0. 목차
- '탄소섬유'란?
- '탄소섬유'의 구분
- '탄소섬유' 제조 기술
- '탄소섬유 중간재' 제조 기술
- '탄소섬유 복합소재' 제조 기술
- '탄소섬유' 관련 기업
1. '탄소섬유'란?
'탄소 섬유(Carbon Fiber)'는 탄소 원소의 질량 함유율이 92% 이상인 탄소계 섬유 소재를 의미한다. '탄소 섬유'는 '내열성', '내화학성', '전기전도성', '치수안정성', '유연성', '내부식성' 등이 우수하여, 기존에 철이 사용되던 모든 제품과 산업뿐만 아니라, 경량화가 요구되는 산업에서 핵심소재로 부상하고 있다. 일반적으로 탄소섬유는 단독으로 사용되지 않고 '기지재(Matrix)'인 '세라믹(Ceramic)', '금속(Metal)', '플라스틱 수지' 등에 첨가하여 기능성을 강화시킨 '복합소재(Composite Material)'로 사용되고 있다. '기지재(Matrix)'에 따라 '탄소섬유강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic)', '탄소섬유강화 세라믹(CFRC: Carbon Fiber Reinforced Ceramic)', '탄소섬유강화 금속(CFRM: Carbon Fiber Reinforced Metal)' 등이 있다. 그중에서도 플라스틱을 이용한 CFRP의 형태가 가장 많이 사용되고 있다.
1-1. '탄소섬유'의 특성
'탄소 섬유(Carbon Fiber)'는 고온의 가열 과정에서 산소·수소·질소 등의 분자가 이탈하여 무게는 철 대비 가볍고, 강도 및 탄성이 높아, 철의 대체재로써 알루미늄·마그네슘 등의 소재와 경합이 가능하다. '탄소섬유'는 그 외에 아래의 표와 같은 특성을 가지고 있다. 이러한 유용한 특성 때문에 다양한 용도로 폭넓게 활용이 가능하며, 산업계 전반으로 확대되는 추세이다.
| 항목 | 특성 |
| 형태적 특성 | 다양한 형태로 가공성이 우수함 |
| 기지재와 조합한 섬유보강재 제작이 가능함 | |
| 섬유 축 방향과 직각 방향은 이방성을 가짐 | |
| 화학적·물리적 특성 | 불연성이며 화학적으로 안정하고, 산화에 의해 열화됨 |
| '고온의 공기', '산성 용매'에 약함 | |
| 고온에서 금속탄화물을 형성함 | |
| 다공성이며, 표면 활성화에 의해 흡·탈착이 가능함 | |
| 기계적 특성 | 금속보다 밀도가 작음 |
| 인장강도, 탄성율이 높음 | |
| 내마모성, 윤활성이 우수함 | |
| 열적 특성 | 선팽창계수가 작고, 치수 안정성이 우수함 |
| 고온에서도 기계적 특성이 저하되지 않음 | |
| 극저온 영역에서의 열전도성이 낮음 | |
| 전기·전자적 특성 | 전도성이 우수함 |
| 전파를 반사하며, 전파 시인성이 우수함 | |
| X-ray 투과성이 양호함 |
1-2. '탄소섬유'의 구분
'탄소섬유'는 '원료', '열처리 온도', '형태', '역학적 특성' 등에 따라 구분할 수 있다. '원료'에 따라서는 'PAN계 탄소섬유(PAN based carbon fiber)', '피치계 탄소섬유(Pitch based carbon fiber)', '레이온계 탄소섬유(Rayon based carbon fiber)' 등으로 분류된다. '열처리 온도', 즉 '탄소화 온도'에 따라 '방염섬유', '탄소섬유', '흑연섬유'로 분류할 수 있다. 또 역학적 특성에 따라서는 '초고탄성률', '고탄성률', '중탄성률', '초고강도', '고강도' 탄소섬유로 구분된다. 제품의 형태에 따라서는 '필라멘트(Filament)', '토우(Tow)', '직물(Woven Fabric)', '프리프레그(Prepreg)', '촙섬유(Chopped Fibers)', '매트(Mat)', '분쇄섬유(Milled Fibers)' 등으로 분류할 수 있다.
