모빌리티 속 숨은 효성첨단소재 찾기
모빌리티의 또 다른 말은 자유입니다. 언제 어디서든 어디론가 떠날 수 있는 자유 말이죠. 모빌리티를 통해 우리는 시공간의 제약을 뛰어넘습니다. 매일 하는 출근, 오랜만에 만나는 친구와의 모임, 작은 일탈을 위한 여행, 멀리 살고 있는 가족과의 만남, 모두 모빌리티가 없다면 어려운 일입니다. 모빌리티는 이미 인간 삶의 한 영역으로서 인식된 지 오래입니다. 성인 평균 시속 4km로 보행하는 인간이 자동차로 매일 시속 80km에 달하는 속도로 움직인다는 것은 인간의 한계를 뛰어넘는다는 것을 의미합니다. 그만큼 모빌리티는 큰 위험을 수반하기 때문에 차량 곳곳에는 안전과 편의를 위한 고성능의 부품과 소재가 필수입니다. 글로벌 소재 전문기업, 효성첨단소재가 공급하는 제품도 상당수인데요, 과연 자동차 한 대에는 몇 개의 효성첨단소재 제품이 들어가 있을까요? 오늘은 자동차 속 숨어있는 효성첨단소재 제품을 낱낱이 살펴보겠습니다. 모빌리티 개론(101), 차내 안전장치 여러분의 첫 운전 연수를 기억하시나요? 운전 연수를 받을 때 가장 먼저 배우는 것, 바로 안전벨트 채우기입니다. 효성첨단소재는 글로벌 1위의 안전벨트용 폴리에스터 원사 공급 기업입니다. 효성첨단소재는 글로벌 1위 기업답게 안전벨트에 원사가 얼마나 중요한지 깨닫고 1987년부터 안전벨트용 원사를 생산하였습니다. 안전과 직결된 것인만큼 사소한 것 또한 놓치지 않고 원사의 높은 내구성 또한 요구했습니다. 엄격한 외관 관리, 탁월한 내마모성, 우수한 염색성 등 뛰어난 품질을 확보하고, Low Denier, Black Spun Dyed 원사 등 필요에 맞춘 다양한 안전벨트용 원사 제품을 생산하고 있습니다. 안전벨트만 사용해도 사고 시 사망률을 45%나 낮출 수 있다고 하니, 전 좌석 안전벨트는 꼭 잊지 말고 착용해야 합니다. 효성첨단소재는 전 세계에서 유일하게 에어백 원사, 원단, 코팅, 쿠션을 모두 생산하는 글로벌 1위의 기업입니다. 에어백은 차량 스티어링 휠뿐만 아니라 차량 곳곳에 다양한 용도와 모양으로 존재합니다. 스티어링 휠에 장착되어 운전자를 보호하는 DAB(Driver Airbag)와 동승석 탑승자를 위한 PAB(Passenger Airbag), 무릎을 보호하는 용도인 KAB(Knee Airbag), 측면 천장에서 떨어져 측면 충돌 시를 대비한 CAB(Curtain Airbag), 시트 옆에서 터져 승객의 상체를 보호하는 SAB(Side Airbag) 등 효성첨단소재가 만든 다양한 종류의 에어백 쿠션이 여러분의 자동차 내부 곳곳에 숨어 있답니다. 뿐만 아니라 효성 첨단소재는 에어백 원사를 생산하고 쿠션 메이커 GST을 보유하고 있습니다. 글로벌 최대의 에어백 원단 메이커로서 기술과 품질 경쟁력이 뛰어난 것으로 유명합니다. 이 제품은 북미, 유럽, 아시아 등 글로벌 생산 거점을 통해 세계 각지에 공급되고 있습니다. 내 차에 꼭 맞는 신발 자동차 부품 중 지면과 맞닿는 유일한 부품! 바로 타이어입니다. 자동차의 신발이라 할 수 있는 타이어는 자동차의 기본기라 할 수 있는 승차감, 핸들링, 진동, 소음, 연비효율 등에 커다란 영향을 미칩니다. 뿐만 아니라 예측 불가능한 도로 상황과 차체 무게를 견뎌야 하기 때문에 그 속에는 타이어코드를 비롯한 다양한 보강재가 필수적으로 들어갑니다. 1968년 효성첨단소재는 독자적인 기술로 국내 최초 나일론 소재의 타이어코드를 개발했습니다. 1978년에는 폴리에스터 타이어코드 개발에도 성공했습니다. 타이어코드는 여러 부위가 합쳐져 탄생하며, 각 부위별로 소재가 들어갑니다. 이렇게 개발된 타이어코드와 효성첨단소재의 다양한 타이어보강제가 지금 여러분이 타고 다니는 자동차 타이어 속에도 적용되어 있습니다. 효성첨단소재는 현재 글로벌 1위인 PET 타이어코드 외에도 나일론 타이어코드, 스틸코드(Steel Cord), 비드와이어(Bead-wire) 등 주요 타이어보강재를 생산하여 글로벌 타이어 메이커에 공급 중입니다. 그래서 전 세계 승용차 2대 중 1대가 효성첨단소재의 PET 타이어코드를 사용하고 있다고 보시면 됩니다. 또한 최근 친환경 모빌리티 개발 및 사용 요구가 높아짐에 따라 타이어보강재도 이 흐름에 발맞추어 많은 연구개발이 진행되고 있습니다. 타이어의 연료효율을 향상시킬 수 있는 고강도 PET 타이어코드와 고강도 아라미드(Aramid) 활용한 타이어코드 개발을 완료하였으며 현재 많은 타이어에 적용 중입니다. 아울러 PET병 폐기물을 활용한 Recycled PET, 전기로 기술을 활용한 Recycled 스틸코드 & 비드와이어(Bead wire) 기술 개발뿐만 아니라 바이오물질을 활용한 Bio-based PET, Bio-based Nylon 등 친환경 소재 활용한 타이어코드 개발도 진행 중입니다. 꿈의 신소재, 이제 내 차에? 환경을 사랑하는 당신, 혹시 수소차를 이용하고 계신가요? 수소를 안전하게 보관하기 위한 수소연료탱크를 제작하는 데에도 효성첨단소재의 탄소섬유가 쓰이고 있습니다. 수소는 무게 대비 에너지 밀도가 높고 부피는 커 이를 닫으려면 용기가 매우 커야 합니다. 이 때문에 고압으로 수소를 압축하게 되는데요. 무게가 가볍고 탄섬이 높으며 열전도가 우수한 탄소섬유가 이에 가장 적합한 소재입니다. 탄소섬유는 강철에 비해 무게는 1/4에 불과하나, 탄성은 7배, 강도는 무려 10배에 달하는 소재로, 국내에서는 효성첨단소재가 최초로 개발했습니다. 탄소섬유로 만든 수소연료탱크는 금속으로 만든 탱크에 비해 무게가 절반에 불과해 연료 효율성을 높일 수 있습니다. 수소연료탱크 외에도, 뛰어난 강도와 경량성을 지닌 탄소섬유는 연비 향상을 위해 다양한 차체 부속품에 적용되고 있습니다. 탄소섬유는 자동차 프레임의 한 종류인 모노코크를 비롯해 휠, 보닛, 선루프 프레임 등 그 쓰임이 계속해서 확대되고 있습니다. 효성첨단소재는 급증하고 있는 탄소섬유 수요에 대응하고자 오는 2028년까지 약 1조원을 투자해 전주 탄소섬유 공장을 연산 2만4,000톤까지 확대할 예정입니다. 현재까지 2차 증설을 완료했으며 2023년 4월까지 3차 증설이 예정되어 있습니다. 나만의 작은 아지트가 되는 마법 추운 바람으로부터, 시끄러운 세상으로부터 잠시 피할 수 있는 자동차는 어찌 보면 아늑한 나만의 아지트 같습니다. 갑갑한 마음이 들 때면 자동차에 올라타 드라이브를 즐기는 사람이 많은 이유이기도 합니다. 차내를 아지트처럼 편안하게 만들어 주는 공신, 바로 효성첨단소재의 카페트입니다. 자동차 카페트는 플로어 카페트와 보조 매트로 그 종류가 나뉩니다. 플로어 카페트는 자동차 철제 프레임 위에 맞춰 성형하는 것으로, 옵션으로 분류되는 보조 매트와 달리 차체를 구성하는 필수 부품입니다. 플로어 카페트는 주행 중 안락한 승차감과 쿠션 기능은 물론, 소음 및 진동을 감소시키고 충격을 흡수하는 역할을 합니다. 반면 보조매트는 플로어 카페트 위에 덧대어 까는 것으로, 교체하기 어려운 플로어 카페트가 흙먼지, 습기 등으로 인해 오염되는 것을 방지하는 역할을 합니다. 동시에 쿠션 기능으로 주행 시 발의 피로도를 줄여주며 인테리어 효과도 있습니다. 효성첨단소재의 카페트가 특별한 이유, 바로 BCF 공법에 있습니다. BCF 원사는 Bulked Continuous Filament의 약자로, 원사의 올 하나하나를 가공하여 우수한 벌키성(부풀어 오르는 성질)과 복원력(눌렀다가 다시 솟아오르는 정도)을 갖춘 특수한 원사를 말합니다. 항상 운전자와 탑승객의 발에 닿는다는 특성상 카페트는 빨리 닳을 수밖에 없는데 기존의 일반 부직포 원사와 비교했을 때 솜처럼 부풀어 오르는 성질인 벌키성이 뛰어난 효성첨단소재의 BCF원사는 쉽게 마모되지 않습니다. 또한, BCF로 만든 플로어 카페트가 차내 소음의 무려 30%를 저감한다고 하니, 편안한 주행에 꼭 필요한 제품이라고 할 수 있습니다. 오늘은 자동차 속 숨어있는 효성첨단소재의 제품을 샅샅이 살펴보았습니다. 안전부터 편안한 승차감까지, 효성첨단소재는 뛰어난 디테일을 통해 자동차의 품질을 책임지고 있습니다. 우수한 품질균일성과 유연한 서비스를 제공하며, 세계 최고 수준의 생산 능력을 갖추고 있는 효성첨단소재! 안전과 직결된 모빌리티 산업의 공급자로서, 효성첨단소재는 언제나 믿을 수 있는 제품과 서비스를 제공하기 위해 노력하고 있습니다.
