전주시 출연기관인 한국탄소융합기술원이 탄소섬유 생산원가를 획기적으로 낮출 수 있는 원천기술 개발에 성공했다. 탄소섬유 상용화를 위한 최대장벽으로 손꼽혔던 제조원가 절감기술이 개발되면서, 저가형 범용 탄소섬유 보급 등 향후 전주시가 추진하는 탄소산업을 보다 활성화시킬 수 있을 것으로 기대된다. 한국탄소융합기술원(원장 정동철, 이하 기술원) 국제탄소연구소는 미국 텍사스 주립대와의 공동연구를 통해 기존 습식(용액)공정으로만 제조되는 탄소섬유용 PAN 프리커서 섬유의 제조방식을 용융공정으로 대체해 탄소섬유 제조비용을 획기적으로 절감시킬 수 있는 원천기술 개발에 성공했다고 4일 밝혔다. 이는 기술원과 미국 텍사스주립대(양덕주 박사)가 지난 2010년 한국탄소융합기술원 국제탄소연구소 개소식에서 양측이 연구협력 업무협약을 맺은 후 전주시의 전폭적인 지원을 받아 6년간 진행된 공동연구의 성과물이다.

▲ 탄소섬유 생산원가 확! 줄여, 탄소산업 활성화 기대

기술원에 따르면, 탄소섬유의 원소재인 폴리아크릴로니트릴(PAN)이 가지는 고유한 특성 때문에 습식(용액)공정으로만 제조되는 기존 탄소섬유용 PAN 프리커서 섬유의 제조방식을 새로 개발된 용융공정으로 대체하면 결과적으로 탄소섬유 제조비용을 획기적으로 절감시킬 수 있게 된다.  기술원은 탄소섬유 전체 제조비용의 51%를 차지하는 프리커서 제조방식을 새로 개발된 기술로 대체하는 것만으로도 30% 이상의 생산단가를 절감할 수 있을 것으로 내다보고 있다. 뿐만 아니라, 이번에 개발한 탄소섬유 저가화 기술은 습식방사에 비해 단순한 설비만으로도 생산 속도가 높은 용융방사법에 의해 섬유를 제조할 수 있어 가격경쟁력은 물론 생산성도 높아질 것으로 기대된다. 나아가, PAN 프리커서의 용융방사 방식은 용매를 사용하지 않아 습식공정보다 환경 친화적으로 알려졌다.

기술원은 조만간 기술사업화를 위한 생산기술 검증에 나설 예정이다.

▲ 탄소섬유 생산원가 확! 줄여, 탄소산업 활성화 기대

이와 함께, 기술원은 최근 독일 KIT대학과 ‘마이크로웨이브를 이용한 에너지 효율적인 안정화 탄화 기술 개발’에 착수, 향후 탄소섬유 제조 전 공정에서 생산원가를 혁신할 수 있는 제조기술이 확보될 것으로 전망하고 있다. 시는 탄소섬유의 생산원가를 절감할 수 있는 다양한 기술 개발을 선점하면 대한민국이 세계 탄소섬유 시장에서 가격경쟁력 우위를 선점해 세계시장을 주도해나갈 것으로 기대하고 있다. 또, 탄소섬유 시장가격의 하락은 탄소섬유의 상용화를 앞당겨 탄소섬유를 적용한 사업영역이 확대될 것으로 전망된다.

정동철 한국탄소융합기술원장은 “이번 기술이 생산단계 검증에 성공해 저가형 범용 탄소섬유의 보급이 현실화 된다면, 대한민국 탄소산업의 기술경쟁력을 높이고 세계 탄소산업 시장 확대 및 탄소섬유 시장 주도권을 확보할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편, 현재 다수의 국내외 연구그룹들이 탄소섬유 저가화를 위한 대체 프리커서 연구에 집중하고 있으며, 기존의 탄소섬유용 프리커서에 비해 저가인 대체 프리커서(Textile PAN, Lignin, Polyolefin)를 이용하여 원가를 낮추는 연구를 하고 있지만 여전히 기초연구단계에 머물러 있는 수준이다.