효성첨단소재, 초고강도 탄소섬유 개발

▲효성첨단소재 전주공장 전경. (사진 제공=효성)

효성첨단소재가 초고강도 탄소섬유를 개발해 우주∙항공 소재의 국산화에 한걸음 다가섰다.

효성첨단소재는 12일 인장강도 6.4㎬, 탄성율 295㎬ 이상 수준의 ‘H3065(T-1000급)’ 초고강도 탄소섬유 개발에 성공했다고 밝혔다. 이번 초고강도 탄소섬유 개발은 2017년 8월부터 산업통상자원부가 투자하여 추진하는 국방과학연구소 민군협력진흥원 부처연계 협력기술개발사업으로 시작해 5년 만에 거둔 성과다.

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.

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 탑재체의 무게를 늘릴 수 있게 된다는 장점도 있다. 최근 발사된 누리호에 탑재된 위성체를 보호하는 페이로드 페어링에 탄소복합재가 사용된 것이 대표적인 사례이다.

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

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 수 있는 초고성능 탄소섬유 소재의 개발을 위해 지속적으로 노력할 것이고, 국내 탄소섬유 산업 발전에 기여할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

방윤혁 한국탄소산업진흥원 원장은 “수입에 의존하던 우주∙항공∙방산∙미래 모빌리티 분야 탄소섬유 소재의 국산화가 기대되고 있다”며 “이번 개발은 국내 우주산업 성장의 기초가 되는 재료 공급망을 확보함과 동시에 핵심기술 보유를 통해 과학기술 초강국으로 나아가는 발판을 마련한 것”이라고 말했다.

한편, 효성첨단소재는 2011년 독자기술을 바탕으로 국내 최초로 ‘고성능 탄소섬유 탄섬(TANSOME®)’을 개발해 2013년부터 전주공장을 운영해오고 있다. 효성첨단소재는 2028년까지 1조 원을 투자해 전주공장 탄소섬유 생산라인을 연산 2만4000톤까지 확대할 계획으로, 현재 생산능력을 연산 6500톤에서 9000톤으로 늘리기 위한 3차 증설을 진행하고 있다.