2023-03-24
수소활용 일상화, 더 이상 미래 세대의 이야기가 아닙니다
'수소’하면 무엇이 가장 먼저 떠오르시나요? 주변에 흔히 있다는 것, 물(H2O)을 구성하는 산소(O2)와 수소(H2) 분자 중에서 수소를 추출할 수 있다는 것, 환경오염이 발생하지 않고 에너지 시스템 대용이 가능하다는 점 등 수급의 용이성과 친환경적인 이미지를 떠올리실 겁니다. 그 중에서도 수소를 연료로 달리는 수소차가 가장 먼저 생각나겠죠. 그만큼 현재 수소가 가장 활발히 사용되고 있는 분야는 모빌리티 분야입니다. 수소 전문기업인 효성 또한 수소 모빌리티 활성화를 위해 주요 계열사들이 힘을 모아 다양한 사업을 전개하고 있습니다. 그러나 ‘친환경 자동차’하면 흔히들 수소차(FCEV)보다는 배터리 전기차(BEV)를 먼저 떠올리실 겁니다. 전기차 역시 수소차와 마찬가지로 오래 전부터 내연기관 자동차를 대체할 친환경 자동차로 큰 주목을 받아왔기 때문입니다. 하지만 수소차의 일상화 또한 멀지 않았습니다. 미래 모빌리티 시장을 끌어갈 수소의 다양한 특성을 통해 수소가 미래 에너지 자원으로 각광받으며 점점 대두되고 있는 이유를 살펴보겠습니다. Q. 수소가 중요한 미래 에너지 자원으로 각광받는 이유는 뭔가요? 첫번째 이유로 ‘친환경성'을 꼽을 수 있습니다. 수소는 우주 질량의 75%, 우주 분자의 90%를 구성하고 있을 만큼 지구와 물속에 풍부하게 존재하는 무한 에너지원이자 보편적인 자원입니다. 또한, 극소량의 질소 발생을 제외하고 화석 연료 사용 시에 발생되는 이산화탄소와 같이 온실효과를 일으키는 대기 오염물질이 발생하지 않습니다. 또, 물을 원료로 하여 제조할 수 있으며, 에너지로 사용 후 다시 물로 바꿀 수 있기 때문에 재순환도 가능합니다. 두번째 이유는 에너지가 필요한 대다수의 산업에 유용하게 이용할 수 있다는 점입니다. 수소연료전지를 이용한 자동차, 비행기를 비롯하여 수소 가스 형태로 기존의 가스 연료를 대체하여 주거용, 난방용, 발전용 가스로도 사용할 수 있습니다. 연료로 사용되는 수소는 안전성이 확보된 물질이지만, 기본적으로 기체 형태인 수소의 부피를 줄인 액화수소와 시장이 확대되면서 효성중공업은 안전에 더욱 심혈을 기울이고 있습니다. 고압의 수소를 담는 용기인 수소탱크를 차량에 탑재하기 전에 화염실험, 충돌실험, 누출실험 등 강도높은 안전검사를 시행하고 있으며, 수소의 누출을 방지하는데 꼭 필요한 나일론 라이너 수지를 직접 제작해 공급하고 있습니다. Q. 수소차의 시장 현황이 궁금합니다. 전세계적으로 성공할 수 있을까요? 기존에 우리가 운행하는 내연 기관차는 환경 오염에 가장 많은 책임을 차지하고 있습니다. 환경부 온실가스종합정보시스템에 따르면 2018년 기준 한국의 이산화탄소 총배출량은 7억 2760만 톤(t)인데 이 중 9810만t(13.5%)이 자동차 등 수송부문에서 발생한다고 합니다. 이 때문에 수소차, 전기차의 장점이 부각되고 있는 것입니다. 그 중에서도 전기차는 시중에 많이 나와있지만 충전 인프라, 급속충전기 발전 등 여러 단점이 아직 해결되고 있지 않은 것이 현실입니다. 또한 전용 배터리가 비싸다는 단점도 가지고 있습니다. 하지만 수소차는 자원이 풍부하고, 배기가스가 아닌 물만 배출되기 때문에 연료 공급에 관한 돌발 상황에서도 쉽게 대처가 가능합니다. 비록 수소차는 높은 기술력을 요하며 수소연료전지의 높은 비용으로 인해 전기차 평균 가격과 비교해 약 60~70% 높은 가격에 판매되고 있지만, 이는 향후 시장이 성장하고 수소차의 보급율이 높아지면서 생산량이 확대되어 자연히 생산성이 향상되고 소비자 가격 또한 낮아질 수 있습니다. 또한 최근 많은 기업이 수소 분야에 대한 투자에 나선만큼, 앞서 언급된 부분들이 해결될 수 있는 실마리가 보여, 수소차의 시장은 더욱 긍정적으로 보일 수 있습니다. Q. 수소차 vs 배터리 전기차, 그래서 뭐가 더 좋은 건가요? 수소차와 전기차는 운행하는 연료생성/충전부터 차이가 있습니다. 수소차는 내부에서 수소와 산소를 반응시켜 전기로 운행을 하고, 전기차는 배터리를 충전해 축적한 전기로 운행을 하기 때문에 수소차는 스스로 전기를 만들어 낸다는 특징이 있습니다. 또한 배터리를 비교했을 때 수소는 가볍고 에너지 밀도가 매우 높다는 게 큰 장점입니다. 일반적인 전기차 배터리 용량은 60kwh인 반면, 수소 1kg이 갖는 에너지는 33.3kwh입니다. 즉, 수소 2kg만을 가지고도 같은 양의 에너지를 저장할 수 있다는 것이죠. 수소차는 충전시간도 짧을 뿐더러 완충 시 600km를 운행할 수 있지만, 전기차는 충전시간이 길고 완충 시 300~400km밖에 가지 못한다는 단점이 있습니다. 특히 버스, 트럭과 같은 상용차는 주행거리가 길고 필요한 에너지도 많기 때문에 전기차로 제작할 시 배터리 무게가 무거워지고 충전시간도 더욱 길어진다는 단점을 가지고 있습니다. 따라서 현재 수소차는 이점이 확실한 상용차 위주로 발전하는 추세입니다. 유럽은 수소버스를 보급한지 벌써 10년이 넘었습니다. 한국도 제주, 부산, 포항 등 다양한 도시에서 수소버스를 도입하고 있고, 울산은 2023년에 수소 트램을 세계 최초로 실증할 예정입니다. 미국에는 이미 수소 지게차 50,000여대가 보급되었죠. 여기에 코발트, 니켈, 리튬 등 원자재 의존 문제와 더불어, 폐배터리 문제로 인해 전기차는 온전한 친환경 솔루션이 아니라는 비판을 받고 있습니다. 반면 수소차는 이러한 비판으로부터 비교적 자유롭습니다. 그린수소를 원료로 사용할 경우 완전 무공해 운용이 가능하기 때문이죠. Q. 그럼 왜 수소차보다 전기차가 더 유명한가요? 실제로 주변에 전기차가 더 많이 보급되어 있기 때문입니다. 2021년 글로벌 판매량을 살펴보면, 전기차는 473만대인 반면, 수소차는 1만 5500만대에 불과합니다. 이렇게 큰 숫자 차이가 발생한 이유는 바로 인프라 부족에 있습니다. 우리 정부는 2025년에 약 51만 대까지 전기차 충전기를 늘릴 계획이지만, 2025년까지 도입될 수소충전소는 450개에 불과합니다. 넓은 부지와 값비싼 설치 비용이 필요한 수소충전소에 반해, 전기차 급속충전기는 작은 면적에 비교적 저렴한 가격으로 설치가 가능한 탓이죠. 하지만 그럼에도 수소의 열량이 내연기관에 비하면 약 3배 정도가 효율성이 좋고 더욱 친환경적이기에 투자를 하고 있습니다. 이런 수소충전소를 더 많이, 빨리 설치할 방법을 찾기 위해 세계 각국의 정부는 열심히 노력하고 있습니다. 최근 유럽연합은 수소차 충전소를 공격적으로 늘리는 법안을 의결했습니다. 법안이 통과되면 유럽 내 위치한 150개의 수소 충전소가 10배 이상 늘어 2030년까지 1500개 이상이 될 전망입니다. 국내 수소 충전소 공급 1위 기업인 효성중공업 역시 증가하는 수요에 맞춰 수소 충전 인프라 구축에 앞장서고 있습니다. 현재 운영중인 국내 25개의 수소 충전소와 더불어, 16개를 추가로 구축 중에 있습니다. Q. 현재 수소 산업에서 활발히 논의되고 있는 분야는 무엇인가요? 수소 산업의 관심을 한 몸에 받고 있는 분야는 액화수소라고 할 수 있습니다. 액화수소는 말 그대로 액체 형태의 수소로, 기체 수소를 영하 253도 이하로 냉각하면 탄생합니다. 기본적으로 기체 형태인 수소를 액체로 만드는 이유가 있습니다. 기체 수소는 많은 양을 저장하기 위해서 고압으로 압축되어 있습니다. 압력을 높이다 보면 저장 용기가 두꺼워지고, 무거워질 수밖에 없어 운반의 효율성이 떨어집니다. 저장 부피도 커서 충전소 부지 확보가 어렵기도 합니다. 액화수소는 기체수소의 부피의 1/800 정도로 압축된 형태로 대기압으로 저장이 가능해 고압 기체를 다뤄야 한다는 부담에서 자유롭습니다. 부피도 크게 줄어 한 번 운반할 때 기체 수소의 10배를 운반할 수 있습니다. 자연스레 충전소 부지 면적도 작아져 부지와 시설비용에 대한 부담도 저렴해지고 운송비도 절감되면서 충전소에 대한 경제성을 확보할 수 있습니다. 효성중공업은 액화수소 도입을 확대하기 위해 린데그룹과 액화수소 플랜트 프로젝트를 진행하고 있습니다. 현재 울산에 짓는 액화수소플랜트는 오는 2023년 5월 가동을 앞두고 있습니다. 완공되면 연 1만3000톤 규모의 수소를 생산할 예정으로, 증설과 신설을 거쳐 연간 공급능력을 3만9000톤까지 확대할 계획입니다. 효성중공업은 핵심 인프라, 충전소 설립에 심혈을 기울이고 있습니다. 효성중공업은 액화수소플랜트 완공시기에 맞춰 울산에 제 1호 액화수소 충전소를 건립합니다. 내년 말까지 광양, 경산, 거제 등 전국 4곳에 액화수소 충전소를 건립 완료할 예정으로 향후 전국 30여 곳으로 늘려 나갈 방침입니다. Q. 수소 활용 일상화의 미래가 궁금해요! 모빌리티 생태계에서 수소는 우리 일상에 더욱 빠르게 침투하고 있습니다. 승용차, 버스, 트럭은 물론, 트램, 기차, 항공기, 드론, UAM, 중장비, 지게차, 선박, 잠수함에도 수소가 활발히 사용될 것입니다. 우리 집으로 흘러 들어오는 도시가스 배관에도 곧 수소가 흐를 예정입니다. 우리 정부는 2026년까지 도시가스에 수소를 20% 혼입해 공급할 계획으로, 올해부터 본격적인 실증이 이뤄지고 있습니다. 도시가스 수소혼입은 이미 미국과 영국, 독일 등 다양한 나라에서 실증이 추진되고 있습니다. 친환경을 위해 여러 나라에서 도입하고 있는 미래 에너지, 수소. 수소, 생각보다 정말 가까이에 있지 않나요? 도로에 수소 자동차가 끝없이 달리고, 친환경 에너지를 통해 더욱 깨끗한 미래가 여러분을 기다리고 있습니다. 여러분의 일상에 수소가 더욱 가까워질 수 있도록, 수소 선두기업 효성이 그 기반을 닦아 놓겠습니다.
