HYOSUNG

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.