[효성 첨단소재] 탄소섬유, 우리의 삶에 파고들다

저녁 8시 뉴스, 앵커의 멘트에서 ‘경제성장률 하락세’, ‘성장 동력 감퇴’와 같은 단어가 언급됩니다. 오늘 자 신문 경제면에서도 등장하네요. 이와 같은 현상은 경제 불확실성과도 연관이 있습니다. 그리고 이러한 불확실성으로 인해 소비와 투자가 위축되고 장기적인 경기침체까지 이어지게 됩니다. 이처럼 향후 경제 상황을 예측하기 어렵게 되자, 기업들은 지속적인 성장을 위한 발판을 마련하기 위해 안간힘을 쓰고 있습니다.

효성 역시 이 같은 노력에 박차를 가하고 있습니다. 친환경 에너지, IT 정보기술, 복합소재 등이 대표적이죠. 그중에서도 자체적인 기술로는 국내 최초로 탄소섬유 개발에 성공하였는데요. 그 주인공이 바로 효성의 탄소섬유 브랜드 ‘탄섬(TANSOME®)’입니다.

효성의 미래를 책임질 차세대 성장동력인 동시에, 이제는 우리의 삶으로 점점 파고들고 있는 탄소섬유는 미래에는 결코 없어서는 안 될 소재가 될 것입니다.

 외유내강! 탄소섬유 그리고 탄섬(TANSOME®)

 

효성 탄소재료사업단 전주공장

탄소섬유는 탄소 함량이 92% 이상인 섬유 소재를 일컫습니다. 섬유임에도 불구하고 메탈릭한 광택을 띠고 있는데요. 처음 알려졌을 때는 지금으로부터 약 130년 전, 발명왕 토머스 에디슨(Thomas Edison)이 전구를 발명할 당시 사용한 탄소 필라멘트를 통해서였습니다.

같은 양의 철과 비교한다면 무게는 4분의 1 정도로 가볍고 강도는 10배 이상 강합니다. 머리카락보다는 10분의 1 정도로 가늘고요. 그만큼 초경량 고강도 섬유라고 할 수 있습니다.

보통 고체 상태의 물질을 원자 단위로 세밀하게 살펴보면 일정한 배열로 구성되어 있습니다. 이를 ‘결정을 이루고 있다’라고 하죠. 그리고 결정을 이루는 공간 역시 내부적으로는 몇몇의 구성단위들에 의해 반복적으로 배열되어 있습니다. 이러한 결정 내의 배열을 ‘공간 격자’, 혹은 ‘결정 격자’라고 합니다. 탄소섬유의 경우에는 육각형의 탄소 원자들이 켜켜이 쌓여 층상 격자의 형태를 이루고 있는데요. 쉽게 말해 아주 작은 섬유 입자들이 층을 쌓은 모양이라고 생각하면 됩니다.

 

효성의 탄소섬유 브랜드 탄섬 │ 사진: 효성그룹 홈페이지

효성은 2008년 탄소섬유 개발에 착수합니다. 그리고 2010년 약 2년 만에 그 어려운 걸 해냅니다. 자체적인 기술로는 국내 최초인데요. 그렇게 해서 고성능 등급(High Performance Grade)의 탄소섬유 브랜드 탄섬(TANSOME®)이 탄생합니다.

효성의 고성능(High performance grade) 탄소섬유인 ‘TANSOMEⓇ’은 High strength grade(인장강도 5.5GPa, 탄성률 250GPa 이상)와 Intermediate modulus grade(인장강도 5.5GPa, 탄성률 290GPa 이상)로 구성되어 있습니다. 전 세계 수요의 70% 이상을 차지할 만큼 핵심 등급의 제품이죠.

탄섬을 적용한 현대자동차 컨셉카 ‘인트라도’ | 사진: 현대자동차 H Tour

주로 복합재료의 강화재로 사용되는 탄소섬유는 광범위한 응용이 가능합니다. 따라서 시장 규모는 매년 10% 이상 증가할 것으로 전망되는데요. 효성은 이러한 탄소섬유 시장의 확대에 맞춰 2013년에는 연간 2,000톤 규모의 생산능력을 확보하였습니다. 나아가 지속적인 연구개발을 통해 산업용, 항공용, 스포츠·레저용 등 다양한 용도로 사용되는 탄소섬유를 개발해냈습니다.

탄섬의 장점 - 효성이 자체 보유한 원천기술에 의해 생산 - 원자재부터 탄소섬유 완제품까지 전 생산공정의 제어 가능 - 탄소섬유 개발에 대한 기술 보유 - 이용 고객에 대한 기술적 지원 - 제품 자체가 지닌 특성(고강도 및 고탄성)

 우리의 삶, 곳곳에 스며든 탄소섬유

 

요즘은 카본이 대세 

지금까지 살펴본 바로 탄소섬유는 탄성과 강도가 뛰어나고 가볍다는 특성이 있었습니다. 이러한 특성 때문인지 토목∙건축, 통신 안테나, 자동차 부품 등의 각종 산업 자재부터 일상에서 자주 쓰이는 물건들까지 다양하게 활용되고 있는데요. 어떠한 제품들이 탄소섬유로 만들어지는지 살펴보겠습니다.