2023-03-20
안전을 생각한 생활 속 플라스틱, 포케톤(POKETONE™)
차곡차곡, 장난감 블록을 쌓던 아이의 손이 입으로 갑니다. 그 순간, 머리 속에는 불현듯 언제인가 뉴스에서 본 듯한 플라스틱 장난감의 유해성 문제가 스칩니다. 잘 놀고 있는 아이를 보면서 우리 아이의 장난감은 과연 안전할지, 의문이 생깁니다. 그러나 효성화학이 세계 최초로 개발한 친환경 고분자 신소재인 플리케톤 브랜드, 포케톤(POKETONE™)으로 만들어진 장난감이라면 걱정할 필요가 없습니다. 너의 작은 손에 좋은 것만 닿기를 원하니까 장난감은 아이의 인지발달이나 사회성, 소근육, 창의성 발달에 필수입니다. 그 중 플라스틱 장난감은 가벼워서 아이가 던지거나 떨어뜨려도 다칠 위험이 없고, 더러워지면 손쉽게 물에 씻어 말리면 되니 비교적 관리가 간편합니다. 물 속에서 가지고 놀아도 썩거나 변형될 걱정을 하지 않아도 되죠. 그럼에도 불구하고, 플라스틱은 장점만큼이나 많은 문제가 함께 제기되어 왔습니다. 말랑하면서도 튼튼한 플라스틱 장난감을 만들기 위해서는 딱딱한 플라스틱을 부드럽게 만들어주는 가소제를 첨가해야 합니다. 특히 널리 사용되고 있는 플라스틱 종류인 PVC(폴리염화비닐)에 들어가는 가소제, 프탈레이트에는 환경호르몬과 발암물질이 다량 함유되어 있습니다. 이는 아동 자폐와 ADHD(주의력 결핍 과잉행동장애)의 원인이 될 수도 있는 위험한 물질로, 친환경 가소제 사용여부 혹은 친환경 소재의 인체 무해한 장난감을 매번 확인하고 구매하지 않으면 이에 쉽게 노출될 수 있습니다. 미세플라스틱도 지속적으로 이슈가 되어왔습니다. 아이를 위해 사용하는 젖병소독기에서 미세플라스틱이 검출되면서 큰 논란이 된 일이 있습니다. 반면, 포케톤은 이러한 문제를 인지하고 예방하기 위해 플라스틱 속에서도 내화학성을 갖도록 개발하였습니다. 효성화학의 포케톤(POKETONE™)은 프탈레이트, 폼알데하이드, 할로겐, 중금속, 유기잔류물 같은 인체에 유해한 물질이 남지 않습니다. 포케톤(POKETONE™)은 인체 무해성을 인정받아 FDA 승인을 받은 안전한 소재입니다. 그런데 물성은 오히려 유사한 소재보다 더 뛰어난 엔지니어링 플라스틱입니다. 튼튼함을 자랑하는 나일론 대비 충격강도는 2.3배, 내화학성은 30% 이상 우수하죠. 수분에 대한 물성 변화가 거의 없고, 내마모성 역시 최고 수준인 POM(폴리아세탈) 대비 14배 이상 뛰어납니다. 기체차단성도 매우 우수해 다양한 산업 용도로 사용되고 있습니다. 그러나 생산하기가 굉장히 까다로워 그간 업계에서는 지속된 연구 속에서도 상용화 된 적이 없습니다. 효성화학은 미래 세대를 위해 더욱 안전하고 지속가능한 혁신적인 플라스틱 소재 개발을 목표로 2004년부터 포케톤 연구에 착수하였습니다. 10년에 걸친 R&D로 2013년 마침내 포케톤 개발에 성공한 후 상용화 공장을 설계하고 사업단을 설립하는 과정을 거쳐 2015년 상용화 준비를 모두 마쳤습니다. 효성화학은 오늘날까지도 전세계에서 유일하게 포케톤 상용화 기술을 보유하고 있습니다. 내 일상 곳곳에 스며든 소재, 포케톤(POKETONE™) 뛰어난 안전성과 물성을 자랑하는 포케톤(POKETONE™)은 장난감 외에도 우리의 일상 곳곳에 숨어 있습니다. 특히 엄격한 안전기준이 요구되는 식품업계에서 포케톤(POKETONE™)이 많이 사용됩니다. 인체에 무해하고 수분에 강한 포케톤(POKETONE™)은 정수기 부품으로 제작되기도 하며, 뛰어난 내화학성과 내마모성을 갖고 있기 때문에 식품용 컨베이어 부품에도 사용됩니다. 학교나 구내식당에서 자주 마주하는 식판을 포케톤(POKETONE™)으로 제작하기도 하는데요. 식사를 할 때면 보이지 않는 성분이 숟가락, 젓가락에서 떨어지기 마련입니다. 하지만 포케톤은 내마모성이 좋기 때문에 애초에 마찰에 강해 인체에 무해한 성분이 검출되지 않습니다. 또한 기어 부품으로 사용될 경우 소음을 감소시켜줘서 공장 내 작업장의 작업환경을 더욱 쾌적하게 만들어줍니다. 우리 피부에 직접 닿는 화장품을 담는 용기에도 포케톤(POKETONE™)이 사용되고 있습니다. 포케톤(POKETONE™)의 뛰어난 내화학성과 내오일성은 용기 속 화장품이 변질되지 않고, 처음과 같은 상태를 유지하도록 지켜줍니다. 포케톤(POKETONE™)은 인체에 유해한 유기 잔류물을 남기는 다른 물질과 달리, 미국 식품의약국(FDA)으로부터 무해성을 인정 받아 자주 사용하고 피부에 직접 닿는 샤워기 부품 등 생활용품과 테니스채, 골프티 등 스포츠 용품에까지 활용되며 적용 범위를 다양하게 넓혀가고 있습니다. 물, 화장품 등 액체를 이동시키는 펌프에도 포케톤(POKETONE™) 사용으로 인한 이점이 많이 있습니다. 금속 소재 대신 포케톤(POKETONE™)을 사용하면 펌프에 녹이 슬어 액체가 오염될 걱정을 하지 않아도 되며, 재활용성도 증대됩니다. 충격과 화재에 강한 포케톤(POKETONE™)은 수도계량기, 전력량계로도 제작되고 있으며, 2016년 해외시장에 진출한 이후 국내뿐만 아니라 중국, 아시아, 유럽, 미주 등 많은 나라에서 각광받고 있습니다. 만들수록 이로운 환경을 생각한 ‘친환경 플라스틱', 우리가 지속해야 할 일 인체에 무해하면서 뛰어난 물성까지 자랑하는 이 완벽한 소재, 포케톤(POKETONE™)이 친환경적이기까지 하다면, 믿을 수 있으시겠어요? 포케톤(POKETONE™)은 대기오염의 주범인 일산화탄소를 가지고 만들어집니다. 일산화탄소는 화석연료나 바이오매스, 폐기물 등을 가스화 할 때나 제철공정에서의 산업 부생가스로 대량 배출되는데요. 일산화탄소가 연소하면 우리가 알고 있는 온실가스의 주범, 이산화탄소가 됩니다. 지구를 위협하는 유해 가스인 일산화탄소를 배출시키는 대신, 새로운 자원으로 탈바꿈하면 포케톤(POKETONE™)이 탄생합니다. 포케톤(POKETONE™)은 생산하는 것 자체가 환경오염을 줄이는 데 일조하는 친환경 엔지니어링 플라스틱입니다. 실제로, 포케톤(POKETONE™)은 제품 또는 시스템의 전과정에 걸친 투입물과 배출물을 정량화하고 이와 관련된 잠재적 환경영향을 총체적으로 평가하는 국제 표준 환경전과정평가(LCA)에서 타 소재 대비 우수성을 검증 받은 바 있습니다. 플라스틱의 발명과 발전으로 인류는 더욱 저렴한 가격에 생활용품을 구매할 수 있게 되었으며, 음식 역시 더욱 장기적인 보관이 가능해졌습니다. 하지만 화려한 발전과 획기적인 변화를 만들어낸 역사를 뒤로하고, 플라스틱은 각종 유해성과 환경 오염문제의 주범으로 지목되고 있습니다. 인류를 포함한 모든 생명체는 ‘플라스틱 혁명’의 잔해인 미세플라스틱과 환경호르몬의 보복에 무방비로 노출되었습니다. 이런 상황에서 포케톤(POKETONE™)의 발명은 효성화학이 인류와 환경, 모두의 건강을 보전하고자 마땅히 해야 할 일이었습니다. 20세기 인류에게 무한한 편의를 가져다준 플라스틱 혁명을, 21세기를 마주한 효성화학은 포케톤(POKETONE™)의 혁명으로 일궈 나가고 있습니다. 모두가 안심하고 플라스틱을 사용할 수 있도록, 효성화학은 과거에도 오늘도, 미래에도 소재혁명을 위한 혁신을 연구 중입니다!
2023-03-13
같이, 더 나은 가치를 위해: 기후변화를 위한 노력
인류와 자연은 언제나 함께했습니다. 인류의 역사에는 자연이 있었고, 자연의 역사에는 인류가 있었습니다. 자연 없이 인류는 존재할 수 없기에, 인류는 자연과 공존하고, 상생하는 방법을 찾아야 합니다. 지속가능성을 담보로 한 자연환경을 조성하기 위해서는 개인, 기업, 세계가 같이 상생할 수 있는 ‘같이의 가치’가 그 어느 때보다 중요하고, 오늘도 전 세계에서 많은 이들이 기후변화에 대응하기 위해 다양한 노력을 치열하게 펼치고 있습니다. 모든 노력의 저편에는 ‘인류와 자연의 상생’이라는 한가지 목표가 존재합니다. 그것은 바로 상생의 정의이자 목표인 ‘둘 이상이 서로 북돋우며 다 같이 잘 살아감.’ 입니다. 그리고 상생의 정의처럼 ‘같이’의 가치를 찾는 기업이 있습니다. 바로 효성티앤씨입니다. 유엔(UN)에 따르면 패션산업은 기후변화의 주요 요인인 이산화탄소(CO2) 배출량의 8~10%를 차지한다고 합니다. 패션산업의 주요 원재료인 섬유 원사를 생산하는 효성티앤씨는 글로벌 NO.1 스판덱스 메이커라는 업계를 리드하는 책임있는 일원으로서 기후변화 위기를 저감하는데 기여하고자, 다양한 친환경 제품군을 선보이고 있습니다. 그 대표 브랜드가 리젠(regen®)인데요, 효성은 재활용 원사 리젠(regen®)을 생산, 공급하기 위해 다양한 패션회사, 단체들과 협업하며 상생의 가치를 창출하고 있습니다. 효성티앤씨의 지속가능한 움직임은 리젠(regen®) 뿐만이 아닙니다. 효성티앤씨는 제품의 생애주기 전반에 걸쳐 탄소를 감축하기 위해 끊임없는 연구를 진행중에 있습니다. 효성티앤씨의 친환경 활동, 오늘 낱낱이 공개합니다. 1) 친환경 연료로의 전환 효성티앤씨 각 공장은 저탄소 에너지 전환을 통해 온실가스를 감축하고 있습니다. 사업장 인근 생활폐기물 소각장으로부터 신재생 에너지인 폐기물 소각 폐열을 공급받고, 공장 내 폐수처리장 혐기성 소화조에서 발생하는 바이오 가스를 보일러에 공급하여 사용하고 있습니다. 구미공장은 B-C유를 LNG, LPG로 대체하여 온실가스 배출량을 저감해왔습니다. 그동안 B-C유는 저렴한 가격과 높은 에너지 효율로 그동안 대다수의 제조업 공정에 이용되었지만, 매연 등의 오염물질을 많이 배출하여 환경오염의 주범으로 지목 받기도 했습니다. 따라서, 효성티앤씨 구미공장은 연소 시 오염물질이 많이 배출되는 B-C유의 대체율을 점진적으로 확대하였고, 2019년 11월부터는 B-C유 사용을 완전히 중단하는 성과를 이뤄냈습니다. 저비용으로 오로지 효율만을 추구하며 생산하는 제조업체가 아닌, 더 큰 환경의 가치를 생각하는 글로벌 리더로서 효성티앤씨는 앞서가고 있습니다. 2) 공정개선 및 스마트 에너지플랫폼 구축을 통한 온실가스 감축 매년 효성티앤씨가 꼭 빼놓지 않고 하는 것, 바로 각 공장 별 환경 투자계획입니다. 효성티앤씨는 환경투자계획을 수립해 에너지 절감을 통한 탄소 감축에 힘쓰고 있습니다. 매년 철저하고 꼼꼼하게 진행되는 환경투자계획을 통해 공정개선을 도모하여 전력 사용량 절감과 함께 모터, 냉동기 및 에어 컴프레셔 등을 고효율 설비로 교체하고 있습니다. 아울러 효성티앤씨 대구 공장은 한국산업단지공단의 ‘성서산업단지 스마트에너지플랫폼 구축사업’에 2020년부터 참여해 정격 용량이 큰 전력 설비에 계측기 20대를 설치하고 공장 에너지 관리시스템(Factory Energy Management System, FEMS)을 구축했습니다. FEMS는 공장 에너지 관리 체계, 컴퓨팅 소프트웨어 등 정보통신기술을 이용해 에너지를 효율적으로 사용하기 위해 사용되는 것으로, FEMS는 설비가 에너지를 얼마나 사용했는지 현황을 파악한 후 에너지 수요를 예측하여 에너지 사용과 비용을 가장 적절하게 설계합니다. 