효성첨단소재, 철보다 14배 강도 높은 초고강도 탄소섬유 개발

"우주·항공 소재 국산화에 한걸음 다가서"
일본, 미국에 이어 세계 3번째


효성첨단소재는 12일 인장강도 6.4㎬(기가파스칼), 탄성율 295㎬ 이상 수준의 ‘H3065(T-1000급)’ 초고강도 탄소섬유 개발에 성공, 우주·항공 소재의 국산화에 한걸음 다가섰다고 밝혔다. 일본, 미국에 이어 세계에서 3번째 개발 성공사례다.

효성첨단소재는 그간 ‘H2550(인장강도 5.5㎬, 탄성율 250㎬, T-700급)’ 탄소섬유를 주력으로 생산해왔다. 강도가 철에 비해 10배 이상 높아 수소연료탱크, 전선 심재, 태양광 단열재 등 용도로 사용됐다. 이번에 개발한 ‘H3065’ 탄소섬유는 H2550을 훌쩍 뛰어넘는 강도를 지녔다. 철보다 14배 이상 강도가 높은 초고강도 특수 탄소섬유다. 동급의 T-1000 탄소섬유는 보잉 등의 최신 항공기 동체 및 부품, 인공위성을 비롯한 우주발사체 등 우주항공 및 방위 산업에 다방면으로 활용된다고 효성첨단소재는 설명했다.

조현준 효성그룹 회장은 "이번 개발로 우리나라도 일본, 미국에 이어 T-1000급 초고강도 탄소섬유 생산이 가능한 탄소소재 선진국에 오를 수 있는 계기를 마련했다"며 "시장을 선도할 수 있는 초고성능 탄소섬유 소재의 개발을 위해 지속적으로 노력하고 국내 탄소섬유 산업 발전에 기여할 수 있도록 최선을 다하겠다"고 밝혔다. 방윤혁 한국탄소산업진흥원장은 "수입에 의존하던 우주·항공·방산·미래 모빌리티 분야 탄소섬유 소재의 국산화가 기대된다"며 "이번 개발은 국내 우주산업 성장의 기초가 되는 재료 공급망을 확보함과 동시에 핵심기술 보유를 통해 과학기술 초강국으로 나아가는 발판을 마련한 것"이라고 평가했다.

효성첨단소재는 ‘H3065’ 탄소섬유 개발을 통해 고부가가치 우주·항공 탄소섬유 시장에 진출할 수 있게 됐다고 밝혔다. 우주·항공 분야는 세계 탄소섬유 시장에서 수량 기준 비율은 15%지만, 금액 기준으로는 약 30% 이상의 높은 점유율을 차지하는 고부가가치 시장이다. 효성첨단소재는 최대한 빠른 시일 내에 후속 적용 연구도 끝낼 계획이다.

업계에 따르면 초고강도 탄소섬유는 우주발사체와 위성체 등의 개발에 필수적인 소재로 꼽히고 있다. 알루미늄 등 기존 소재에 견줘 훨씬 가벼우면서도 높은 탄성과 강도를 지녀, 발사체의 무게를 최대한 덜면서 높은 하중을 견디고 추진력을 높일 수 있기 때문이다. 탄소섬유를 적용한 발사체는 무게를 줄여 연료를 적게 탑재하는 만큼 탑재체의 무게를 늘릴 수 있게 된다. 최근 누리호에 탑재된 위성체를 보호하는 ‘페이로드 페어링’에도 탄소복합재가 사용됐다. 또 방산 분야에서는 발사체에 탄소섬유 적용 시 속도 및 사거리가 향상되는 효과가 있는 것으로 알려졌다.

효성첨단소재는 오는 2028년까지 1조 원을 투자해 전북 전주공장 탄소섬유 생산라인을 현재 연간 6500t 생산에서 2만4000t까지 확대할 계획이다. 한편 이번 개발은 지난 2017년 8월부터 산업통상자원부가 투자해 추진하는 국방과학연구소 민군협력진흥원 부처연계협력기술개발사업으로 5년 만에 거둔 성과라고 효성첨단소재는 덧붙였다.

김성훈 기자