화섬정보 5.29

West Virginia University의 Hota GangaRao, P.E.박사가  미국의 섬유강화 컴포지트 관련 인프라시장에 대해 언급한 내용을 정리하면 다음과 같음

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그동안 미국의 경제성장은 인프라 투자를 통해 이루어졌으나 향후 자금 부족분(Funding Gap)으로 인해 인프라 부문의 성장이 위협받게 될 것으로 보고 있음.  미국토목학회(ASCE)는 향후 10년 동안 자금 부족분이 1조 4천억 달러에 이를것으로 추정하고 있으며, 자금 부족분이 줄어들지 않을 경우, 미국 국내 총생산(GDP)에서 3조 9천억 달러의 손실을 초래하고, 약 250만개의 일자리가 없어지며, 열악한 인프라로 인해 가구당 연간 3,400달러의 비용이 소요될 것으로 보고 있음

한편, 섬유강화 폴리머(FRP) 컴포지트 제품 및 관련 시스템을 인프라산업에 적용할 경우, 교체 비용의 일부만으로 효과적인 복원 및 보강 작업을 할 수 있음. 특히, 부식정도가 심각한 지역에서 FRP 컴포지트 제품은 기존 건축자재에 비해 경제적 효용이 높아 대체제로 사용되기에 적합함. FRP 컴포지트는 내부식성, 내구성, 무게 대비 강성 비율(Strength and High Stiffness-to-weight Ratio)이 높은 것이 특징이며, 상당한 경제적 이점을 가지고 있음. 예를 들어, FRP Composite Wrap은 교체 비용의 약 5% 금액만으로 철강, 콘크리트, 목재 구조물의 하부구조를 복원하는데 사용될 수 있음

강의 가동댐(Movable Dam) 역할을 하는 FRP Wicket Gate는 컴포지트 사용의 우수한 사례로 볼 수 있음. FRP Wicket Gate는 규모가 크고, 내구성이 우수한 고목으로 제작되어 왔으나 사용가능한 고목량이 줄어듦에 따라 유지관리 비용이 증가하고 내구성이 저하된 바 있음. 현 FRP Wicket Gate는 미 West Virginia University (WVU)가 설계 및 테스트를 하였으며, Composites Advantage가 제작하고, `15년 미 육군 공병단(USACE)에 의해 일리노이 강에 설치된 이후로 원활하게 작동되고 있음. USACE의 관계자에 따르면,  FRP를 사용함으로써 내구성이 15년에서 50년 이상으로 늘어날 것으로 예상되며, 초기 비용은 목재 게이트 비용의 3분의 2에 불과하다고 언급함

한편, `18년 4월, 학계 전문가, ACMA 대표 및 정부 인사들은 미 하원 산하의 과학·우주·기술 위원회에서 인프라 어플리케이션에서 FRP 사용이 전체 구조재의 약 1%에 불과하다고 언급함. 컴포지트가 추가적으로 시장 점유율을 확보하기 위해서는 다음과 같은 사항이 해결되어야 할 것으로 봄

1. 초기 비용, 내구성, 내화성, 구조 보강에 중점을 둔 새로운 컴포지트 소재 및 시스템을 개발

2. 기존의 인프라를 보강하고 새로운 모듈 시스템을 대량 생산하기 위해 스마트 생산방식을 고안하여 노동 생산성향상 및 고품질 완제품 생산

3. 엄격한 표준을 적용하기 위해 제조, 보강, 건설, 평가, 유지관리에 대한 표준을 제정하여 통합된 코드 개발

4. 연방정부 및 주정부 주도의 인프라 프로젝트를 일괄적으로 진행함으로써 컴포지트 사용을 확대

5. FRP 컴포지트를 이용한 예방차원의 유지 보수와 사후적 차원의 수리를 위해 전국단위의 기금을 조성하여 기존의 인프라 시스템을 교체하는 대신 수리가 가능하도록 함

6. 320만 명의 건설 노동자를 대상으로 컴포지트와 기타 훈련 도구(Training Tool)를 사용하는 실질적인 교육(Hands-on Training)을 실시

미국 내에는 전 세계 5개의 유리섬유 생산 공장 가운데 2곳이 소재하고 있으며, 세계 탄소섬유의 약1/3이 생산되고 있음. 미국의 컴포지트 특히 고급 컴포지트의 경우, 수출시장은 2022년까지 매년 약 4.9%까지 성장할 것으로 예상됨

한편, 미국의 인프라 시장은 주로 코드 및 사양에 따라 개발된 디자인을 포함하여 소재 및 관련 시스템의 입찰(Bidding) 여부에 전적으로 달려 있음. 따라서, 컴포지트 산업이 인프라 시장으로 진출하기 위해서는 미육군 공병병과(USACE), 미국토목학회(ASCE), 미국 주도로 및 교통 행정관 협회 (the American Association of State Highway and Transportation Officials), 미 교통부(state Department of Transportations) 등과 함께 표준·코드를 개발할 뿐만 아니라 ASTM International과 협력하여 테스틀 표준 개발이 필요함

마지막으로 미국 내 인프라 시장에서 컴포지트의 대량 사용을 위해서는 컴포지트 생산업체, 계약업자, 최종 사용자 모두가 협력해야 할 것으로 봄. S