효성티앤씨는 FEMS의 구축으로 에너지가 어디에서, 얼마나 사용되는지 실시간 파악해 에너지 공급량을 조절하고, 더욱 효율적으로 설비를 가동하고 있습니다. 3) 글로벌 사업장 온실가스 인벤토리 구축 온실가스는 배출량의 성격과 범위에 따라 Scope1(직접배출), Scope2(간접배출), Scope3(기타 간접배출)로 나뉩니다. 효성티앤씨는 사업장에서 직접 배출되는 Scope 1 온실가스뿐만 아니라 간접배출되는 Scope2 온실가스도 함께 모니터링하며 관리하고 있습니다. 국내 사업장 뿐만 아니라 글로벌 사업장의 온실가스 인벤토리를 구축하기 위해 중국 가흥법인, 튀르키예공화국법인과 베트남 동나이법인의 Scope1, Scope2 배출량을 산정하고 있습니다. 국내 사업장의 경우에는 가치사슬 전반에서의 배출을 의미하는 Scope3 배출량까지 자발적으로 산정하여 탄소정보공개프로젝트(CDP)에 보고하고 있습니다. 향후 전 글로벌 사업장의 인벤토리 구축 및 배출량 관리를 목표로 대상 사업장을 점진적으로 확대해 나갈 예정입니다. 간접배출량과 해외 법인의 배출량 관리를 통해 효성티앤씨는 온실가스 배출량을 줄이고자 노력하고 있습니다. 4) 친환경 비즈니스로의 점진적 전환 앞서 언급했듯, 효성티앤씨는 글로벌 섬유 기업으로서 글로벌 패션 브랜드들과 긴밀한 협조를 통해 재활용 원료를 사용하여 생산하는 친환경 원사, 리젠(regen®)을 공급하고 있습니다. 끊임없는 연구개발을 통해 리젠(regen®)의 기능성 라인업 확장에도 앞장서고 있는데요. 폐페트병, 폐어망과 같은 post-consumer 폐기물(최종 소비자가 버리는 폐기물)과 생산 공정에서 발생하는 부산물인 pre-consumer 폐기물(소비자가 사용하기 전의 폐기물)을 재활용한 원사를 공급하고 있습니다. 재활용 원사는 쓰레기 매립량을 줄이는 데 일조할 뿐만 아니라, 기존 원사를 생산할 때 필요한 석유자원 사용량을 감소시켜 이산화탄소 발생량과 에너지 사용량을 줄여 환경 보호에 도움이 됩니다. 또한 기존 원사 대비 낮은 물 사용량과 탄소 배출량을 자랑하는 비식용 식재료를 원재료로 한 bio-based 제품을 선보이며 섬유 업계의 친환경 움직임을 선도하고 있습니다. 5) 친환경 사내 문화 확산 효성티앤씨는 2021년부터 사무실에서 무분별하게 사용되어 버려지는 일회용품을 줄이고자, 마포본사 사업장에 근무하는 임직원 전체 인원이 동참하는 ‘사무실 일회용품 줄이기 줄이기 캠페인을 진행하고 있습니다. 본사 탕비실 등에 비치되었던 종이컵을 비롯한 일회용품 대신 직원들은 개인용 텀블러를 사용하고 있습니다. 손쉽게 쓰고 버릴 수 있는 편리함 대신 불편하지만 오랜기간 사용할 수 있는 개인용 텀블러를 사용함으로써 해마다 효성티앤씨 본사 사무실에서 사용되던 약 19만개의 종이컵 사용량을 줄일 수 있어 사무실에서 발생되던 연간 2톤의 온실가스 배출량을 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 뿐만 아니라, 2022년부터 ‘리젠(regen) 되돌림 사내 캠페인’을 진행하고 있습니다. 효성티앤씨 마포 본사 내에 폐페트병전용 수거함을 설치하여 버려진 페트병을 수거한 후, 이를 자원화하여 제작된 친환경 패션 아이템을 임직원들에게 증정하는 캠페인으로 년 2회 실행하고 있습니다. 사내에서 버려진 페트병을 모아 효성티앤씨의 친환경 리젠(regen) 폴리에스터 원사로 선순환하고 이 원사로 제작한 가방, 티셔츠 등 임직원에게 돌려주고 있습니다. 2022년 총 8.831개의 페트병을 수거하였고, 이는 30년산 소나무 약 37그루가 연간 이산화탄소를 흡수한 것과 동일한 효과입니다. 티앤씨 대표 친환경 브랜드인 리젠(regen)에 대한 브랜드 인지도 향상과 자원순환 직접 동참에 대한 긍정적 인식 확산 효과를 지속해서 이어나가고 있습니다. 또한 효성티앤씨는 임직원의 인식 개선을 통해 이산화탄소 감축을 이끌어낼 수 있도록, 에너지 절감 및 온실가스 감축 아이디어 사내 공모전을 진행하고 있습니다. 이를 통해 효성티앤씨 울산공장 나이론중합팀에서는 회수 공정 내 농축기 생산 농도 상승으로, 에너지원인 사용량을 절감하는 참신한 아이디어를 제안했습니다. 이러한 경우 연간 8톤의 온실가스 배출을 줄일 수 있을 것으로 기대되어 적극적인 검토를 진행하고 있습니다. 우리는 빠르게 변화하는 시대를 살아가며, 언제나 빠르게 변화하는 유행을 마주합니다. 이에 맞춰 끊임없이 버려지는 일회용품, 쓰레기, 패스트패션(SPA)이 초래하는 환경오염은 미래 세대는 물론 현재를 살아가는 모든 생명을 위협하고 있습니다. 육지도 모자라, 바다로 흘러 들어간 플라스틱 쓰레기는 바다 한 가운데 커다란 섬을 만들고, 햇빛에 노출된 플라스틱은 삭으며 온실가스를 내뿜고 햇빛을 반사해 지구를 더욱 뜨겁게 만듭니다. 바다에 오랜 시간 떠돌던 쓰레기들은 잘게 부숴져 이를 먹이로 오인한 바다생물들의 생명을 위협하고, 몸 속에 그대로 쌓여 먹이사슬을 따라 인간에게 도달합니다. 이 문제는 그 누구도 홀로 해결할 수 없습니다. 국제사회의 관심과 함께 우리 모두의 관심과 헌신, 노력이 필요 하기에 세계 1위의 스판덱스 메이커 효성티앤씨는 책임감을 가지고 적극적으로 동참하고자 합니다. 효성티앤씨는 글로벌 1위라는명성에 맞게 전 세대(Generation)가 깨끗한 환경에서 안전하게 살아갈 수 있는 미래를 마주할 수 있도록 우리의 친환경 사업을 기반으로 모든 세대의 지속가능한 미래를 설계해 나가겠습니다. 매 순간 모든 세대의 지속가능한 발전을 생각하는 효성티앤씨의 선택은 더 나은 미래를 희망하는 당신의 가치 있는 실천 속에 언제나 “같이” 있습니다.
2023-03-10
풍력 발전기 날개, 움직이면 에너지가 되는 원리 탐구
매년 6월 15일은 '세계 바람의 날' 입니다. 깨끗하고 안전한 에너지인 풍력의 중요성을 인식하고 지구환경 보호를 위한 풍력 에너지에 대해 알리기 위해 제정된 날인데요, 항상 주변에 있어 당연하게 여겨지지만 잘 사용하면 무한의 에너지를 공급하는 이로운 에너지, 풍력에 대해 소개하고자 합니다. 빙글빙글 돌아가는 풍력 발전의 원리 오는 2050년까지 기업에서 사용하는 모든 전력을 100% 재생에너지로 대체하겠다는 RE100(Renewable Electricity 100%; 재생에너지전기 100%) 캠페인이 글로벌 기업을 중심으로 확산되고 있는 가운데 바람이나 태양, 물 등을 사용한 신재생 에너지가 더욱 주목받고 있습니다. 특히 풍력 발전은 성장 가능성이 큰 산업으로 많은 기업의 관심을 받고 있는데요, 인류의 더 나은 가치를 위해 노력하는 효성중공업에서 풍력 발전 사업도 진행하고 있다는 사실 알고 계셨나요? 효성의 풍력 발전 사업에 대해 소개하기 전 우선 풍력 발전기의 구성 및 작동 원리에 대해 알려드리겠습니다. 풍력 발전기는 크게 우리가 흔히 보는 날개인 블레이드(Blade), 블레이드가 달려있는 가늘고 높은 타워(Tower), 블레이드 뒤편에 발전기를 운영하는 너셀(Nacelle) 세 부분으로 이뤄져 있습니다. 너셀 안에는 증속기(Gear box), 발전기(Generator) 등의 부품이 들어가는데, 증속기는 말 그대로 속도를 증가해 주는 부분입니다. 저속회전하는 주축을 고속회전으로 변환해 주기 때문이지요. 발전기는 증속기에서 변환된 기계 에너지를 전기 에너지로 바꿔주는 역할을 한답니다. 조금 더 쉽게 설명하자면, 바람 에너지가 블레이드에 닿으며 회전운동을 시작하고, 증속기를 통해 증폭된 회전운동 에너지가 전기 에너지로 변환되는 것입니다. 이렇게 만들어진 전기 에너지가 변전소 등을 거쳐 소비자에게 도달하게 되는 거지요. 풍력 발전도 효성이 하면 다르다! 효성중공업은 2006년 국내 최초로 750kW 풍력터빈을 개발하며 풍력 발전 산업에 뛰어들었습니다. 2009년에는 2MW, 2014년에는 5.5MW 해상용 풍력터빈을 개발했습니다. 제주 김녕풍력단지에 설치된 것이 바로 5.5MW 해상용 풍력터빈인데요, 이 제품은 2015년 독일의 풍력발전 인증기관인 DEWI-OCC로부터 국제 형식인증을 취득했습니다. 기어식 풍력 발전기 국제인증을 자체 기술에 의해 취득한 것은 효성이 국내 최초였습니다. 풍력 발전은 각 부품의 유기적인 협동 및 역할이 중요한데, 효성은 풍력 발전기 부품 중 발전기와 중속기 등에 자체 경쟁력을 가지고 있는 기업입니다. 효성중공업은 풍력 발전기의 핵심 기술 발전뿐 아니라 발전기에 들어가는 다양한 부품 개발을 통해 현재 90% 수준인 부품의 국산화율을 더욱 높여 나갈 계획입니다. 효성이 만들어 나가는 그린 에너지 중장기 비전 탄소중립을 위해 국가적인 노력이 진행되는 가운데, 화석연료를 사용하지 않아 이산화탄소를 배출하지 않는 풍력과 같은 신재생에너지는 탄소 저감을 위해 꼭 필요한 그린 에너지원입니다. 또한 효성은 그린 에너지의 활성화를 위해 전라남도에 총 1조원을 투자하며 풍력 발전 에너지를 활용한 그린수소 생산을 본격화할 예정입니다. 이를 위해 전라남도 신안 앞바다를 중심으로 효성중공업의 해상 풍력발전기를 세워 운영하고, 풍력 발전으로 만들어진 전기를 사용해 물을 전기 분해하는 과정을 통해 청정 그린수소를 생산한다는 방침입니다. 영광, 신안 지역부터 여수 지역까지 약 300km 해상에 조성될 풍력 발전 단지는 총 25GW에 달하는데요, 설비 용량을 기준으로 하면 원자력 발전소 25기의 어마어마한 규모입니다. 이를 위해 효성중공업은 세계 해상풍력터빈 리딩 업체와의 합작법인 설립을 준비하고 있으며, 현재는 한국에서 생산할 10MW급 해상 풍력 터빈에 대한 KS인증 획득을 추진 중입니다. 뿐만 아니라 효성은 국내 최대 규모인 10MW급 수전해 설비 구축 사업에 나섰으며, 향후 해상풍력 발전을 통해 그린수소를 연간 최대 20만톤까지 생산한다는 계획입니다. 그린수소는 미래 에너지의 청색 신호등입니다. 그린수로를 필요로 하는 분야가 많기 때문입니다. 한 예로 그린수소를 가스로 만들어 저장하는 P2G(Power to Gas) 기술을 사용한다면 전기를 저장하는 에너지 저장 장치인 ESS(Energy Storage System)의 배터리를 대체하는 훌륭한 친환경 에너지원으로 활용할 수 있습니다. 현재 ESS에 들어가는 리튬 배터리는 단위 무게당 에너지 저장량이 수소보다 적으며 에너지 손실률이 높고 충전 횟수에 제약이 있습니다. 친환경 그린수소를 대신 사용한다면 대용량의 전기를 적은 손실률로 저장할 수 있습니다. . 청정 에너지 풍력 발전, 효성중공업이 앞장섭니다 풍력 발전의 장점은 무궁무진합니다. 태양 에너지의 일종인 풍력은 자원 고갈 없이 무한하게 공급받을 수 있는 에너지로 영구적으로 사용이 가능합니다. 친환경 신재생 에너지인 풍력 에너지는 화석 연료와 달리 환경 오염 물질이나 온실가스 등 유해물질을 배출하지 않지요. 초기 투자 비용 이외에는 저렴한 비용으로 운영이 가능하다는 점도 풍력 발전의 이점입니다. 다른 발전 에너지에 비해 풍력 에너지는 아직 초기 시작 단계에 있어 그 발전 가능성이 매우 높습니다. 그리고 풍력 에너지의 선두에는 효성이 있습니다. 무한으로 받을 수 있는 미래의 에너지원인 풍력 에너지를 얼마나 현명하고 효율적으로 잘 사용하고 활용할지는 우리의 손에 달려 있습니다.