| 구분 | 내용 | |
| 원료에 따른 분류 | PAN계 | 'PAN계' 탄소섬유의 전구체로 쓰이는 '폴리아크릴로나이트릴(Polyacrylonitrile)'은 가장 경제성이 높은 전구체로, 고강도를 구현할 수 있으며, 목적에 따라 '습식', '건식', '용융방사법(Melt Spinning)' 등을 통해 미세한 섬유로 제작이 가능하다. 탄소섬유 종류 중에서 오늘날 탄소섬유의 생산량과 사용량이 가장 많은 것은 PAN계 탄소섬유이다. |
| 피치계 | 피치계 탄소섬유는 석유계·석탄계 탄화수소 잔류물인 '피치(Pitch)'를 직접 용융 방사하여 얻은 저물성의 피치 섬유를 전구체로 하는 섬유이다. '피치(Pitch)'는 '콜타르(Coal Tar)' 및 '석유 잔류물'로부터 얻어지는 저가의 탄소계 물질이다. '피치계 탄소섬유'는 스포츠 및 산업용 범용 섬유라고 할 수 있다. | |
| 레이온계 | 레이온계 탄소섬유는 기본적으로 '셀룰로오스(Cellulose)'를 '레이온(Rayon)'으로 제공하여 얻은 레이온 섬유를 전구체로 하여 제조된 탄소섬유를 말한다. PAN계 탄소섬유와 달리 전구체의 물성이 섬유자재로 조절되지 않은 문제점으로 널리 사용화되지 못하고 있다. | |
| 열처리 온도에 따른 분류 | 방염섬유 | '방염섬유'는 350℃ 내외의 온도로 처리한 탄소화 초기 단계의 섬유이다. '화학적 조성', '전기전도성', '내열성' 등에서 탄소섬유의 특성을 충분히 갖추지 못하고 있다. 약 10^6 Ω·cm 이상의 높은 전기 비저항을 가지고 있다. |
| 탄소섬유 | 800~1500℃의 온도에서 유기물질이 열분해하여 만들어진 탄소만으로 이루어진 섬유이다. 약 10^-1~10^-2 Ω·cm의 비교적 낮은 전기 비저항을 가지고 있다. | |
| 흑연섬유 | 2000℃ 이상의 고온에서 가열 처리하여 흑연화한 탄소섬유이다. 약 10^-3~10^-4 Ω·cm의 매우 낮은 전기 비저항을 가지고 있다. | |
| 역학적 특성에 따른 분류 | 초고탄성률 | 인장탄성률: 600Gpa 이상 |
| 고탄성률 | 인장탄성률: 350Gpa 이상 | |
| 중탄성률 | 인장탄성률: 300Gpa, 인장강도: 5000MPa 이상 | |
| 초고강도 | 인장강도: 6000MPa 이상 | |
| 고강도 | 인장탄성률: 220~260GPa, 인장강도: 3000MPa 이상 | |
| 형태에 따른 분류 |
필라멘트 | 다수의 모노 필라멘트 섬유로 구성되는 긴 섬유 다발의 형태로, 꼬임은 없거나 일부 있다. CFRP, CFRTP 또는 'C/C복합체(Carbon/Carbon Composite)'의 보강재로 사용하여 항공우주·스포츠·산업용 등에 적용 |
| 토우 | 매우 많은 필라멘트로 구성되어 있으며, 꼬임이 없다. CFRP, CFRTP 또는 'C/C 복합체'의 보강재로 사용하여 항공우주·스포츠·산업용 등에 적용 | |
| 직물 | 필라멘트, 스테이플 등으로 제직한 원단 형태이다. CFRP, CFRTP의 보강재로 사용하여, 항공 우주·스포츠 등 다양한 산업에 사용된다. | |
| 프리프레그 | 탄소섬유를 열경화성 수지에 함침하여 반건조상으로 만든 형태이다. 경량화·고성능을 필요로 하는 우주항공·스포츠 등 다양한 산업 사용된다. | |
| 촙섬유 | 필라멘트사 또는 토우를 일정 길이로 절단한 형태의 탄소섬유이다. '수지·시멘트 등의 기계적 성능', '내열성·전도성 등의 개선'을 휘해 사용되며, 'C/C 복합체의 기재'로도 사용된다. | |
| 매트 | 촙섬유를 건식법으로 얇게 2차원으로 한 후, 유기질 바인더를 이용해서 섬유를 가볍게 접착시킨 형태이다. '단열재', '성형 단열재 기재', '내열 보호재', '필터의 기재' 등으로 사용된다. | |
2. '탄소섬유' 산업
2-1. 탄소섬유 산업의 특징
'탄소섬유' 산업의 특징은 '중간재 산업', '기술 중요도가 높은 산업', '자본집약적 산업', '시장 진입장벽이 높은 산업', '해외 의존도가 높은 산업'으로 요약할 수 있다.
- 중간재 산업: 탄소섬유 산업은 전방 산업이 요구하는 소재를 공급하는 중간재 산업으로, 요구 물성과 기능성을 부여한 소재의 생산이 핵심요소이다.
- 기술 중요도가 높은 산업: 탄소섬유는 '소재 가공 기술', '제조공정 기술' 등 기술 중요도가 높고, 원천기술 확보가 시장 참여업체의 주요 경쟁력으로 작용한다.
- 자본집약적 산업: 탄소섬유 산업은 기술 개발에 장기적인 투자가 필수적이고, 초기 설비 구축 및 생산을 위한 대규모 투자가 요구되는 산업이다.
- 시장진입장벽이 높은 산업: 기술 수준이 높고, 수요처 확보가 어려우며, 막대한 자본 투자에 대한 부담이 높아, 신규업체의 시장진입이 매우 제한적이다.
