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[비바100] 鐵보다 센데 가볍네! 미래산업 입힐 슈퍼섬유 펼친다

[테크리포트] 강도·내열성 뛰어난 신소재 '탄소섬유·아라미드', 미래산업 적용 확대

입력 2023-09-18 07:05 | 신문게재 2023-09-18 12면

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화학·섬유업계가 새로운 성장동력으로 ‘슈퍼섬유’라 불리는 탄소섬유와 아라미드를 밀고 있다. 두 신소재는 일반 섬유보다 강도가 월등히 높거나 내열성이 우수한 특성을 지닌 만큼 항공우주 등 미래 산업으로의 쓰임새 확대가 기대되기 때문이다.

 

효성첨단소재의 탄소섬유(사진제공=효성첨단소재)
효성첨단소재의 탄소섬유(사진제공=효성첨단소재)

  

◇ 첨단 미래산업의 ‘쌀’ 탄소섬유

탄소섬유란 92% 이상이 탄소로 이뤄진 섬유로 ‘꿈의 섬유’로 불린다. 강철의 10배가 넘는 강도를 자랑하며 함께 결합되는 소재의 종류에 따라 다양한 용도로 쓰일 수 있어 활용도가 무궁무진한 섬유다. 내열성, 내충격성 또한 우수하면서도 강철보다 4분의 1정도 수준으로 가볍다는 특징이 있다.

탄소섬유가 항공기나 자동차에 적용되면 기체 경량화에 기여할 수 있다. 가볍고 강도가 높다는 특성을 바탕으로 골프채, 테니스 라켓 등 레저·스포츠용품이나 자동차, 건축 등 산업 분야를 비롯해 항공우주와 같은 첨단 미래산업으로 쓰임새가 확대되는 추세다. 이와 함께 고압을 버텨내야 하는 수소 연료탱크는 물론 풍력 블레이드, 도심항공교통(UAM) 등 다양한 분야에서 수요가 늘고 있다.

시장에서도 탄소섬유의 성장성을 높게 보고 있다. 업계 추산에 따르면 세계 탄소섬유 수요는 지난해 15만톤에서 2025년 24만톤으로 매년 17% 성장할 것으로 전망된다.

최근 화학·섬유업계는 탄소섬유 증설 경쟁에 나서며 시장 파이를 넓히고 있다. 국내기업 중 탄소섬유 생산에 가장 적극적으로 나서고 있는 곳은 효성이다.  

사진1. 효성첨단소재 전주공장 전경
효성첨단소재 전주공장 전경(사진제공=효성첨단소재)

 

효성첨단소재는 지난 2011년 독자기술을 통해 국내 최초로 고강도 탄소섬유를 개발했으며 2013년부터 전주공장을 운영하고 있다. 이후 지속적인 증설을 통해 현재 연산 9000톤에 달하는 탄소섬유를 생산 중이다. 최근에는 전주공장에 528억원을 투자해 내년 7월 말까지 생산라인을 증설한다고 밝혔다. 앞서 효성첨단소재는 오는 2028년까지 1조원을 투자해 전주공장 탄소섬유 생산라인을 연 2만4000톤 규모까지 확대한다는 계획을 지난 2019년 발표한 바 있다.

국내외에서 본격적인 사업 확대를 위해 효성첨단소재는 베트남에도 탄소섬유 법인을 설립, 설비 증설에 나서기로 했다. 최근 베트남 남부 바리아붕따우성에 탄소섬유 생산을 위한 법인 ‘효성 비나 코어 미티리얼즈’를 설립하고 총 533억원을 투자해 2025년까지 베트남 탄소섬유 생산시설을 짓기로 한 것이다. 효성첨단소재는 탄소섬유 분야 글로벌 톱3에 진입한다는 목표다.

효성첨단소재는 지난해 10월, 일본과 미국에서만 생산이 가능하던 초고강도 탄소섬유(T-1000급)를 개발하기도 했다. 초고강도 탄소섬유는 특히 우주발사체, 위성체 등의 개발에 필수적인 소재로 꼽힌다. 회사 관계자는 “초고강도 탄소섬유는 발사체의 알루미늄 등 기존 소재와 비교해 훨씬 가벼우면서도 높은 탄성과 강도를 지녀 발사체의 무게를 최대한 덜어주는 동시에 높은 하중을 견디고 추진력을 높일 수 있다”고 설명했다.