2023-03-06
고공비행하는 탄소섬유의 일상지도 만들기 (하)
지난 해 개봉한 영화 '탑건: 매버릭'은 2022년 글로벌 박스오피스 흥행 2위를 기록하고 겨울왕국을 뛰어넘는 수입을 거두며 전세계에 파일럿 열풍을 일으킨 주역입니다. 공군 파일럿이 보여주는 열정과 전우애와 더불어 다양하게 등장한 5세대 전투기들이 관객들의 눈을 즐겁게 해주었지요. 특히 영화 초반 자신이 담당한 극초음속기의 테스트 성공을 위해 주인공 톰 크루즈가 제멋대로 시험 비행을 강행하며 마하10을 달성하는 모습은 통쾌하며 짜릿하기까지 한 장면입니다. 여기에서 극초음속에 진입해 열손상을 입으면서까지 마하10이라는 엄청난 단위의 속도를 내는 기체에 대한 궁금증이 생깁니다. 도대체 저 비행기는 무엇으로 만들었기에 저렇게 튼튼하면서도 빠르게 날아갈 수가 있을까요? 혹시 탄소섬유가 사용된 것은 아닐까요? 튼튼하면서도 다른 소재보다 훨씬 가벼운 탄소섬유를 전투기에 적용하면 같은 크기의 비행기라도 상대적으로 무게가 줄어들게 됩니다. 따라서 전투기의 속도와 가속 성능을 높여주고 항속거리를 늘릴 수 있다는 전술적인 이점이 있습니다. 또한 전투기에 싣는 폭탄의 탑재중량(폭중량)을 높일 수 있습니다. 아울러 탄소섬유는 내열성이 높아 공기 마찰열에도 잘 버틸 수 있는 장점을 가지고 있습니다. 1,000℃ 이상의 고온의 열처리 공정을 거쳐 생산되기 때문입니다. 더 빠르고 더 멀리 날아갈 수 있도록 도와주는 탄소섬유 탄소섬유는 고온의 산화와 탄화 과정을 거친 소성(Tanning)을 통해 만들어진 고결정의 탄소로 이루어진 소재입니다. 높은 강도와 탄성, 우수한 내열성과 내구성을 가지지만 무게는 철의 1/4밖에 되지 않는 뛰어난 물성을 가지고 있습니다. 이것이 바로 최첨단 기술의 집약체인 초고속 비행기를 제조하기 위해 투입되는 다양한 신소재들 가운데 탄소섬유가 가장 눈에 띄는 소재인 이유입니다. 가볍고 튼튼하기 때문에 동체로 제조시 에너지 효율이 높고 연료 사용을 줄여 환경까지 보호하는 탄소섬유, 그 탄소섬유를 독자 개발한 효성첨단소재의 국내 최초의 탄소섬유 탄섬(TANSOME®)은 우리 미래를 더욱 가볍고 안전하게 만들어 줄 꿈의 신소재입니다. 탄소섬유와 함께 우주 탐험에 한걸음 더 가까이 항공우주 분야에서의 탄소섬유의 역할은 눈부십니다. 이미 오래전부터 우주왕복선, 인공위성에 탄소섬유를 사용할 정도로 항공우주 분야는 탄소섬유가 처음으로 적용된 분야이기 때문이지요. 지금은 현대인의 일상 전반에 유용한 도움을 주고 있는 탄소섬유의 탄생 배경은 조금 슬픕니다. 2차 세계 대전 이후 계속된 냉전 시대 동안 미국과 구소련이 항공우주 개발 경쟁을 하면서 보다 높은 효율성을 가진 소재를 만들기 위해 탄소섬유 개발이 본격화되었기 때문입니다. 이에 따라 제트기 등 다양한 분야의 아이템 제작에도 오래 전부터 탄소섬유를 사용하고 있으며 최근에는 주로 탄소섬유와 알루미늄, 티타늄을 기체에 함께 사용하기도 합니다. 탄소섬유로 더 가볍게 날자 탄소섬유는 많은 산업 영역 중 특히 항공우주 분야에서 두각을 나타내고 있습니다. 내구성을 높이면서 가볍게 만든 비행기는 에너지 효율을 높일 수 있으며, 연료를 적게 사용하고, 보다 무거운 화물을 적재할 수 있기 때문이지요. 그 예로 대표적인 글로벌 여객기 제조사인 보잉과 에어버스는 B787, A350 등 자사의 최신 기종에 탄소섬유 적용을 하고 있고, 그 범위를 점차 확대하고 있습니다. 보잉 787 드림라이너(B787)의 초기 모델은 탄소섬유 재료 비율이 전체의 10% 정도였습니다. 하지만 점차 탄소섬유의 비중을 높여 지금은 B787 전체 중량의 약 50%에 탄소섬유를 사용하고 있습니다. 동체 역시 탄소섬유 복합재료로 제작되었지요. 탄소섬유 사용을 통해 B787은 연료효율을 약 20% 정도 향상시켰습니다. 에어버스 역시 자사의 A380에 핵심 부품을 포함한 동체 중량의 30%에 튼튼하면서도 가벼운 소재인 탄소섬유를 적용하고 있습니다. 뿐만 아니라 항공기로 승객과 화물을 운송하는 미래형 도심 내 교통수단인 도심형항공모빌리티(UAM; Urban Air Mobility)가 2024년부터 미국에서 상용화 될 예정인데요, UAM에도 탄소섬유 적용이 활발하게 진행될 것으로 예상됩니다. 탄소섬유를 사용하면 무게가 가벼워지고, 날개 크기도 감소시킬 수 있어 기체의 전체 중량과 유체저항력을 줄일 수 있기 때문이지요. 정찰 등 군사적 목적과 방송중계와 기상관측 등의 민간 목적으로 사용 가능해 다국적 기업들이 앞다투어 개발중인 태양광 드론에도 경량화를 위해 탄소섬유가 들어갑니다. 2022년 성공적으로 발사된 한국형발사체 누리호에도 탄소섬유가 사용되었습니다. 철보다 14배 강한 초고강도 탄소섬유가 나왔다? 효성첨단소재의 탄소섬유 탄섬은 가벼운 무게와 높은 강도와 탄성뿐 아니라 열에 잘 버티는 우수한 내열성과 반복적으로 사용해도 기능 저하가 생기지 않는 탁월한 내구성을 갖추고 있습니다. 뿐만 아니라 부식에 강하며 비금속 소재임에도 불구하고 전기와 열전도성을 가지고 있습니다. 인체에 무해하다는 점도 효성 탄소섬유의 장점입니다. 이제까지 인류사에 등장한 그 어떤 섬유와도 차원이 다른 새로운 등장이지요. 꾸준히 탄소섬유의 연구개발을 진행중인 효성첨단소재는 2022년 10월, 인장강도 6.4㎬, 탄성율 295㎬ 이상 수준의 ‘H3065’(T-1000급) 초고강도 탄소섬유 개발에 성공했습니다. 철보다 강도가 10배 이상 높은 기존의 효성 탄섬보다 더욱 강력한 제품인 초고강도 탄소섬유는 철보다 14배 이상 강한 초고강도의 특수 탄소섬유입니다. 효성의 초고강도 특수 탄소섬유와 같은 강도를 가진 T-1000 탄소섬유의 경우 최신 항공기의 동체와 부품을 포함해 우주발사체와 인공위성 등 항공우주 분야에 사용될 정도의 강도를 뽐내고 있습니다. 특히 기존의 우주발사체에 많이 사용되던 알루미늄 보다 더 높은 강도와 탄성, 경량화를 자랑하는 탄소섬유는 발사체의 무게를 줄이면서도 추진력을 높여주고 많은 하중을 견딜 수 있어 항공우주 분야에 더욱 적극적으로 적용될 것으로 예상됩니다. 효성첨단소재 역시 자사의 제품을 적용하기 위한 관련 기술을 활발하게 개발 중입니다. 더욱 강력한 탄소섬유의 탄생 덕분에 우주비행선과 차세대 로켓 등 항공우주 제품에 효성의 탄소섬유가 사용될 날이 멀지 않았습니다. 우주를 향해 전진하는 효성의 초고강도 탄소섬유 하늘을 나는 비행기, 도로를 달리는 자동차. 조금 더 빠르고 안전하게 움직이는 이동수단을 만들기 위한 제조업체의 노력은 오늘도 계속됩니다. 연비를 개선하고 에너지 효율을 높이며, 온실가스배출을 줄이기 위해서는 튼튼하면서도 동체의 중량을 가볍게 만드는 탄소섬유의 도입이 꼭 필요합니다. 특히 탄소섬유는 그 기능과 특성상 항공우주 분야와 뗄 수 없는 사이입니다. 그리고 기술력이 높아질수록 항공우주분야에서의 탄소섬유 적용 범위가 넓어질 것이라는 전망은 직접 겪어보지 않아도 자명합니다. 고도화된 특수 기술의 집약체인 항공우주 분야, 그 중심에서 효성의 초고강도 탄소섬유가 누구보다 중요한 역할을 담당하며 인류의 미래인 우주를 향해 전진해 나갈 예정입니다. 효성첨단소재는 우리 삶의 편리함과 안전함뿐 아니라 미래의 인류가 살아가야 할 지구 환경 보호를 위한 탈탄소화의 해결책으로 탄소섬유를 선택했습니다. 강하고 가벼우며 탄성과 내구성이 뛰어난 탄소섬유만큼 탁월한 물성을 가지면서 자연 친화적인 소재는 없기 때문입니다. 효성이 탄소섬유의 국내 최초로 개발이란 쾌거에 만족하지 않고 꾸준히 기술 연구를 진행하는 이유는 탄소섬유로 현대인의 삶의 질을 한단계 업그레이드하고 아울러 미래를 살아갈 우리의 후손에게 더 나은 유산을 물려주기 위함입니다. 대체불가능한 신소재인 탄소섬유가 효성첨단소재의 손에서 더욱 더 발전해 나가는 그날은 우리 가까이에 있습니다.
