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

효성첨단소재는 인장강도 6.4㎬, 탄성율 295㎬ 이상 수준의 ‘H3065(T-1000급)’ 초고강도 탄소섬유 개발에 성공했다고 12일 밝혔다.

이번 초고강도 탄소섬유 개발은 2017년 8월부터 산업통상자원부가 투자하여 추진하는 국방과학연구소 민군협력진흥원 부처연계협력기술개발사업으로 시작해 5년만에 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 탄소섬유이다. 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. 

또한 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 난이도가 높고 차별화된 기술이 필요해 일본, 미국에서만 생산이 가능했다. 

조현준 효성그룹 회장은 “이번 개발로 우리나라도 일본, 미국에 이어 초고강도 탄소섬유 생산이 가능한 탄소소재 선진국에 오를 수 있는 계기를 마련했다”고 밝혔다.

방윤혁 한국탄소산업진흥원 원장은 “이번 개발은 국내 우주산업 성장의 기초가 되는 재료 공급망을 확보함과 동시에 핵심기술 보유를 통해 과학기술 초강국으로 나아가는 발판을 마련한 것”이라고 강조했다.

또 효성첨단소재가 목표로 내세운 탄소섬유 분야 글로벌 TOP3 진입 계획에 한걸음 다가서며, 새로운 먹거리로 삼고 있는 탄소섬유 산업에서 경쟁력을 확보했다는 평가다.

탄소섬유 글로벌 시장 전망 규모는 2021년 기준 풍력발전 블레이드가 39%로 가장 높은 비율을 차지하고 있다. 그 뒤로 △우주∙항공 15% △스포츠∙레저 12% △자동차 7%를 차지하고 있다.

효성첨단소재는 ‘H3065’ 탄소섬유 개발을 통해 고부가가치 우주∙항공 탄소섬유 시장에 진출할 수 있게 됐다.

우주∙항공 탄소섬유는 세계 탄소섬유 시장에서 수량 기준 15%의 비율로 2위에 위치하고 있으나, 금액 기준으로는 약 30% 이상의 높은 점유율을 차지하는 고부가가치 시장이다. 효성첨단소재는 기관과의 협업을 통해 최대한 빠른 시일 내에 후속 적용 연구를 완료할 계획이다. 

소비자경제신문 심영범 기자