탄소섬유, 일상이 되다

샅샅이 파헤쳐보면 탄소섬유로 만들어진 제품들이 참 많습니다. 사무실 책상 위에 항상 놓여있는 사무용품인 펜, 자, 스테이플러 등부터 시계나 책상, 의자 등 가구류까지 우리가 흔히 사용하는 일상용품도 탄소섬유로 만들어지고 있습니다.

 

책상, 의자 가방 등 모든 제품이 탄소섬유로 만들어진 사무실 책상

그 밖에도 뜨거운 여름 햇빛으로부터 피부와 눈을 지켜주는 모자랑 선글라스도 있고요. 우리의 소중한 휴대폰을 지켜주는 휴대폰 케이스도 탄소섬유로 만들어집니다. 강도가 뛰어난 탄소섬유로 만든 휴대폰 케이스라면 떨어뜨려도 휴대폰에 흠집 하나 나지 않을 것만 같습니다.

 

그 밖의 다양한 탄소섬유 제품들 │ 사진: Carbon Fiber Gear 홈페이지

탄소섬유, 우리의 발이 되다

현재 대한민국 자전거 인구가 1,300만 명을 넘어섰다고 하는데요. 요즘 라이딩족 사이에서 특히 인기를 끄는 제품이 바로 탄소섬유로 만들어진 ‘카본 자전거’입니다. 기존에 쓰이던 알루미늄이나 티타늄 프레임에 비해 가볍고 강하다는 점이 매력 요소로 작용하기 때문이죠.

라이딩 족의 인기를 독차지하는 카본 자전거

탄소섬유는 자전거뿐만 아니라 자동차 부품으로도 쓰입니다. 그 선두주자는 바로 독일의 자동차 브랜드 BMW입니다. BMW는 2014년부터 연구개발에 나서며 탄소섬유 부품 수를 대폭 늘렸는데요. 가장 높은 비중을 차지하는 부분은 타이어 휠입니다. 탄소섬유 휠은 일반적인 알루미늄 주조방식으로 제조된 휠에 비해서는 50% 이상 가볍기 때문입니다. 내구성 또한 강해서 충격을 가했을 때 상대적으로 덜 찌그러지죠. 이처럼 탄소섬유는 가볍지만 튼튼해서 여러 자동차 제조사에게 주목받는 소재입니다.

자동차에 적용된 탄소섬유 │사진: 카미디어 홈페이지

탄소섬유, 예술이 되다

1초의 차이가 승부를 가르는 포뮬러원 그랑프리(Formula 1 Grand Prix, F1). 차체의 무게가 곧 속도로 이어지는 F1 세계에서 탄소섬유는 경량화를 위한 소재로 일찌감치 사용되었습니다. 그러한 이곳에서 특별한 외도가 이루어지고 있는데요.

 

다양한 탄소섬유 예술품 │ 사진: The Drang Gallery 홈페이지

F1 머신 정비공으로 명성이 자자한 알라스테어 깁슨(Alastair Gibson)이 그 주인공입니다. 그는 평소에 자주 접하던 탄소섬유로 조각품을 만들어 전시회까지 열었습니다. 상어, 해골, 피라냐 등이 대표적인 작품들인데요. 탄소섬유 특유의 강함을 표현하기에 아주 적합한 작품 같습니다.

알라스테어 깁슨은 전시를 통해 “예술은 평범한 대상을 평범하지 않은 방식으로 보는 것”이라며 자신의 예술적 철학을 밝히기도 했는데요. F1 머신 정비공인 그가 평소 자주 접하던 탄소섬유를 가지고 그만의 독특한 시각으로 표현해낸 것이죠. 

 

예술로 승화한 탄섬 by 김성희

그뿐이 아닙니다. 효성의 탄소섬유, 탄섬 또한 예술품으로 재탄생하였습니다. 탄소 아티스트 김성희 작가는 탄섬을 활용하여 다양한 작품을 선보였는데요. ‘나의 행성, 나의 우주(My Planet, My Universe)’라는 제목 아래 전시된 탄소 예술품들은 소재 특유의 특성을 미학적으로 표현했다는 점에서 주목을 받았습니다.

특히 탄소섬유가 산업용 자재뿐만 아니라 예술을 표현하기 위한 수단으로도 사용될 만큼 무한한 활용이 가능하다는 사실을 알릴 기회가 되었기에 더 의미 있는 전시였는데요. 탄소섬유가 앞으로는 어떻게 표현되어 대중을 찾을지, 분야를 가리지 않고 다양한 영역에서 활약할 그 미래가 기대됩니다.

이제는 우리의 삶 곳곳에서 만날 수 있게 된 탄소섬유. 일상과 산업과 예술까지, 그 영역을 가리지 않고 맹활약 중인데요. 이러한 흐름에 발맞추어 효성은 탄소섬유 시장의 Top 대열로 진입하기 위해 부단히 노력하고 있습니다. 2013년부터 파리에서 개최되는 세계 최대 복합재료 전시회 JEC World에 참가하며 탄섬을 세계에 선보인 것을 시작으로, 계속해서 탄섬을 알리기 위해 관련 행사에 참여하였습니다.

우리는 꿈꿉니다. 탄소섬유가 여러분의 삶에 파고들어 더욱 윤택해진 삶을 누릴 수 있도록, 그리고 그 탄소섬유가 효성의 탄섬이 되는 그 날을 말입니다.

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