2023-03-03
질주하는 탄소섬유의 일상지도 만들기 (중)
많은 시청자를 F1에 빠져들게 한 넷플릭스 인기 다큐멘터리 'F1, 본능의 질주'가 시즌5 오픈을 앞두고 있습니다. 최첨단 자동차로 화려한 테크닉을 선보이며 최고의 속도를 위해 치열하게 싸우는 모습을 담아낸 'F1, 본능의 질주’는 첫 시리즈 공개와 함께 세계 각지에서 인기순위에 진입하며 선풍적인 인기를 누렸습니다. 긴박한 레이싱 장면 등 다양한 볼거리와 업계 뒷이야기까지 다루는 스토리가 인기 비결인 이 다큐멘터리에서 단연 시청자의 눈을 사로잡는 것은, 바로 보기만 해도 가슴이 시원해지는 슈퍼카들의 향연입니다. 세계 최고의 모터스포츠 F1(포뮬러1) 그랑프리에서 시원하게 서킷을 질주하는 경주용 자동차는 최첨단 자동차 기술의 집약체입니다. 0.01초라도 빠른 기록을 위해 아낌없는 기술 투자가 이뤄지기 때문이지요. 특히 초경량의 고강도 차량을 만들기 위해 다양한 소재가 적용되었는데, 이 중 가장 주목해야 할 소재가 있습니다. 바로 탄소섬유입니다. 탄소 함량이 92% 이상인 꿈의 신소재 탄소섬유는 철보다 10배 강하면서 무게는 철의 1/4밖에 안되는 엄청난 특징을 자랑합니다. 그리고 효성첨단소재는 국내 최초로, 그리고 글로벌 시장에서도 괄목할 만한 빠른 속도로 고성능 탄소섬유 브랜드, 탄섬(TANSOME®)을 개발하고 양산한 기업입니다. 탄소섬유는 개발 이후 처음 적용되었던 항공우주 분야를 비롯해 수소나 압축천연가스(CNG) 등을 담는 고압 용기, 선박, 풍력발전기, 건축용 빔, 노트북 케이스, 의료기기 등 우리 생각보다 훨씬 더 다양한 산업분야에서 사용되고 있습니다. 특히 일반 소비자는 자동차와 스포츠 분야에서 탄소섬유를 손쉽게 만날 수 있습니다. 가벼운데 운전자와 탑승자의 안전도 지켜주는 탄소섬유 1980년대 초반, 당시에는 비행기나 우주왕복선 등 항공우주 분야에만 집중적으로 사용되던 탄소섬유가 F1 레이스용 차량의 구조인 모노코크(monocoque)에 적용되면서 경주용 자동차에도 처음으로 탄소섬유가 사용되었습니다. 모노코크란 자동차의 보디와 프레임이 하나로 되어 있는, 바퀴와 축을 제외한 차의 겉모습 부분을 말하는데요, 특히 탄소섬유로 만든 차체는 가벼울 뿐 아니라 튼튼하기까지 해서 항시 운전자의 생명과 안전을 보호하고 있습니다. 시속 200㎞로 달리다가 충돌이 발생하더라도 드라이버가 안전할 수 있도록 방어해주는 방패 역할을 하기 때문이지요. 탄소섬유로 제작한 모노코크를 적용하기 전 레이싱 사고로 사망한 드라이버는 20년간 20명이었습니다. 그렇지만 모노코크 적용 후에는 사망자가 30년간 3명으로 획기적으로 줄어들었답니다. 탄소섬유가 얼마나 많은 무고한 인명을 구해냈는지 상상이 가시나요? 모노코크 뿐만 아닙니다. 1000℃에 가까운 높은 온도를 견뎌야 하는 F1 경주용 차량의 브레이크 디스크에도 고온에서 끄떡없는 탄소섬유를 사용하는 사례가 많아지고 있습니다. 최근에는 탄소섬유 복합체로 만든 자동차 플랫폼, 머플러, 휠, 센터페시아, 보닛, 핸들 등 다양한 부속품도 개발되고 있답니다. 효성첨단소재 탄섬, 럭셔리카에 들어가다 F1에 버금가는 성능을 갖춘 럭셔리 자동차 역시 마찬가지입니다. 양산형 자동차에 아직 널리 적용되지 않은 최첨단 기술이 럭셔리 자동차에 우선적으로 들어 갑니다. 럭셔리카 역시 자동차 메이커들의 자존심을 다투는 각축장이기 때문입니다. F1 경주용 자동차에 처음 선보인 기술을 곧바로 럭셔리 자동차에서 만날 수 있는 이유도 바로 이 때문입니다. 그리고 이름만 대면 아는 여러 유명 럭셔리카 브랜드의 시리즈의 구조재, 그리고 프리프래그(Prepreg)와 인발(Drawing)과 같은 부품을 생산하는 중간재에는 효성첨단소재의 탄소섬유 탄섬이 공급되고 있습니다. 물론 탄소섬유는 F1이나 럭셔리카만의 전유물이 아닙니다. 일반 차량에의 도입도 활발합니다. 한 글로벌 자동차 브랜드는 자사의 일반 자동차 두 시리즈에 탄소섬유로 제작한 모노코크를 적용했는데요, 연구결과 기존의 동급 강철 차량 대비 차 중량이 39% 정도 감소했다는 보고도 있습니다. 스포츠 레저에서도 각광받는 탄소섬유 초경량 고강도 소재는 일상 생활에서 자주 접할 수 있는 스포츠 레저분야에서도 환영받고 있습니다. 가볍기 때문에 사용하기 부담 없고, 단단하고 탄성이 좋아 몸을 움직일 때 편리하면서도 퍼포먼스 향상에 도움을 줄 수 있기 때문입니다. 뿐만 아니라 블랙 컬러가 특징인 탄소섬유로 제품을 제작하면 유광이나 무광으로 된 특유의 격자무늬가 생기는데요, 탄소섬유로 만든 제품임을 알 수 있게 해주는 세련되고 멋진 블랙의 격자 패턴은 스포츠 용품을 더욱 고급스럽고 스포티하게 바꾸어 줍니다. 탄소섬유를 적용한 스포츠 용품은 유행을 타지 않는 타임리스 트렌드 컬러인 블랙에 탄소섬유라는 소재의 쿨함을 더욱 배가시켜주는 격자 무늬 패턴 덕분에 실용성과 멋스러움을 한 번에 충족시켜줘 스포츠를 즐기는 젊은 세대의 높은 호응을 얻고 있습니다. 탄소섬유로 스킬 업! MZ세대에 인기를 끌고 있는 스포츠인 테니스의 라켓과 서핑의 보드에도 탄소섬유가 들어간다는 사실을 아는 분은 많지 않을 것입니다. 또한 패들샤프트(노), 자전거, 요트, 스노우보드, 골프채, 자전거, 하키스틱, 석궁 등 다양한 스포츠에도 탄소섬유가 적용되고 있습니다. 테니스 라켓을 예로 들어 설명해 보겠습니다. 탄소섬유로 만들어 더욱 가벼워진 라켓은 공을 더 빨리 칠 수 있도록 도와주며, 편리한 그립감을 제공합니다. 탄소섬유 테니스 라켓은 핸들이 조금 더 길고 라켓 너비도 넓은 편인데요, 이를 통해 사용자는 공을 치는 면적이 더 늘어났음에도 가벼운 라켓에 더욱 편리함을 느끼고 덕분에 제구력과 파워를 개선할 수 있습니다. 탄소섬유로 만들어 중량을 줄인 자전거 역시 가파른 언덕을 오르거나 급한 턴을 해야 할 때 선수가 감당해야 할 무게를 대폭 줄여줘 자전거 경주에서의 시간 단축을 위한 열쇠가 되기도 합니다. 아울러 골프 샤프트에 적용된 탄소섬유는 경량화로 인해 조작의 편리성이 높아집니다. 덕분에 공을 칠 때 사용자의 의도를 더욱 섬세하게 반영할 수 있어 더 정확한 스윙과 함께 공을 더 빨리 칠 수 있도록 도와줍니다. 요트 등 수상스포츠에서도 인장력이 높고, 덥고 추운 날씨 변화와 강한 바람과 물에도 끄떡없는 탄소섬유가 주목을 받고 있으며, 장비의 성능이 중요한 스키나 스노우보드 등 겨울 스포츠에서도 탄소섬유의 빛이 발합니다. 탄소섬유로 만들어 나가는 일상지도 효성은 지난 2018년 동계올림픽 효자 종목인 대한민국 봅슬레이∙스켈레톤 대표팀과 후원 협약을 체결한 후 2017-2018 시즌과 2018-2019 시즌 동안 금전적, 기술적 지원을 진행했는데요, 효성에서 개발한 탄소섬유 탄섬과 아라미드 등 첨단 특수 소재를 대표팀의 운동복과 기구 등에 사용할 수 있도록 섬유 용도 개발 역시 전개했습니다. 자동차를 넘어 스포츠용품과 운동복까지. 개발 초기에는 항공우주 분야나 경주용 자동차 등 특정 분야에서만 사용된, 아주 특별하지만 쉽게 다가갈 수는 없는 소재였던 탄소섬유가 이제는 잘 돌아보면 우리 주변에서 손쉽게 만날 수 있게 되었습니다. 그 어떤 소재보다도 강하고, 가벼우며 높은 탄성을 가진 탄소섬유만의 뛰어난 물성은 탄소섬유로 만들어가는 우리의 일상을 더욱 가속화하고 있습니다. 이제 탄소섬유가 없던 삶으로는 돌아갈 수 없습니다. 그리고 국내 최초로 탄소섬유를 개발해 상용화에 성공한 효성첨단소재는 적극적인 탄소섬유 생산과 기술고도화를 통해 세계에서 손 꼽히는 탄소섬유 글로벌 리딩 기업으로 발전하고 있습니다. 자동차와 스포츠 분야뿐 아니라 일상 생활 속에서의 탄소섬유 적용 범위를 더욱 넓혀 나가고 있는 효성첨단소재는 인류의 삶을 더욱 편안하고 편리하며 안전하게 업그레이드하겠습니다. 효성첨단소재와 함께하는 탄소섬유의 일상지도 만들기가 기대됩니다.
