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차세대 자동차의 경량화를 위한 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 활용기술 전망

전문가 제언: ○ 탄소섬유의 등장은 19세기 말 미국의 발명가인 Thomas Edison이 셀룰로오스로부터 탄소섬유를 개발하여 백열전구 용 탄소 필라멘트에 적용하면서 시작되었다. 그 후 1959년에 미국에서 유기섬유로부터 탄소섬유의 추출에 성공하여 탄소섬유의 개발이 재개되었으며, 일본에서는 1962년에 오사카 공업기술시험소의 신도 아키오 박사가 산화공정을 거쳐 고온에서 탄화시키는 방법으로 PAN 계 고성능 탄소섬유의 개발에 성공하면서 양산이 시작되었다.

○ 최근 운항을 개시한 Boeing 787의 기체에 50%이상의 탄소섬유가 적용되기 시작하면서 경량 신소재로 각광받고 있다. 신뢰성을 가장 중요시하는 항공기에 탄소섬유가 신소재로 사용되기 시작하였다는 사실은 기체의 경량화에 의해 이산화탄소의 발생을 감소시키고 지구 온난화를 예방할 수 있다는 점에서 매우 의미가 크다고 할 수 있으며, 자동차에도 경량화 신소재로 탄소섬유의 적용이 확대되는 추세를 보이고 있다.

○ 자동차분야에 탄소섬유의 적용은 2017년~2019년에 성형시간의 단축에 의해 생산대수가 적은 차종에서 생산대수가 많은 차종으로 CFRP의 적용이 확대되고, 2019년경에는 CFRTP(Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic) 성형품이 내판에서 외판으로 확대 적용될 것으로 전망된다. 2020년~2025년경에는 성형시간의 단축, 재료가격의 저감 등에 의해 차체 구조부에 CFRP를 채용한 자동차가 복수 차종이 등장하고 2020년 이후 CFRP 중공 품의 적용 가능성도 있어 자동차분야에서 CFRP의 수요는 증가하여 50억불 수준까지 확대될 것으로 전망된다.

○ 국내에서도 그동안 슈퍼 카에 사용되던 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)이 대중 차에 장착되기 시작한다. 현대자동차는 양산 차로는 세계 최초로 신차 파노라마 선루프 프레임에 CFRP를 적용하기 시작했다. 현대자동차가 CFRP를 장착하게 된 계기는 초고장력 강판과 비교해서 가격은 비싼 편이지만 공수 절감에 따른 생산비 절감효과 때문이다. 그러나 CFRP의 자동차 적용이 확대되면서 탄소섬유의 생산·적용기술과 공급 부족이 우려되고 있으며, 증가되는 CFRP 폐기부품의 재생 기술, 시스템 구축과 관련법규의 확립도 요구되고 있다.

저자: Takashi Ishikawa
자료유형: 니즈학술정보