탄소섬유란?
21세기 "산업의 쌀" 유기섬유(레이온, 피치 등) 를 1,000℃ 이상 고온에서 열처리해 탄소성분이 90% 이상인 섬유로서 3,000℃고온에서도 사용 가능한
초고온 신소재로 현재 전 산업분야에서 각광을 받고 있음
- 1879년 에디슨이 개발 항공, 우주, 자동차, 토목·건축·전기·전가, 스포츠·레저, 의료분야 등에 활용
- 탄소소재 종류 : 흑연 카본블랙, 탄소섬유, 활성탄, 탄소나노튜브(CNT), 다이아몬드, 그래핀
생산공정
특징
특 징 | 용도(적용 분야) | |
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고강도/고탄성 | 철의 10배/3배 | 우주항공, 스포츠레저, 구조재 |
초경량성(무게) | 철의 20%(1/5) | |
열적 치수안정성 | 철, 알루미늄 대비 우수 | 우주기기, 전파망원경 |
내열성 | 고온 강도유지 우수 | 항공기 브레이크, 단열재 |
열전도도 | 극저온에서 낮음 | 저온 저장탱크(LNG 등) |
전기전도성 | 전기전도도 우수 | 전극재료, 전자파 차단제 |
탄소섬유구분
- 범 용 급 (T300~T500) : 스포츠·레저분야 등
- 중성능급 (T700) : 자동차, 에너지분야 등
- 고성능급 (T800 이상) : 우주·항공분야 등(전략물자 수출 허가 품목)
탄소섬유 복합소재 응용분야
극한 환경이 요구되는 방산, 항공우주산업 뿐만 아니고 자동차, 토목건축, 스포츠용품 등 전반에 응용
- 자동차 연비개선을위한 경량화 → 전세계 자동차 회사 탄소섬유 적극 도입중 : BMW 첫 전기차 > 강화 탄소섬유로 무게 300㎏줄여
- 꿈의 항공기 보잉B787 동체의 50%를 탄소섬유복합재로제작 (대한항공 2016년부터 10대 도입예정) : 국내항공기(190대) 날개 및 동체 50% CFRP(탄소섬유복합재)로 대체할 경우 > 유류비 연간 2.9조원 절약
탄소섬유활용
- 항공/우주 항공기·로켓·위성 동체, 부품
- 수송기기 차체, 주요 구조재, 연료탱크
- 에너지 풍력 블레이드, 연료전지, 시추용 파이프
- 전자/기계 전자제품 플라스틱 대체재, 로봇
- 건축/토목 건축재료 보강재, 교량 주요 구조체
- 스포츠/레저 골프 샤프트, 테니스 라켓, 낚시대, 요트
- 의학/기타 X선 투과장치, 의료보조기
탄소섬유 얼마나 알고 있나요?
탄소섬유(Carbon Fiber)는 첨단 신기술로 만들어 낸 슈퍼섬유 중에서도 단연 최고의 강도를 자랑하는 '꿈의 신소재'로 불린다.
미국의 세계적인 발명가 에디슨이 지난 1879년 개발에 성공했으나 높은 수준의 기술력이 요구돼 일본과 미국, 유럽 등 일부 국가에서만 독점적으로 생산해 왔지만, 2013년 5월 ㈜효성 전주공장을 준공, 2천톤 규모의 고강도 탄소섬유 양산을 시작으로 2020년까지 단계적으로 연산 1만 7천톤 규모로 확대할 계획이다.
탄소원자 특성이 초경량과 초고강도, 초내마모 등 다양한 성질을 갖고 있기 때문에 탄소섬유 1㎟당 700㎏의 무게를 지탱할 수 있고, 3000℃의 초고온에도 견딜 수 있다. 철보다 5배 이상 강한 강도와 강철도 녹아내리는 초고온에도 끄떡없는 탄소섬유는 지금껏 인류가 만들어 낸 섬유 가운데 꿈의 신소재라 해도 과언이 아니다.
탄소섬유는 통상 유기섬유 전구체를 열처리하여 얻은 탄소함유율 90% 이상의 머리카락보다 얇은 직경 5~15㎛(마이크로미터, 1/1000㎜) 섬유를 말한다. 고강도 강화용 필수 소재로 군수용, 우주항공, 자동차, 내진 건축물, 교량 건설 등 활용 폭이 넓이지고 있다.
자동차 시장에서도 이산화탄소 저감과 연비개선을 위한 경량화 목적으로 탄소섬유 소재를 적극 도입하고 있으며, 보잉 787의 경우 비행기 동체의 50%(무게비)를 탄소섬유 복합재로 사용하고 있다.
섬유의 진화(한가닥이 견디는 힘) | ||||
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50㎏ | 150㎏ | 400㎏ | 600㎏ | 800㎏ |
- 의류용 합성섬유 |
- 산업용 고강력사 |
- 아라미드 (초고분자량 폴리에틸렌섬유) |
- PBO폴리벤즈옥사졸섬유 - 자이론섬유 |
- 탄소섬유 |
- 의류 | - 타이어코드 - 여과용필터 |
- 방탄 - 브레이크라이닝패드 - 광케이블 |
- 방탄용 | - 항공기 - 스포츠카 - 일부 휴대폰 |
탄소관련 연구소 및 기업
대한민국 탄소산업 R&D 허브도시 전주! 3개기관 31개 기업
한국탄소융합기술원(KCTECH)
- 위 치 : 팔복동 도시첨단산업단지 내
- 규 모 : 부지 35,674㎡, 건물 24,743㎡ / 2008년 6월 준공
- 연구원 : 원장 외 40명
- 주요사업 : 탄소소재산업 및 첨단기계산업 분야 원천소재기술 개발 및 중소기업 육성, 전문인력 양성 등
국제탄소연구소(KCTECH 부설연구소)
- 위 치 : 팔복동 도시첨단산업단지 내
- 규 모 : 대지 1,541㎡, 건물 2,373㎡ / 2010년 10월 준공
- 연구원 : 17명
- 주요사업 : 국내외 대학·연구소 등과 국제공동연구를 통한 탄소소재 핵심기술 개발
- ※ 7개국 10개 연구소와 공동연구 협약 체결
한국과학기술연구원(KIST) 전북분원
- 위 치 : 완주군 봉동읍 추동로 92
- 규 모 : 부지 343천㎡, 건물 27,842㎡ / 2012년 11월 준공
- 연구원 : 분원장 외 43명
- 주요사업 : 탄소복합소재 분야 등의 원천소재기술 개발, 기업지원 및 인력양성
탄소관련 대표기업
업체명 | 생산품 (업종) |
사업장 소재지 |
비고 |
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비나텍(주) | 슈퍼캐패시터 | 전주시 덕진구 운암로 15 | |
(주)데크카본 | 탄소브레이크 | 전주시 덕진구 운암로 30 | |
(주)효성 | 탄소섬유 | 전주시 덕진구 기린대로 886 |