2023-02-27
변신하는 탄소섬유의 일상지도 만들기 (상)
수소차, 골프채, 스마트폰, 엘리베이터 벨트, 운동화 깔창, 인공위성, 풍력 발전기, 선박, 전선 케이블… 각기 다른 산업 분야에서 각자의 역할을 맡아 활발히 사용하는 제품들입니다. 얼핏 보면 서로 연관성이 없어 보이지만, 자세히 살펴보면 모두 하나의 공통점을 가지고 있습니다. 바로 가느다란 실 속에 탄소가 92% 이상 함유되어 있는 특수 소재인 ‘탄소섬유’를 사용해 제작했다는 점입니다. 무엇보다 튼튼하고 강하게 만들어야 할 제품에 섬유를 사용한다? 어딘가 이상하다고 생각될 법도 합니다. 그러나 탄소섬유에 대해 좀 더 자세히 알게 된다면 그런 걱정은 기우라는 것을 알게 될 것입니다. 대체불가능한 신소재, 탄소섬유 탄소섬유는 철보다 10배 강하면서 4배나 가벼운 꿈의 신소재 탄소섬유는 뛰어난 물성으로 많은 산업 분야에서 대체불가능한 핵심 소재로 주목받고 있습니다. 높은 강도와 탄성, 고온에도 버티는 우수한 내열성과 낮은 열팽창성, 반복적으로 사용해도 기능 저하가 잘 발생하지 않는 탁월한 내구성과 비금속 소재임에도 뛰어난 열전도성, 혹독한 조건에서도 끄떡없는 내부식성 등 탄소섬유의 장점은 끝이 없이 나열할 수 있습니다. 이렇게 뛰어난 탄소섬유를 국내에서는 효성첨단소재가 독자 개발에 성공해 생산하고 있습니다. 2008년부터 탄소섬유 개발에 착수한 효성은 2011년 국내 최초로 고성능 탄소섬유 브랜드인 탄섬(TANSOME®)을 개발했고, 2013년 탄소섬유 양산에 성공했습니다. 지난해에는 초고강도 탄소섬유 개발에도 성공하며 탄소섬유 기술 개발에 앞장서고 있습니다. 탄소섬유는 특수분야 전용 소재? 탄소섬유는 그 뛰어난 성능 때문에 첨단 테크놀로지에만 적용되는 신소재라는 오해를 종종 받기도 합니다. 그러나 탄소섬유는 자동차와 스포츠, 항공우주와 건설, 해양 등 생각보다 많은 분야에 적용되고 있으며, 특히 수소산업과 신재생에너지분야와 같은 친환경을 실천하는 산업분야에서 두각을 나타내고 있습니다. 탄소섬유가 적용되고 있는 분야는 무궁무진합니다. 가볍고 강하기 때문에 철강과 알루미늄이 주로 쓰이던 자리를 대신하기 시작한 탄소섬유는 변화하는 시장 환경에 맞춰 적용분야를 점차 넓혀 나가고 있습니다. 생각보다 일상 속에서 더 자주 만나 볼 수 있는 탄소섬유를 한번 찾아볼까요? 일상 속에서 만나는 탄소섬유 탄소섬유는 일상 생활에서 생각보다 쉽게 접할 수 있습니다. 초경량 고강도의 특성을 살려 프리미엄 노트북 보디나 휴대폰 케이스로 사용되기 때문입니다. 또한 러닝화 바닥 부분에 탄소섬유로 만든 판을 넣으면 스프링 역할을 해 기존 러닝화보다 추진력을 높이고 에너지 회수가 가능해 더욱 빠른 기록을 세울 수 있습니다. 골프채, 낚싯대, 고급자전거, 라켓 등 운동용품에 탄소섬유가 적용된 지도 꽤 되었습니다. 전력 송전을 더욱 효율적으로 하기 위해 전선의 코어(Core)부분에 탄소섬유가 사용되고 있으며, X선 투과가 잘 되는 탄소섬유는 인체에도 무해하기 때문에 의료용 제품에도 널리 활용되고 있습니다. 열 전도성이 높은 특성을 활용해 발열벤치나 탄소매트 등에도 적용되고 있습니다. 뿐만 아니라 자동차의 내외장재, 태양광 단열재, 상업용 항공기 내외장재, 인공위성 등 다양한 분야에서 탄소섬유를 사용 중입니다. 우리가 미처 상상하지 못한 분야에도 탄소섬유를 만날 수 있습니다. 보트나 요트, 큰 배의 프레임과 돛대에도 가볍고 강한 탄소섬유 복합재를 사용하는데, 덕분에 선박의 무게를 가볍게 해 연료 사용량을 줄여 비용을 절감하고 지구 환경을 지켜 줄 뿐 아니라 거친 바다와 강물에도 끄떡없는 튼튼함과 안정성을 선사합니다. 고압용기에 꼭 필요한 탄소섬유 많은 분야들 가운데 특히 차세대 성장동력으로 주목받고 있는 수소산업에서 효성 탄섬의 진가가 빛을 발합니다. 그린 에너지원인 수소는 가볍지만 부피가 크기 때문에 압축해 사용하는 방법이 가장 효율적이고 일반적입니다. 그렇기 때문에 수소를 기체상태로 보관하거나 운반•이동할 때 이용되는 수소연료탱크는 일반 탱크와는 달라야 합니다. 일반 공기의 수백 배 이상의 압력을 견딜 수 있을 정도로 튼튼하고 안전한 고압용기를 사용해야 합니다. 또한 이동 시 연비를 높이기 위해 가벼운 소재를 적용해야 하며 인장 강도가 높아 안전을 강화한 제품이어야 합니다. 그리고 이 조건에 딱 알맞은 특성을 가진 소재가 바로 효성의 탄섬입니다. 지구 온난화의 주범인 화석연료를 대체하는 미래의 대표적인 모빌리티로 주목받는 수소차. 그 수소차에 꼭 필요한 수소 에너지의 저장과 유통에 필수적인 고압용기의 핵심소재로 탄섬이 사용되고 있습니다. 효성 탄섬은 우리가 모르는 사이에 이미 친환경 신성장 동력인 수소 산업의 한 축을 이루고 있습니다. 탄소섬유로 만드는 풍력 발전기 날개 신재생에너지에도 효성의 탄소섬유가 사용됩니다. 풍력 발전기와 같은 친환경 에너지 분야의 구조물 경량화와 이에 따른 발전 효율 향상을 위해 가볍고 단단한 탄소섬유가 풍력 블레이드의 메인 구조물인 스파 캡(Spar cap)에 적용되기 때문입니다. 특히 풍력 발전은 블레이드 길이가 길수록 더 많은 전력을 발생시킬 수 있습니다. 철보다 탄성이 7배나 되어 높은 탄성률을 가지고 있고 무게 역시 철보다 가벼운 탄소섬유는 블레이드에 사용하기 가장 적합한 소재입니다. 가볍고 탄성이 높은 탄소섬유가 블레이드에 사용되면서 60m 이상의 대형 블레이드가 바람에 돌아갈 때 길이 때문에 휘어 버리는 현상을 방지할 수 있게 되었습니다. 또한 기존보다 더 가볍고 길이가 긴 블레이드 제작이 가능 해졌습니다. 건축보강재도 탄소섬유로 편리하고 튼튼하게 또한 건설 분야에서는 기존의 철근을 대체할 만큼 튼튼하면서 부식의 걱정이 없는 탄소복합재가 새로운 대안으로 떠오르고 있는데, 탄소복합재는 철근보다 훨씬 가볍기 때문에 시공이 편리하고 건물을 짓는데 시간도 단축할 수 있을 것으로 예상되기 때문입니다. 기존의 철근보다 얇은 모습으로 제작할 수 있어 더 가벼운 구조물을 만들 수 있다는 점 역시 탄소섬유만의 특징입니다. 탄소섬유는 주로 건설 현장의 다리보수 패널이나 건설용 빔 등에 사용되는데, 현장에서 철근을 용접해 제작하거나 조립할 필요 없이 가볍고 이동이 편리한 탄소복합재를 사용하면 운반이 쉽고 현장에서의 작업 시간이 줄어들어 업무 효율성을 높일 수 있습니다. 특히 노후한 콘크리트를 보강할 때도 사용되며, 독일에 건설된 슈투트가르트 도시철도 다리는 탄소섬유 복합재료(CFRP)로 만든 행거에 걸려있는 세계 최초의 네트워크 아치교입니다. 꿈의 신소재에서 일상 속 친숙한 소재로! 꿈의 신소재로 화려하게 등장한 탄소섬유, 이제는 특수분야 뿐 아니라 우리의 일상 전반에서 만날 수 있는 반갑고 친숙한 소재가 되었습니다. 탄소섬유 적용분야가 늘어남에 따라 탄소섬유의 글로벌 시장 규모 역시 꾸준히 증가하고 있습니다. 일본 시장조사 전문기업인 후지경제에 따르면 효성이 생산하고 있는 PAN계 탄소섬유의 2021년 전세계 시장 규모는 8만5790톤에 달하며, 연평균 10%의 지속적인 성장을 이룰 것으로 예상하고 있습니다. 또한 2035년에는 PAN계 탄소섬유의 전세계 시장 규모가 32만7430톤을 기록할 것으로 전망됩니다. 탄소섬유로 만든 제품들에 둘러싸여 생활하고, 하루 한번 이상 탄소섬유로 만든 제품을 사용하지 않은 날이 없는 미래가 멀지 않았습니다. 그리고 성장하는 탄소섬유 시장의 한 축을 효성첨단소재가 담당하고 있습니다. 효성첨단소재는 끊임없는 연구개발로 지난 2022년 세계에서 세번째로 기존보다 4배 이상 강도가 높은 T-1000급 초고강도 탄소섬유를 생산했습니다. 효성의 탄소섬유 기술 수준은 글로벌 탄소섬유 시장을 발전시키고 이끌어 나가는 원동력 중 하나입니다. 탄소섬유가 더 이상 새로운 소재가 아니게 될 그 날까지, 효성첨단소재는 다양한 분야에의 탄소섬유의 보급과 적용을 적극적으로 확대해 나가며 현대인을 위한 친환경 일상을 완성해 나가려 합니다. 효성첨단소재와 탄소섬유의 미래는 아직 그 끝이 보이지 않을 정도로 넓습니다.
2023-02-24
효성이 10년간 개발에 몰두한 신소재 - 세계 최초의 폴리케톤 탄생 이야기
무(無)에서 유(有)를 창조해 낸다는 게 얼마나 힘든 일인지... 창작의 고통은 작가만 겪는 일이 아닙니다. 화학 분야에서도 기존에 없던 물질이 나오기도 합니다. 바로 혜성처럼 등장한 세상에 없던 전혀 새로운 물질, 폴리케톤(Polyketone) 이야기입니다. 지금까지 존재하지 않았던 우수한 물성 덕분에 미래 산업의 핵심 소재로 주목받는 폴리케톤은 효성이 세계 최초로 개발한 친환경 고분자 신소재입니다. 폴리케톤이란 단어가 조금 생소하고 낯설게 다가오겠지만, 이는 대부분의 일반인들은 처음 들어보는 용어이기 때문입니다. 알고 보면 장난감, 식판, 자동차, 전자부품등 일상 생활에서 항상 접하고 있는 많은 제품들이 폴리케톤을 사용해 만들어지고 있답니다. 인체에 무해한 소재임을 세계적으로 인정받고 온실가스인 일산화탄소를 주원료로 사용하는 폴리케톤은 특히 환경을 중요시하는 기업과 브랜드의 마음을 사로잡고 있는데요, 나일론의 탄생 이후 전 세계가 주목하는 새로운 물질인 폴리케톤의 탄생 스토리를 들어보실까요? 그 누구도 성공하지 못했던 꿈의 플라스틱 대한민국이 개발한 세계 유일의 핵심 원천소재인 폴리케톤은 꿈의 플라스틱으로 이미 1980년부터 미국과 일본 등 선진국에서 개발을 추진해 왔지만 상업화까지 도달하지 못한 소재였습니다. 그러나 신기술과 신소재를 개발해 인류의 보다 나은 생활을 선도하겠다는 신념 하나로 효성 경영진은 폴리케톤 관련 기술과 논문에 대한 심층적인 검토를 진행했습니다. 그리고 연구원들에게 세상에 없던 새로운 소재를 만들어보라고 격려했습니다. 미래 신소재 개발을 위해 효성화학 연구팀은 다양하게 연구 환경을 바꿔가며 폴리케톤 개발에 매진했습니다. 작업 온도를 높이거나 낮추고, 다양한 촉매제를 사용해 보는 등 여러 시도를 해 보았습니다. 하지만 폴리케톤이라는 신소재 개발로 가는 여정은 쉽지 않았습니다. 성공으로의 길이 요원하고, 그 끝이 없어 보였습니다. 연구를 시작한 2004년부터 무려 10년 동안 500억 원의 연구개발비가 투입되었고, 무수히 많은 실험과 개발이 진행되었으니까요. 생각한 만큼의 결과가 나오지 않자. 