이 밖에도 일본 도레이의 한국 자회사인 도레이첨단소재 역시 관련 시장이 확대될 것으로 보고 탄소섬유 생산에 힘을 쏟고 있다. 도레이첨단소재는 경북구미 4공장에 연산 3300톤 규모의 탄소섬유 설비를 증설한다. 2025년 하반기 증설이 완료되면 도레이첨단소재의 국내 탄소섬유 생산능력은 현재 연산 4700톤에서 8000톤으로 확대된다. 일본 도레이의 경우 연산 7만톤 규모의 탄소섬유 공급체계를 갖추게 될 전망이다.

기업들의 탄소섬유 증설 움직임에 정부도 지원에 나섰다. 산업통상자원부는 지난 7월 ‘30대 수출유망 세부품목’에 탄소섬유를 포함하고 관련 업체의 수출 등을 지원한다고 밝힌 바 있다.

 

코오롱 파라계 아라미드(브랜드명 - 헤라크론) 제품 모습 (1)
코오롱 파라계 아라미드인 ‘헤라크론’ 제품 모습(사진제공=코오롱인더스트리)

 

◇ 5㎜ 가느다란 ‘마법의 실’ 아라미드

업계에서는 탄소섬유와 함께 ‘아라미드’ 섬유가 차세대 성장동력으로 기대를 한 몸에 받고 있다. 아라미드는 강철보다 5배 단단하면서도 중량은 강철의 20% 수준으로 가볍다. 500도 이상의 고열에도 견딜 수 있는 신소재다. 5㎜ 정도의 가느다란 실이지만 2톤에 달하는 자동차를 들어 올릴 만큼 높은 강도와 인장 강도를 지녀 ‘마법의 실’이라는 이름으로도 불린다.

아라미드는 그동안 방탄복이나 소방복 등에 주로 사용돼 왔으나, 최근 전기차·5G용 광케이블 등 전방산업의 성장에 따라 수요가 꾸준히 성장세를 보일 것으로 전망된다. 내연기관차보다 무거운 전기차의 경우 차량 내부 및 타이어 보강재 등으로 아라미드가 적격이라는 평가다.
코오롱인더스트리의 연구원들이 아라미드 섬유인 헤라크론 제품
코오롱인더스트리의 연구원들이 아라미드 섬유인 헤라크론 제품을 살펴보고 있다.(사진제공=코오롱인더스트리)

 

국내에서는 코오롱인더스트리, 효성첨단소재, 태광산업 등이 아라미드 투자·생산을 진행하고 있다. 그중에서도 코오롱인더스트리의 생산 규모가 가장 크다. 코오롱인더스트리는 올해까지 구미공장에 총 2400억원을 투자해 하반기 연 1만5000톤의 아라미드 생산능력 확보를 눈앞에 두고 있다. 지난해 기준 연간 7500톤에서 두 배 수준으로 늘린 것이다.

효성첨단소재도 아라미드 생산에 힘쓴다. 효성첨단소재는 지난 2021년부터 울산공장 증설을 통해 캐파를 기존 연 1200톤에서 3700톤으로 확대했다.

태광산업은 오는 2025년까지 3500톤을 증설해 연간 총 5000톤 규모의 아라미드 생산능력을 갖출 방침이다.

아라미드는 높은 기술력이 요구되는 소재로 진입 장벽이 높다. 해외에서는 미국 듀폰, 일본 테이진이 상당한 시장 점유율을 갖고 있는 것으로 평가되나, 향후 수요 증가세에 따라 국내 기업들도 꾸준히 아라미드 증설에 속도를 낼 것으로 관측된다. 실제로 코오롱인더스트리의 아라미드 세계 시장 점유율은 듀폰, 테이진에 이어 3위인 것으로 알려졌다. 아라미드 수출액 또한 증가세다. 관세청 및 업계에 따르면 지난해 아라미드 수출액은 2억626만달러로 전년 대비 19% 늘었다.

도수화 기자 dosh@viva100.com

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