효성 2014년, 이 사업을 주목하라 폴리케톤과 탄소섬유!

안녕하세요, My Friend 효성입니다. 예년보다 기온이 많이 떨어졌다고 하는데요. 외출하실 때는 꼭 두툼하게 챙겨 입으시길 바랍니다. ^_^ 요즘 한참 창조경제가 대두하고 있는데요. 많은 기업이 정부의 정책과 함께 아이디어가 넘치고 지속가능한 신성장 사업에 많은 힘을 쏟고 있습니다. 효성 역시 이에 발걸음을 맞춰 끊임없는 연구 개발을 통해 새로운 성장 소재 발굴에 힘쓰고 있습니다. 대표적인 것이 여러분들도 익히 아시는 “폴리케톤”과 “탄소섬유”입니다. 

<폴리케톤 제품 이미지>

그럼 먼저 신소재에 대해 간단하게 알아볼까요?

소재는 제품의 성능을 결정하는 요소로서 예부터 소재의 개발에 따라 제품의 혁신이 일어나고 우리 생활의 혁신이 일어난 경우가 많습니다. 또 인류의 역사는 이런 소재 발견에 따라 구분되기도 합니다. 대표적인 것이, 신석기, 철기 등으로 구분을 짓는 것이지요. 아날로그 시대에서 디지털 시대로 넘어가는 것 역시, 소재의 힘이 가장 크다고 볼 수 있을 것 같습니다. 소재의 발달을 통해서 반도체라는 작고 민첩한 기기들이 만들어졌기 때문입니다. 

그래서 신소재라는 것은 이미 있는 재료를 발전시켜서 더욱 뛰어나게 만들거나 새로운 물질의 발견을 통해 이것을 생활에 적용할 수 있는 것을 일컫습니다. 현재 사전적으로 신소재의 종류는 크게 4가지로 분류되어 있습니다. 

<안양 효성기술원에서 직원들이 탄소섬유 제품과 탄소섬유를 활용해 만든 제품에 대해 이야기를 나누고 있다>

신금속재료, 비금속 무기재료, 신고분자재료, 복잡재료가 그것인데요. 간단하게 이들에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

신금속재료는 특징을 가지고 있는 금속으로 니켈, 티탄계의 형상기억합금, 초전도재료 같은 재료를 말합니다. 형상기억합금은 온도나 환경에 따라 가변성을 가지고 있는 금속을 말하며 인공위성부품, 감응장치 등에 쓰입니다. 초전도재료는 극저온이 되면 전기저항이 0이 되는 성질을 지니고 있으며 에너지를 손실없이 전달할 수 있어 통신케이블, 자기부상열차 등에 사용이 됩니다. 

비금속 무기재료는 천연 또는 인공적으로 합성한 무기화합물질을 원료로 하여 만들어진 재료입니다. 파인세라믹스, 광섬유 등이 이에 속하며 내열성, 초정밀가공성, 절연성 등이 철보다 좋기 때문에 절삭공구, 원자로부품, 인공관절 등에 사용이 되고 있습니다. 

신고분자재료는 엔지니어링 플라스틱, 광발전 플라스틱전지 등을 포함하며 기존에 가지고 있는 고분자물질보다 가볍고 강한 특징이 있습니다. 

복합재료는 두 종류 이상의 소재를 합쳐서 고강도, 경량성, 내열성 등을 부여한 재료입니다. 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 등이 이에 속하며 가볍고 강하기 때문에 자동차부품, 비행기 날개, 스포츠 용품 등에서 많이 사용되고 있습니다. 또 우주 항공 분야에도 이용이 되고 있죠. 

어려워 보이지만 신소재의 두드러진 점이라고 할 수 있는 것은 ‘기존에 있던 물질’보다 더 나은 물성과 특성이 있기 때문에 가치가 높다는 점입니다. 

차세대 고분자화합물의 선두주자 폴리케톤 

 

<효성에서 개발한 신소재 폴리케톤>

이미 My Friend 효성을 통해 소개된 바 있는 폴리케톤은 고분자화합물의 한 종류로 효성이 세계최초로 개발한 소재입니다. 우리 생활에 혁신을 불러온 나일론의 발명과 비견되며 한국 최초의 고분자화합물 개발이란 점이 주목해야 할 부분입니다. 신소재 분야의 선두에 있는 일본과 독일에서 그동안 많은 연구개발을 했지만 상용화를 시키는 것에는 번번이 고배를 마셨는데요. 효성은 지난 10여 년 간 500억 원의 연구개발 비용을 투자해 마침내 폴리케톤의 상용화에 성공했습니다. 

폴리케톤은 기존에 있던 소재들을 모두 뛰어넘을 만한 풍부한 장점들을 가지고 있습니다. 우선 폴리케톤의 원료로 대기오염의 주범이라고 할 수 있는 일산화탄소를 사용하기 때문에 친환경적이며 지속가능 생산이 가능한 소재입니다. 