당시 효성 연구직원들은 애가 타는 마음에 폴리케톤의 성공적인 개발을 기원하며 설비 기계 앞에서 고사를 지내기도 했습니다. 새로운 소재를 개발해 회사와 국가의 성장에 도움이 되려는 경영진과 직원들의 마음이 하늘에 닿았던 것일까요, 2013년 11월, 효성화학은 세상에 없던 새로운 물질인 폴리케톤을 개발했습니다. 폴리케톤 개발의 기쁨도 잠시, 효성 직원들은 새로운 폴리머(Polymer)인 폴리케톤의 제품 검증을 위해 많은 시간을 쏟았습니다. 또한 폴리케톤의 신속한 시장 진입 및 안착을 목표로 폴리케톤이 적용가능한 제품군과 용도, 그리고 고객들의 요구사항 등에 대한 철저한 시장 분석을 진행하였는데요, 이는 폴리케톤이 엔지니어링플라스틱 시장에 성공적으로 안착하는 기반이 되었습니다. 그리고 2015년, 연 5만톤의 생산이 가능한 공장을 건설하며 효성의 폴리케톤 브랜드인 포케톤(POKETONE™)을 상용화하며 엔지니어링 플라스틱의 새로운 패러다임을 열었습니다. 친환경 엔지니어링플라스틱, 효성 포케톤 대기오염의 주범인 일산화탄소(CO)와 석유화학 원료인 올레핀(에틸렌, 프로필렌)을 원료로 만들어지는 폴리케톤은 제조과정에서의 이산화탄소(CO₂) 발생 역시 적은 친환경 엔지니어링 플라스틱입니다. 친환경 고분자 신소재 폴리케톤은 기존의 엔지니어링플라스틱 소재보다 우수한 물성과 경쟁력을 바탕으로 전세계 부품산업을 주도할 핵심소재로 주목받고 있는데요, 탁월한 내충격성, 내마모성, 내화학성, 내연료성, 인체 무해성 등의 뛰어난 특징을 가지고 있기 때문입니다. 효성의 폴리케톤 브랜드인 포케톤은 만들면 만들수록 유해 가스인 일산화탄소가 소모된다는 장점을 가지고 있는데요, 뛰어난 물성과 더불어 생산과정에서 환경을 보호하는 제품 특징 덕분에 전세계 부품산업을 주도할 핵심소재로 떠오르고 있습니다. 강하면서도 안전한 소재로 일상 속 어디에나 적용 그 어떤 소재보다 마모 성능이 좋고 스크래치에 강한 폴리케톤은 유해물질이 전혀 들어 있지 않으며 어린 아이들이 사용하기에도 안전한, 인체에 무해한 소재입니다. 유럽 의회에서 지정한 고위험성 우려물질(SVHC) 224종에 대해 모두 통과(Pass)를 받았고 프탈레이트, 포름알데하이드 등 유해물질(VOC)에 대해서도 안전하다는(Free) 판정이 내려졌기 때문입니다. 또한 정수기나 식품용 컨베이어 부품, 의료용 부품과 렌즈몰드 등 식품•수도와 인체의 접촉은 물론 의료부문까지 인증을 받아 그 어느 소재보다 더 안심하고 사용할 수 있습니다. 어린아이들의 경우 종종 탐색을 위해 주변 물건을 입 안에 넣기도 하는데요, 폴리케톤으로 만든 장난감과 식판이라면 부모들이 안심하고 사용 가능합니다. 차세대 엔지니어링플라스틱의 미래를 열다 효성의 폴리케톤은 나일론과 비교해 충격 강도는 2.3배 이상, 내화학성은 30% 이상 우수하며 내마모성 또한 폴리아세탈(POM) 대비 14배 이상으로 높아, 오래도록 튼튼하게 사용할 수 있어야 하는 친환경 자동차와 산업용 신소재로 주목받고 있습니다. 특히 연료 라인, 내외장재, 전기전자 부품 및 다양한 자동차 부품 등 소재 특수성이 필요한 분야에 적용 가능합니다. 폴리케톤과 같은 엔지니어링플라스틱은 범용플라스틱과 달리 고객의 요구사항에 맞춰 제품을 까다롭게 커스터마이즈 해야 하는 사업입니다. 고객이 원하는 제품을 만들어 적용해 내기까지 적게는 1년, 길게는 2~3년의 시간이 걸리는 세심한 작업이 필요하지요. 그렇기 때문에 제품의 기술적인 특성을 파악하고 자사 제품(resin) 및 고객의 어플리케이션(Application)에 대한 기술적인 요구 사항을 이해하며 고객의 요청 사항에 대응할 수 있는 솔루션 프로바이더(Solution Provider)의 역할이 중요합니다. 세계 최초로 폴리케톤을 개발해 그 누구보다 폴리케톤을 잘 이해하고 파악하고 있는 효성화학은 고객이 원하는 물성의 제품을 섬세하게 맞춰 제조할 수 있는 기술과 제품 라인업을 갖춘 최고의 솔루션 제공 업체입니다. 효성 포케톤과 함께 열어가는 그린 미래 폴리케톤을 포함한 전세계 엔지니어링플라스틱 시장은 2016년 662억 달러 규모에서 연평균 7.2% 씩 상승하여 2026년에는 1,328억 달러에 이를 것으로 전망되고 있습니다. 전세계 폴리케톤 판매규모 역시 2016년 912톤, 2020년 8,542톤, 2021년 18,220 톤으로 가파르게 증가하고 있습니다. 특히 반복적인 변형에도 잘 견디며 질기고 강한 특성을 가지고 있고 탄성과 복원력이 뛰어난 폴리케톤은 우수한 충격 강도와 기계적 강도에 내마모성, 내화학성 역시 뛰어난 신소재로, 기존에 나온 수많은 엔지니어링플라스틱을 대신하는 강력한 대체재로 주목받고 있습니다. 더 많은 사용처를 확장해 나가는 엔지니어링플라스틱 시장에서 효성의 포케톤은 단연 두각을 선보이고 있는데요, 효성화학은 폴리케톤의 생산 및 도입에만 만족하지 않고 환경까지 염두에 둔 생산 방식을 고민하고 있습니다. 바로 발전소에서 배출하는 이산화탄소를 포집해 만든 친환경 일산화탄소를 원료로 활용해 폴리케톤을 생산하는, 지속가능성을 추구하는 친환경 기술까지 검토 중입니다. 환경을 오염시키는 요인을 원재료로 사용하고, 자원을 재활용하는 친환경적인 방식으로의 전환을 준비중인 효성 폴리케톤, 인류의 보다 나은 삶을 위해 세계 최초로 효성화학이 독자 개발한 폴리케톤은 글로벌 엔지니어링플라스틱 시장의 선두주자로 거듭 날 것입니다.
2023-02-20
태울수록 더욱 강해지는 특별한 섬유, '탄섬(TANSOME®)'
700kg의 중형 자동차를 단 한 가닥의 실로 들어올릴 수 있다는 이야기를 들어 본 적이 있나요? 불가능을 가능으로 바꾸는 탄소섬유라면 가능합니다. 철보다 10배 강하면서 무게는 철의 1/4밖에 안되는 가벼운 ‘탄소섬유’는 일반 실처럼 보이지만 탄소 함량이 92% 이상인 꿈의 신소재입니다. 국내 최초로, 세계에서 4번째로 개발한 효성의 탄소섬유 '탄섬' 효성첨단소재의 탄소섬유 제작 과정은 다음과 같습니다. 화합물인 아크릴로나이트릴(acrylonitrile; AN)에 열과 압력을 가해 고분자 상태로 만든 후, 실 형태의 섬유로 방사합니다. 이후 산소를 차단한 상태에서 1200℃ 이상의 고온을 가해 탄화시켜 탄소 성분만 남게 한 섬유가 바로 탄소섬유입니다. 소성이라 불리우는 이 공정은 고도의 생산기술이 필요한 매우 까다로운 공정이지요. 탄소섬유 한 가닥의 직경은 7㎛(마이크로미터)로 머리카락 굵기의 1/10밖에 되지 않습니다. 이처럼 가는 미세섬유를 수천 가닥 이상 모으면 그 무엇에도 끄떡없는 강한 탄소섬유가 만들어집니다. 1㎟ 단면적의 아주 얇은 탄소섬유가 700kg의 자동차를 쉽게 들어올릴 수 있는 이유입니다. 기술개발과 환경을 모두 중시하는 효성 단소재는 2008년부터 탄소섬유 개발에 착수했습니다. 효성첨단소재는 2011년 한국 최초 고성능 탄소섬유인 '탄섬(TANSOME®)'을 개발하고 2013년에는 탄소섬유 양산에 성공했습니다. 한국에서 처음으로 자체 개발에 성공한 고성능 탄소섬유인 탄섬(TANSOME®)은 탄소섬유 핵심공정인 '소성(Tanning)'과 ‘특별함(Something Special)'을 합쳐 만든 이름입니다. 특별함을 선사하는 탄소섬유로 이제껏 경험하지 못한 새로운 부가가치를 창출한다는 의미를 담고 있습니다. 탄소섬유의 무한한 가능성 탄소섬유의 쓰임새는 항공우주, 자동차, 풍력, 고압용기, 전선심재, 토목건축, 산업용 기타, 스포츠 레저 등 그 분야가 무궁무진합니다. 기술의 발달로 첨단복합재료를 사용하고 좀 더 가벼우면서도 높은 강도를 갖춘 재료가 필요한 분야가 늘어났는데, 탄소섬유가 딱 제격이기 때문입니다. 이미 오래전부터 우주왕복선의 제작에 탄소섬유를 사용하고 있었으며, 보잉과 에어버스는 B787, A380 등의 최신기종의 경량화와 에너지 효율 증대를 위해 탄소섬유 적용범위를 확대하고 있습니다. 가볍고 연비 감소의 효과가 필요한 F1 레이싱카 등의 자동차 분야와 강한 내화학성과 내부식성을 필요로 하는 원유 이송관에도 탄소섬유가 도입되었습니다. 요트와 배의 프레임, CNG 탱크와 수소 탱크 등의 고압용기, 다리 보수 패널과 건설 빔 등 토목건축 분야와 의료기기에도 탄소섬유가 사용됩니다. 경량화와 고탄성으로 골프채, 자전거, 하키스틱, 테니스 라켓, 낚시대, 스노우보드 등 스포츠레져 분야에도 환영받고 있습니다. 또한 탄소섬유로 만든 전선심재(Cable Core)는 기존의 철로 만든 스틸코어에 대비해 높은 탄성과 강도로 철탑 간의 간격을 늘려줘 비용 절감의 효과까지 제공합니다. 수소밸류체인의 감초 역할, 탄소섬유 이것으로 끝이 아닙니다. 탄섬의 효용성은 특히 수소산업에서 빛을 발합니다. 수소의 무한한 가능성에 주목하고 수소경제를 만들기 위해 적극적으로 관련 사업을 진행하고 있는 효성은 국내 최다 수소 충전소를 운영하고, 수소를 안전하게 보관하고 운반하기 위한 고압용기의 핵심 부품을 공급하고 있습니다. 풍력과 태양광 등 신재생에너지로 만들어진 전기를 사용해 생산한 그린수소 보급에 앞장선 효성은 그린수소의 저장과 활용을 위한 세계 최대규모의 액화수소 플랜트를 준공 중입니다. 블루수소 생산을 위해서 필수인 CCCU(이산화탄소 포집 및 저장) 기술도 개발하고 있습니다. 효성의 수소밸류체인에 감초처럼 중요한 역할을 담당하고 있는 소재가 바로 탄섬입니다. 수소 모빌리티 활성화의 핵심 인프라인 수소 충전소에 보급되는 기체수소는 이동과 보관의 편의성을 위해 고압으로 압축해 부피를 줄이고 밀도를 높여 용기에 담는데요, 초고압의 수소를 안전하게 보관하기 위해서는 고강도 특성을 가진 재료를 사용해야 합니다. 바로 여기에 쓰이는 핵심 소재가 탄섬입니다. 특히 탄섬으로 제작한 고압용기는 기존 소재에 비해 훨씬 가볍기 때문에 연료 효율성을 높이고 온실가스 배출을 감축해 주는 효과도 제공합니다. 수소에도, 탄소섬유에도 진심인 효성 자체 개발한 탄소섬유로 지속가능성을 실천해 나가는 효성첨단소재는 단계적으로 탄소섬유 생산규모를 증설해 나갈 계획입니다. 효성은 2023년에는 연 9,000톤 규모로, 2028년까지는 세계 최대인 연 24,000톤 규모로 탄섬 생산량을 늘리고 탄소산업 클러스터를 조성하며 친환경 탄소섬유 도입을 확대해 나갈 예정입니다. 태울수록 더욱 강해지는 탄소섬유를 생활 전반에서 만날 수 있는 우리의 일상이 멀지 않아 보입니다.
2023-02-10