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탄소섬유의 최근 기술동향: 제조방법, 구조와 물성

전문가 제언: ○ 탄소섬유를 강화재로 이용하는 고성능 복합재료는 1970년대와 80년대를 통해 미래의 이상적인 구조재료로 각광을 받았었다. 그간의 기술발전에 따라 가격이 상당히 저하되고 성능이 지속적으로 다양화되어 왔었다. 그러나 가격은 여전히 상대적으로 높은 수준을 유지하고 있어 당초 예상하였던 수요를 훨씬 미치지 못하고 있다.

○ 그런데도 불구하고 고성능 복합재료는 1990년대 이후 최근까지 20여년간 년 12% 라는 적지 않은 년 증가율로 소비가 꾸준히 확대되었었다. 이것은 재료의 신뢰성이 축적되면서 민간항공기의 2차구조재료로 광범위하게 적용되고 있기 때문이다. 근년에는 20% 정도의 높은 년 증가율이 예상되고 있어 2015년의 수요가 세계적으로 93,000여톤에 달할 것이라고 한다.

○ 고성능 복합재료의 수요예측은 탄소섬유의 가격에 따라 상당히 달라질 수가 있다. 만약 가격이 자동차의 구조부품으로 대량 사용할 수 있는 수준으로 떨어진다면 위의 예측보다는 훨씬 높은 수준이 될 것이다. 따라서 새로운 값싼 전구체의 도입, 공정조건의 최적화에 대한 연구의 실질적인 목적은 물론 성능향상에도 있지만 원가절감에 더욱 무게를 두고 있다.

○ 그런데도 탄소섬유 제조원가의 획기적인 저하를 위한 기술진보의 성과는 뚜렷하게 보이지 않고 있다. 반면 다공성 나노탄소섬유, 중공 탄소섬유 등 표면적이 대단히 크고 단면의 모양이 기하학적으로 다양한 탄소섬유들의 개발이 촉진되고 있어 그 용도 확대에 유의할 필요는 있다.

○ 국내 탄소섬유 생산은 1980년대에 외국기술을 기반으로 시작되었으나 얼마 되지 않아 중단되었었다. 근년 도레이 첨단소재, 효성산업 등을 중심으로 다시 상업화 단계로 접어들고 있다. 도레이는 일본도레이의 기술을, 효성은 국내 기술개발에 기반을 두고 있다. 향 후 국내 관련 산업기술의 발전이 기대되고 탄소섬유 제조공정기술의 향상도 촉진될 것이 예상된다.

저자: Y. Liu and S. Kumar
자료유형: 학술정보