기존 소재 대비 230% 이상 우수한 강도와 1.4배 ~ 2.5배의 내화학성을 가지고 있습니다. 또 내마모성은 현존하는 가장 단단한 소재인 폴리아세탈 대비 14배나 우수합니다. 고분자 소재 중 기체 차단성이 가장 우수하며 기존 섬유 대비 고강도, 고탄성률을 가지고 있기 때문에 산업용 로프에 사용할 수 있습니다. 

 

<효성기술원에서 세계 최초로 개발 및 상용화한 신소재인 폴리케톤>

폴리케톤이 창조경제에 이바지할 수 있는 부분은 경제 창출 기대 효과입니다. 전문가들은 폴리케톤의 부가가치가 2020년까지 1조 원, 폴리케톤을 기본으로 한 모든 사업을 포함하면 그 부가가치가 10조 원에 이를 것으로 기대하고 있습니다. 또한 폴리케톤 산업 전반에 걸친 고용창출 효과도 8,700여 명에 달할 것으로 예상됩니다. 

꿈의 신소재, 탄소섬유 

 

<효성 전주 탄소섬유 공장 전경>

탄소섬유는 이미 우리 생활 깊숙이 들어와 있습니다. 스포츠 용품, 자전거 같은 강도를 필요로 하면서도 가벼워야 하는 제품에 많이 사용되고 있습니다. 

탄소섬유는 탄소의 육각 고리가 층상격자를 형성하고 있는 구조의 섬유로 금속광택을 내는 검은색 섬유입니다. 탄소섬유는 강도 35g/d, 비중 1.9의 특성이 있는 슈퍼 섬유로 인장강도, 내열성이 좋고 비중이 작으며 화학적 안정성이 우수합니다. 

아크릴섬유를 기초로 Toray社에 의해 1971년 처음으로 생산됐고 알루미늄보다 가볍고 철에 비해 탄성과 강도가 뛰어나 스포츠 용품, 항공기, 자동차, 보강재, 풍력발전기 등 고성능 산업용 소재로 널리 쓰이고 있습니다. 

효성은 탄소섬유 분야의 지속적인 개발과 생산 시설 확대를 통해 탄소섬유시장망(網)을 점차 확대해 갈 예정입니다. 2013년 3월에는 새로운 탄소 섬유 브랜드인 탠섬을 런칭하면서 그 발판을 마련했습니다. 

탠섬이란? 효성의 탄소섬유 브랜드 ‘TANSOME’은 한글로 ‘탄소섬유’의 약자이면서, 탄소섬유 생산 공정의 특성인 ‘소성(태우는 과정, tanning)’과 ‘특별함, 중요함(something special)’의 결합을 통해 새로운 부가가치를 창조해나간다(adding value)는 의미를 함축하고 있답니다. 또한, 강도에 있어 강철보다 무려 10배나 강하지만, 무게는 4분의 1수준인 탄소섬유의 놀라운 특징을 표현하는 ‘Awesome’의 의미도 포함하고 있는 이름으로 이제까지 세상에 나온 어떤 섬유와도 차원이 다른 새로운 등장을 알리는 일종의 감탄사라고도 볼 수 있습니다.

<탄소재료 사업단이 철저한 준비를 거쳐 만든 탄소섬유 브랜드 ‘TANSOME’의 우수성을 널리 알린 ‘JEC Europe 2013’ 현장. 수많은 업계 관련자들이 ‘TANSOME’의 등장에 놀라움을 감추지 못했다>

효성은 2020년까지 총 1조 2,000억 원을 투자해 탄소섬유 생산 능력을 1만 7,000톤까지 확대한다는 계획을 가지고 있습니다. 현재 세계 탄소섬유 시장은 도레이, 미쓰비시레이온 등의 일본 기업이 60% 이상을 점유하고 있지만 효성이 자체 기술을 통한 상업화에 성공하면서 국산화 대체는 물론이고 향후 글로벌 시장에서 일본 기업들과 경쟁을 나란히 할 것으로 예상하고 있습니다. 

<효성 탄소섬유 완제품>

탄소섬유는 현재 연간 5만 톤(20억 달러)규모에서 연간 11% 이상 급성장하고 있으며 2020년에는 시장 규모가 50억 달러 이상으로 성장할 것이 예상되고 있습니다. 

앞으로도 신소재 개발 분야는 많은 가능성을 내포하고 있습니다. 지금도 많은 기업들이 새로운 소재 개발을 위해 박차를 가하고 있으며 효성 역시 더 좋은 소재 개발을 위해 연구, 매진하고 있습니다. 효성은 폴리케톤과 탄소섬유를 바탕으로 앞으로도 지속적인 연구개발과 설비 확충 등을 통해 창조경제에 기여하고 국민들의 삶 속에 더 다가가려 합니다. Always by your side라는 문구처럼 언제나 여러분의 곁에 효성의 ‘신소재’들이 있다는 것! 항상 기억해 주세요. : ) 

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