[효성적 일상] 일상적 탄소섬유! 실제 쓰이는 탄소섬유 제품과 효성의 탄소섬유

 

별다른 취미도 없고, 특기도 없고, 먹고 사는 것 외엔 관심사가 그리 많지 않은 보통 사람이라면 아마도 ‘탄소섬유(Carbon Fiber)’를 뉴스 기사에서나 봤지 실제로 본 적은 없을 것 같아요. 주욱- 손가락으로 튕겨 버렸던 뉴스에 따르면, 그렇게 많이 사용된다고 하던데, 그 실체가 눈앞엔 나타나지 않거든요. 마치 있긴 있지만 한 번도 본 적 없는 월급 같은 존재랄까요? 그래서 좀 더 우리 일상 가까운 곳에 있는 탄소섬유 제품들을 찾아봤습니다.

 

 

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일상에 스며든 탄소섬유: 실제 쓰이는 탄소섬유 제품

 

 

보잉787 항공기 동체

 

양 날개 끝이 위로 살짝 휘어진 것이 특징인 보잉787, 일명 드림라이너는 탄소섬유 복합소재를 전면적으로 도입한 최초의 여객기입니다. 무게를 줄이고 효율성을 높이기 위해서 동체를 기존과 같이 알루미늄을 이어 붙이는 것이 아닌 탄소섬유를 사용해 통째로 동체를 조립하는 방법을 채택했어요. 직전 기종인 보잉777은 탄소섬유 복합재 비중이 12% 정도였지만 보잉787은 50%까지 늘렸다고 합니다. 기존 항공기 소재보다 훨씬 가벼우면서 더 튼튼한 탄소섬유 덕분에 연비가 20% 개선되었죠.

 

출처: Youtube @대한항공(Korean Air)

 

 

스포츠카의 카본 세라믹 브레이크

 

빠른 자동차를 만들 수 있다는 것은 더 빠르게 멈출 수 있기 때문이라고 합니다. 고출력을 내는 포뮬러원 차량이나 스포츠카는 300~400km의 속도로 달리다가도 긴급한 상황에서 더욱 제대로 제동해야 하죠.

 

자동차용 브레이크 장치인 디스크 브레이크는 디스크와 패드로 이루어집니다. 제동과 동시에 디스크와 패드가 접지하면서 속도가 줄어드는데, 이때 발생하는 마찰열이 상당해서 패드뿐 아니라 디스크가 손상될 수 있어요. 포뮬러원 차량의 경우 400~1,000도까지 마찰열이 올라가는데요, 이런 극한 상황에서도 정확한 제동을 위해 탄소섬유가 적용된 카본 세라믹 브레이크를 사용합니다.

 

일반 자동차에는 필요 없을지 몰라도 앞으로 높은 토크를 자랑하는 전기차 시장이 커지면 더 정확한 제동을 위해 카본 세라믹 브레이크가 사용하는 것이 일상이 될지도 모르겠네요.

 

탄소섬유가 적용된 브레이크를 기본 또는 옵션으로 제공하는 포르쉐

 

 

레노버 싱크패드 X1 카본

 

특유의 디자인과 내구성, 신뢰성, 안정성 등의 장점으로 많은 마니아층을 거느리고 있는 ‘레노버 싱크패드 X1 카본’. 최대 6코어를 지원하는 인텔의 10세대 프로세서를 장착해 어떤 업무도 빠르게 처리할 수 있습니다. 게다가 배터리 지속 시간은 18시간, 45W 고속 충전을 지원해 1시간 안에 80%까지 충전이 가능합니다. 그러나 이 제품의 진정한 매력은 성능이 아니라 바디에 탄소섬유가 적용됐다는 것입니다.

 

12단계의 까다로운 군사 등급 테스트를 통과하고, 북극의 황무지와 사막의 모레 폭풍, 무중력 상태와 액체 유입, 낙하 충격까지 견딜 수 있습니다. 그런데도 무게는 1.09kg. 애플의 맥북 시리즈가 알루미늄을 사용하면서 거의 모든 프리미엄 노트북들이 알루미늄을 사용합니다만, 싱크패드 X1은 카본 시리즈를 내놓으며 브랜드 이미지와 딱 맞는 소재를 아주 잘 찾은 것 같습니다.

 

출처: Lenovo

 

 

3D 프린팅 카본 자전거, 슈퍼스트라타(Superstrata)

 

로드&하이브리드, 픽시, MTB 자전거 유명 브랜드들의 최고 사양은 역시나 카본 프레임 제품입니다. 카본으로 바디를 만들면 강성이 놀랄 만큼 향상될 뿐 아니라 최고의 퍼포먼스를 낼 수 있도록 가벼워지기 때문이죠. 1,000만 원에 육박하는 자전거는 대부분 카본을 사용한다고 봐도 과언은 아닙니다.

