[뉴스비전e 박준상 기자] 최근 자동차 업계에선 경량화가 화두로 떠오르고 있다. 차량 중량을 낮춰 연료소비와 이산화탄소 배출을 줄여야 하는 당면과제 때문이다.

이러한 경량화에 핵심소재가 바로 탄소섬유 강화플라스틱이다. 하지만 가격이 너무 비싸서 탄소섬유 강화플라스틱만으론 자동차를 제작할 수 없기 때문에, 완성차 메이커들은 초경량 금속을 함께 사용하는 투트랙 전략을 쓰고 있다.

아울러 기존 탄소섬유 강화플라스틱보다 더욱 성능이 우수하고 대량생산이 가능한 기술 개발도 한창 진행되고 있다.

시장조사기관들은 전세계 시장 규모가 5년 안에 6백억 달러에 달할 것으로 전망하고 있는 가운데 미국과 EU 등은 탄소섬유 강화플라스틱 성능 향상을 위해 R&D에 박차를 가하고 있다.

차세대 복합소재인 탄소섬유 강화플라스틱에 대해 살펴본다. [편집자 주]

< 탄소섬유 강화 플라스틱 / CompositesWorld >

[④ 국내 CFRP 산업생태계 구축 위한 정책적 지원 '필수' ] 

탄소섬유 강화플라스틱 산업의 기술은 ▲ 원가 절감 생산 기술 개발▲ 소재물성 데이터베이스, 구조물성 해석, 공정 시뮬레이션 등 기반기술 고도화 ▲ 새 소재 통한 신제품 개발 등의 방향으로 전개될 전망이다.

전세계 기업들은 원가 절감을 위해 탄소섬유와 수지, 프리폼, CFRP 설계 최적화, 고속 성형 공법, 자동화 생산 장비 등을 개발해 제조원가를 지금의 절반 수준인 kg당 10달러 수준으로 낮추겠다는 각오다.

또한 소재물성 데이터베이스 구축과 설계 및 시험평가(Qualification), 부품의 구조물성 해석, 설계, 공정시뮬레이션 등 CFRP산업 전반의 인프라 구축에도 심혈을 기울이고 있다.

스프레딩(Spreading)기술과 초경량 패브릭, 프리폼, 상온보관 속경화 프리프레그, 열가소성 탄소섬유 강화플라스틱, 하이브리드 소재 또는 성형공법에 의한 CFRP, 초고강성 CFRP, 고내열 고인성 CFRP 등 신제품 개발에도 박차를 가하고 있다.

특히 CFRP의 재료인 탄소섬유와 고분자 수지의 계면 결합력 강화를 위한 연구개발이 한창이다. 이를 통해 CFRP 복합재료의 강도를 높이려는 것이다.

업계에선 향후 국내 · 외적으로 CFRP 복합재료의 수요 증가와 함께 중간재의 생산 증가, 이에따른 기계 수요도 늘어날 것으로 예상하고 있다.

하지만, 세계 CFRP 시장에서 우리나라는 차지하는 비중은 2%에 그치고 있다.

국내산업의 잠재수요에 비해 기술수준과 제조기반이 크게 미흡하며 수요산업의 발전을 위해서도 기술개발이 시급한 상황이다.

< CFRP 이용한 자동차 썬루프 / bmw gallery >

한국섬유기계융합연구원 "국내 CFRP 산업 육성을 위해선 기업들의 적극적인 참여와 함께, 산업생태계가 구축될 수 있도록 제품개발 및 기반기술 확보를 위한 정부의 정책적 지원이 필요하다"고 지적했다.

CFRP 복합재료 부품의 물리적인 특성을 향상시키기 위해서는 프리폼용 중간재의 성능도 향상시켜야하며 이를 위한 전용 생산시스템의 국산화가 필수적이기 때문이다.

자동차, 항공, 조선, 풍력, 에너지 등의 다양한 분야에 적용되고 있는 탄소섬유 강화플라스틱은 차세대 먹거리 산업이 분명하다.

아울러 CFRP 중간재 생산시스템은 부품 성형 및 가공의 전 단계 소재 뿐만 아니라 다가올 4차 산업 혁명에 대응하는 신기술 창출과 첨단 섬유기계분야에서의 중요한 분야가 아닐 수 없다.

한국섬유기계융합연구원 "국내 탄소섬유 산업의 발전을 위해선 인프라 구축을 위한 정책적 지원과 함께 최종 CFRP 복합재료의 수요 증대에 대응하는 생산시스템 기술 개발과 함께 첨단 섬유기계 육성이 필요하다"라고 강조했다.

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