화섬정보 12. 9

탄소섬유는 경량 및 고강도 복합재료로 활용되고 있으며, 차량 연비 향상 및 풍력 발전 훈율 향상을 위해 그 수요가 증가하고 있는 추세임. 그러나, 이러한 첨단 복합재료의 광범위한 사용을 위해서는 탄소섬유의 높은 제조비용을 해결해야 함.  

LeMond Composites(Oak Ridge, Tenn.)는 2017년 초, 탄소섬유 제조비용을 낮추기 위한 설비를 도입할 계획임. LeMond는 오크 리지 국립 연구소(ORNL, Oak Ridge National Laboratory)가 독자적으로 개발한 기술을 응용하여 에너지 소비를 60% 줄이고, 비용은 기존 산업용 등급의 탄소섬유 제조공정보다 50% 이상 줄이는 공정을 개발하였음. 

ORNL은 이전부터 자동차, 풍력 터빈, 압축가스 저장설비에 사용되는 고분자 복합재료의 저비용, 에너지 효율적 제조기술을 개발하였으며, 2013년에 The Ford Motor Company, Dow Chemical와 함께 Oak Ridge에 탄소섬유 기술설비(CFTF, Carbon Fiber Technology Facility)를 도입하였음. 이 설비는 120m에 이르는 스펀멜트 라인을 갖추고 있으며, 또한 연간 25톤 규모의 PAN(polyacrylonitrile)계 섬유를 용융 및 용액 방사를 통해 제조할 수 있음.

한편, 금번에 개발한 LeMond의 탄소섬유 제조공정은 주요 산화, 탄화, 표면 처리로 구성되어 있으며, 프리커서로는 기존 탄소섬유의 시재료(polyacrylonitrile)와 차세대 기술로 제조된 섬유를 조합한 새로운 하이브리드 재료가 사용될 예정임.  

제조공정에서 생산되는 물질의 양과 공정에서 처리되는 양이 증가함으로써 소비되는 에너지는 감소함. 이는 섬유의 질량이 증가하면서 산화 단계에서 열원이 발생하기 때문임.  

향후 LeMond의 대량 생산기술을 통해 섬유의 질량은 산화 공정에서 발생하는 발열 에너지가 오븐에서 필요로 하는 열을 충분히 cover할 정도까지 증가할 것으로 예상됨.  

LeMond는 자동차 산업의 경량화와 풍력발전 부품 분야 등의 수요 증가에 대응하기 위해 2018년까지 상업적 규모의 저비용 탄소섬유를 대량으로 생산하기 위한 계획을 추진할 것으로 보임.R