탄소섬유 산업 동향

(1) 정부의 국내 탄소섬유 산업 지원

• 국내 탄소 섬유 산업의 경우 미래소재 산업으로서 그 중요성이 재인식되어 탄소섬유 밸리 구축사업등 정부차원의 적극적인 지원이 이루어지고 있습니다.
• 고강도, 경량 소재로서 우주항공, 풍력, 스포츠 및 레저 뿐만 아니라 차세대 자동차 산업에 적용하기 위한 연구 개발이 활발히 진행되어지고 있습니다.

(2) 자동차, 건설, 에너지 분야에서 탄소섬유 산업

• 자동차 분야에서 국내 완성차 업체들은 자동차의 경량화를 위하여 비강도 및 비강성이 높은 탄소섬유 복합소재를 차체에 적용하기 위한 연구를 진행중에 있습니다.
• 건설 분야에서는 보수, 보강에 주로 사영되는 시트형 보강재에 대한 연구를, 에너지 분야에서는 탄소섬유 인장선을 적용한 송전선 국산화를 위한 사업을 진행하고 있습니다.

 

3. 탄소섬유 복합소재 기술동향과 Toray의 목표

(1) 탄소섬유 복합소재 기술 동향

• 탄소섬유 복합소재의 경우에는 성형시간이 1~ 12시간 이상 소요되는 대표적인 저속공정으로서 생산시간 단축을 위한 고속 성형기수 개발이 진행되고 있습니다.
• 일본은 자동차의 경량화를 위하여 탄소섬유 복합소재 개발을 진행하고 있으며, 그중에서도 Toray는 구조반은 사출성형 기술, 원가 절감을 위한 기술등을 개발하고 있습니다.

(2) Toray의 탄소섬유 기술 개발 목표

• Toray는 NEDO(신에너지산업기술종합개발기구)의 주돟에 2003년부터 5년 단위로 탄소섬유 복합소재를 자동차용 소재에 적용하기 위한 기초기술 개발 프로젝트를 진행중에 있습니다.
• 이 프로젝트에서는 성형과 접합, 안전설계 기술 등 탄소섬유 복합소재의 실제 적용 가능성을 높이는 기술 개발에 초점을 두고 있습니다.
   

여기까지 탄소섬유의 사용분야가 확대되어가고 있는 현황과 탄소섬유 기술개발 동향에 대하여 다루었습니다.