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작성일 : 12-11-23 16:36
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글쓴이 :
관리자
 조회 : 2,387
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총알도 막고 불도 안붙는 꿈의 `슈퍼섬유`
첨단과학 적용돼 고부가가치 창출
화섬업계 슈퍼섬유서 제2의 도약
"슈퍼맨의 망토는 어떻게 총알을 막을 수 있을까? 배트맨의 슈트에는 왜 불이 붙지 않을까?"
영화 `슈퍼맨`에서 주인공 슈퍼맨은 망토로 자신의 몸을 감싸 악당의 총알을 튕겨낸다. 망토가 총알을 튕겨내는 방탄조끼 구실을 하는 것이다. 그런가 하면 배트맨 역시 뜨거운 불길 속에서도 자신의 망토로 스스로를 보호한다. 간혹 망토에 불이 붙기도 하지만 몇 번 바닥에 뒹굴면 불은 쉽게 꺼진다.
얇은 망토가 총알을 튕겨내고 불로부터 주인공을 보호하는 장면은 과거 영화에서만 가능한 일로 생각됐다. 그러나 섬유기술 발달로 고강도ㆍ고내열의 특성을 가진 이른바 `슈퍼 섬유`가 개발되면서 이런 일이 현실에서도 가능해지고 있다.
슈퍼맨 망토는 고강도ㆍ고탄성률의 파라계 아라미드 섬유를 사용해 만들 수 있다. 파라계 아라미드 섬유는 휘지만 부러지지 않는 고탄성으로 인해 총알을 맞아도 뚫리지 않고 휘어졌다 회복된다. 파라계 아라미드 섬유는 기존 폴리에스테르에 비해 5~10배 정도 고탄성을 갖고 있다.
배트맨의 슈트에는 열에 강한 메타계 아라미드의 비밀이 숨어 있다. 메타계 아라미드는 내열성과 난연성이 높아 400도 고온에서도 견디며 또한 불이 붙었을 때에도 잔염 시간이 짧아 스스로 불이 꺼지는 성질이 있다. 이런 특성으로 메타계 아라미드는 소방관을 화재로부터 지켜주는 최고 소재다.
장섬유 형태의 파라아라미드는 전 세계 수요가 연간 5만ｔ 규모로 미국 듀폰과 일본 데이진이 전체 시장 중 약 90%를 점유하고 있다. 국내에서는 코오롱 효성 등이 대표적이다. 파라계 아라미드 기술을 두고 벌어진 `듀폰 소송`으로 국내에 널리 알려졌듯이 코오롱은 2005년부터 파라아라미드를 상업생산했다. 생산 규모는 연산 5000ｔ 규모에 이른다. 효성은 2009년 설립한 1000ｔ 규모 파라아라미드 공장에서 아라미드 섬유를 생산 중이다.
단섬유 형태의 메타아라미드는 단섬유 분야에 경쟁력이 있는 휴비스와 웅진케미칼이 뛰어들었으나 아직 걸음마 단계다. 2011년 기준 전 세계 메타아라미드 생산량은 3만5000ｔ 정도며 이 중 듀폰은 70%로 단연 1위를 차지하고 있다. 휴비스는 현재 1000ｔ 정도의 생산 수준을 확보했으며 웅진케미칼은 450ｔ 규모다. 국내 최초로 상업생산을 하고 있는 휴비스는 2013년 3000ｔ까지 늘리고 수급 상황을 지켜보며 2016년 5000ｔ까지 확대해 나간다는 계획이다.
최근 국내 화섬업체들이 치열한 시장 선점 경쟁을 벌이고 있는 분야가 `탄소섬유`다. `꿈의 소재`로 불리는 탄소섬유는 아크릴 섬유를 1000도에서 3000도까지 가열해 산소 수소 질소 등 분자가 빠져나가 탄소만 남는 탄화 과정을 통해 탄생한다. 이 과정에서 기존 아크릴 섬유는 금속(알루미늄)보다 가벼운 반면 금속(철)에 비해 탄성과 강도가 뛰어난 섬유가 된다.
탄소섬유는 최근 항공우주ㆍ스포츠레저ㆍ에너지ㆍ자동차ㆍ전자ㆍ건축재료 등 이용 분야가 점차 늘고 있다. 실제 세계 탄소섬유 시장을 선도하는 일본 도레이는 미국 보잉의 신형 여객기 B787용 탄소섬유를 2021년까지 공급하는 계약을 체결하기도 했다.
탄소섬유는 자동차 소재로도 주목받고 있다. 차량 동체에 사용되는 `탄소섬유`는 철에 비해 무게는 4분의 1 정도에 불과하지만 강도는 10배 이상 높다. 자동차 무게가 10% 줄어들면 연비는 6% 증가하며 이산화탄소 배출량도 줄어드는 효과가 있어 고유가 시대의 대안으로 떠오르고 있다.
전 세계 탄소섬유 시장은 일본 도레이(40%) 등 일본 업체들이 선도한다. 국내 업체 가운데 태광산업이 최초로 지난 3월 탄소섬유 상업생산을 시작했으나 가동 8일 만에 이 공장에 화재가 발생해 생산이 중단된 상태다. 이런 상황에서 일본 도레이의 한국법인 도레이첨단소재는 구미의 탄소섬유 공장에서 내년부터 연 2200ｔ 규모로 생산할 계획이다.
효성은 올해 1분기 전북 전주시에서 탄소섬유 공장 신축 공사에 돌입했다. 2013년까지 2500억원을 투자해 연산 2000ｔ 규모 공장을 짓고 2020년까지 1조2000억원을 투자해 연간 1만7000ｔ 규모 탄소섬유 공장을 갖춘다는 계획이다.
아라미드 섬유와 탄소섬유에 비해 상대적으로 주목을 덜 받고 있는 고강력PE 섬유는 높은 강도가 특성이다. 강철보다 최대 10배 높은 비강도에 내화학성이 높고 가벼워 방탄 헬멧, 항공기와 헬기의 방탄재, 특수 의료기기, 외과용 실, 자동차ㆍ선박ㆍ항공기 내부 구조 재료로 쓰임이 다양하다. 특히 해양 구조물의 독보적 소재로 쓰일 전망이다.
국내에서는 동양제강이 2009년 연산 100ｔ 규모로 상업생산을 시작했다. TK케미칼은 구미공장에서 지난해부터 고강력PE를 생산하고 있다. 생산 규모는 연 250ｔ에서 시작해 향후 5년에 걸쳐 연 1500ｔ으로 늘릴 계획이다.
출처 : MK뉴스 [장재웅 기자]
기사입력 2012.07.31 17:16:31 | 최종수정 2012.07.31 19:28:39
작성자 : 기술사업부 김동주 차장
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