 

그런데 슈퍼스트라타는 카본 자전거의 크라우드 펀딩을 진행했는데요, 자전거 가격이 300만 원밖에 되지 않습니다. 분명 비싸지만 300만 원은 충분히 합리적인 가격입니다. 슈퍼스트라타는 재질이 가볍고 강도가 높은 탄소섬유 중합체와 특수 3D프린터를 사용해 자전거 프레임을 유니바디(바디와 프레임이 하나로 되어있는 구조)로 만듭니다. 그래서 이음새 없는 매끈한 바디를 자랑하죠. 휠과 각종 부품을 뺀 프레임의 무게는 겨우 1.3kg, 완제품은 7.5kg입니다.

 

출처: Youtube @Superstrata Bike

 

 

나이키 카본플레이트 러닝화(베이퍼플라이)

 

2019년 10월, 오스트리아 빈 프라터 공원에서 마라톤 전 구간을 1시간 59분 40초에 주파한 선수가 있었습니다. 인간의 한계로 여겨진 마라톤 2시간의 벽을 깬 마라토너 일리우스 킵초게(Eliud Kipchoge)인데요, 이날 주목받은 것은 바로 그가 신었던 신발 ‘나이키 줌X 베어퍼플라이’였어요. 이 러닝화의 중창(midsole, 신발의 밑창와 깔창 사이 부분)에는 얇고 딱딱한 ‘카본플레이트(탄소섬유판)’가 삽입되어 있습니다.

 

이 카본플레이트는 일종의 스프링 역할을 해 기존 러닝화보다 13%가량 내딛는 힘을 높여줍니다. 스포츠 과학자 로스 터커에 따르면, 베이퍼플라이를 착용한 선수는 평지보다 1~1.5% 경사진 내리막길을 뛰는 것과 같다고 합니다. 이후 베이퍼플라이 러닝화는 약물을 이용한 도핑처럼 첨단 기술로 기록을 끌어올리는 ‘기술 도핑’의 문제가 논란이 되기도 했죠. 카본플레이트가 적용된 러닝화는 마라토너뿐 아니라 일반 러너들의 관심을 한 몸에 받고 있습니다.

 

출처: NIKE

 

 

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일상적 탄소섬유를 꿈꾸는 효성첨단소재

 

모아보니 대부분아 해외 사례네요. 분명 국내에서도 많은 기업들이 탄소섬유를 활용하고 있겠지만 잘 알려지지 않았거나 이제 걸음마 단계에 있는 것 같아요. 상품화가 아직 덜 된 사례도 있을 것 같고요.

 

 

효성은 2011년에 국내 최초로 탄소섬유 개발에 성공하고, 2013년 탄섬(TANSOME®)이라는 탄소섬유 브랜드를 론칭하며, 탄소섬유 제품 개발에 힘쓰고 있어요. 자동차 차체 프레임, 루프, 사이드 패널 등에 탄섬을 적용하고, 수소전기차와 CNG버스의 핵심부품인 연료탱크 등 고압용기 제작에도 탄소섬유를 사용하고 있거든요.

 

 

앞으로 국내에서도 많은 사례들이 나올 거라 생각하는데요, 이유는 산업통상자원부가 지난 2월 23일 ‘소재•부품•장비(소부장) 특화단지 지정식’에서 경기도 용인(반도체), 충북 청주(이차전지), 충남 천안 등(디스플레이), 전북 전주(탄소 소재), 경남 창원(정밀기계) 소재 5개 단지를 소부장 특화 단지로 지정했기 때문입니다.

 

효성첨단소재 탄소섬유 전주공장

 

여기서 효성첨단소재는 전라북도 전주시의 탄소 소재 특화단지 앵커기업으로 지정되었어요. 지금까지는 전주시와의 협업에 의존해 탄소 소재 산업을 육성했다면, 이제부터는 국가의 전폭적인 지원도 함께 하게 되는 것이죠. 이에 효성 탄소섬유 전주공장 인근에 탄소 관련 기업과 연구•개발 시설이 입주할 산업단지가 조성됩니다. 효성도 전주공장에 1조 원을 투자해 연산 2만 4천 톤의 탄소섬유 생산 역량을 높일 계획이에요. 그리고 최근 출범한 한국탄소산업진흥원과 함께 탄소 소재의 국산화•고도화•상용화•산업화를 이뤄갈 것입니다.

 

탄소섬유가 더 이상 특별하지 않고, 일상적인 소재가 되는 그날이 분명 머지않았습니다. 효성은 누구보다 앞장서서 그날을 만들어갈 거예요.