경량화 추세로 탄소섬유 복합재 시장 확대될 전망

[산업일보]
고성능 섬유는 기존섬유보다 강도와 탄성률이 높다. 강도의 경우 나일론이나 폴리에스테르 섬유보다 약 2배 높으며, 열을 견디고 발산하는 능력이 뛰어나다. 고성능 섬유의 한 종류인 탄소섬유 복합재는 가볍고, 하중에 견디는 힘이 강하다. 또한 물을 거의 흡수하지 않으며 화학약품의 영향을 잘 받지 않는 성질을 가지고 있다. 최근 탄소섬유 복합재는 산업용으로 많이 쓰이고 있다.

6일 한국화학섬유협회 주관으로 ‘탄소섬유 강화 복합재료(CFRP, CFRTP) 기술동향 및 용도전개’ 세미나가 코엑스에서 개최됐다.

‘연속섬유 열가소성 컴포지트 공정 및 응용분야’라는 주제로 발표한 AXIA Materials 진양석 대표는 “최근 건축시장에서 경량화와 방수를 위해 탄소섬유 복합재를 많이 사용하고 있다”며 “탄소섬유 복합재로 건물을 짓는데 있어 화재에 대비한 방안들을 많이 강구하고 있다. 탄소섬유 복합재로 건물을 지을 수 있는 법적인 요소는 마련됐지만 심리적 불안이 큰 리스크로 작용하고 있다. 건물에 불이 났을 때 붕괴와 유독가스 발생 여부가 중요하다. 이 부분에 대한 실험을 계속 진행 중”이라고 밝혔다.

이외에도 진양석 대표는 탄소섬유 소재를 이용해 다양한 기술개발이 이뤄지고 있다고 전했다. 그 중에서 그래핀(Graphene)은 탄소원자로 이루어진 얇은 막으로 0.2nm 두께의 흑연을 원료로 한다. 구리의 100배의 전기전도도를 가지고 있으며, 실리콘의 100배 이상의 전자 이동성을 보유하고 있다. 또한 강철의 200배 이상의 물성을 보유한 신소재다.

진 대표는 “현재 영국과 함께 그래핀 소재를 이용한 스마트 벽체 시스템을 개발하고 있다”며 “그래핀 잉크를 탄소섬유 복합재 벽체 등에 디지털 인쇄해 이를 센서, 안테나, 시그널 회로, 전류 이송 채널 등으로 적용한다. 탄소섬유의 저유전율(전압의 한계 값이 고르게 분포) 특성을 이용해 주택 전체가 IoT기기와 자유로이 커뮤니케이션 할 수 있도록 구성하고자 한다”고 언급했다.

그는 “이와 더불어 독일과 함께 탄소섬유 복합재를 이용한 면상 발열 기술을 개발 중”이라며 “태양광 등에서 발전되는 직류 전기를 활용해 36V만으로도 탄소섬유를 이용해 바닥 난방 및 벽체 난방 등이 가능하다. 동일 면적 난방 에너지는 통상 난방방식 대비 약 1/4 수준이다”고 전했다.


‘독일의 탄소섬유 복합재료 기술동향 및 전망’을 주제로 발표한 Institute for Composite Materials(IVW) Robert Lahr 박사는 “탄소섬유 복합재를 쓰려는 이유는 산업의 경량화 경향뿐만 아니라 새로운 소재를 통해 생산성을 높이고 공정순환 시간을 절약할 수 있기 때문”이라고 설명했다.

Robert Lahr 박사는 “탄소섬유 복합재의 생산능력이 미국&멕시코, 일본 순으로 크며, 한국도 늘어나고 있는 추세”라며 “탄소섬유 복합재의 용도를 살펴보면 경량화와 현상복원력으로 인해 항공우주 분야(30%)에 가장 많이 사용되고 있고, 그 다음이 자동차(22%), 풍력(13%), 스포츠·레저(12%)순이다. 그런데 앞으로 건설(5%)분야에도 탄소섬유가 많이 쓰일 것으로 전망하고 있다”고 밝혔다.

Robert 박사는 “또한 탄소섬유 복합재의 사용량이 늘어날수록 탄소섬유 복합재의 폐기물도 늘어날 것”이라며, “이를 재활용하는 과정이 필요하다. 작게 분해된 탄소섬유 폐기물들을 재활용해 연속방식으로 생산할 수 있다는 건 매우 의미 있는 일이다. 신소재 섬유의 재활용 기술이 개발되고 있지만, 이를 팔 수 있는 시장의 견인도 중요하다”고 덧붙였다.