- 해외의존도가 높은 산업: 탄소섬유 산업은 '소재 기술의 열위', '원재료의 높은 수입 비중', '내수 공급량 부족' 등으로 해외의존도가 매우 높은 편이다.
- 대체재 위험이 높은 산업: 전방산업별로 다양한 대체재가 존재하며, 이에 대한 위험수준이 높은 편이다.
2-2. 탄소섬유 산업의 구조
탄소섬유는 '복합소재(Composite Material)'로 성형되기 전에 '프리프레그(Prepreg)', '직물(Woven Fabrics)', '촙섬유(Chopped Fibers)' 등의 중간 형태로 가공된다. 주로 중소·중견기업들에 의해서 가공되어 최종 소비처에 납품되거나, 직접 소비자들에게 공급되고 있다.
탄소섬유 산업은 우수한 물리적 특성을 극대화할 수 있는 '항공우주 산업'을 중심으로 발전되어 왔다. 또 경량화 특성으로 인해 항공기, 자동차, 열차 선박 등 '수송기기 분야'에 많이 적용되고 있다. 또 '압력용기', '풍력발전용 날개' 등의 '에너지 분야' 등으로도 적용 범위가 빠르게 확대되고 있다. 탄소섬유의 활용 분야가 다양해지고 그 영역이 확대됨에 따라 그 수요가 급격하게 증가하고 있다. 특히 자동차 분야, 에너지 분야, 스포츠·레저 시장에서 수요가 증가하고 있다.
| 사업 구조 | 내용 |
| 후방 산업 | 원재료: PAN, 피치, 레이온 |
| 탄소섬유 | 중간재: 직물, 프리프레그, 촙섬유 |
| 복합소재: 탄소섬유강화 플라스틱, 탄소섬유강화 금속, 탄소섬유강화 세라믹 | |
| 전방 산업 | 수송기기, 에너지, 스포츠·레저, 토목·건설, 일반산업기계 |
3. '탄소섬유' 제조 기술
PAN계 탄소섬유는 '아크릴로나이트릴(Acrylonitrile)' 모노머를 '공중합(Copolymeriztion)'에 의해 PAN을 중합한 후, 습식 또는 건식 방사를 통하여 저구체를 제조한다. 이를 중간체로 하여, '산화(200~300℃)'와 '탄소화(1000~2000℃)'를 거쳐서 탄소섬유를 제조한다. 이때 탄소섬유의 물성인 '강성', '탄성률'을 조절할 수 있기 때문에 제조업체만의 공정 기술이 요구된다. PAN계 탄소섬유 제조 공정에서 가장 중요한 공정은 '산화(Oxidation)' 공정이다. 이 단계에서 분자는 '탄소화(Carbonization)' 반응을 제어하기 쉬운 '피리미딘(Pyrimidine)' 고리를 주성분으로 하는 고분자로 형성된다.
'후공정'의 안정성 및 편의성을 위하여 '표면처리'와 '사이징(Sizing)'을 하며, 고탄성 섬유를 얻기 위하여 추가적으로 '흑연화 공정(2000~3000℃)'을 거치기도 한다. '흑연화(Graphitization)'는 원하는 '인장강도' '결정화도', '구조'를 얻기 위해 열처리를 하는 것이다. 높은 온도에서는 섬유의 축방향으로 무질서하게 배열되었던 난층구조 입자가 질서 있게 배향이 일어난다.
'피치계 탄소섬유'는 '콜타르(Coal Tar)' 또는 '석유 중질유분'을 원료로 사용하여 방사성이 좋은 피치로 개질한다. 이를 '용융방사(Melt Spinning)' 하여 '피치 섬유(Pitch Fiber)'를 얻은 후, 불융화를 위하여 300~390℃로 유지되는 공기 중을 통과한다. 불융화한 섬유는 1500~1700℃의 고온의 불활성 분위기에서 탄소화를 거치며, 이를 다시 '고온(2500~3000℃)'의 불활성 분위기에서 흑연화한다.
4. '탄소섬유 중간재' 제조 기술
Pre-impregnated Materials의 약어인 '프리프레그(Prepreg)'는 '강화재(Reinforcement, 강화 재료)'인 '탄소섬유(Carbon Fiber)'에 미리 '수지(Resin)'를 함침시킨 '시트(Sheet)' 상의 제품을 의미한다. '프리프레그(Prepreg)'는 '복합소재(Composite Material)'의 생산 공정에 바로 사용할 수 있는 '중간재(Intermediate Material)'이다. '프리프레그'에는 '열경화성(Thermosetting)'과 '열가소성(Thermoplastic)' 수지가 모두 사용될 수 있지만, 현재까지는 대부분 열경화성 수지를 사용하고 있다. 열경화성 수지는 한 번 열을 가하여 성형하면 경화가 이루어져 다시 열을 가하여도 녹거나 재성형이 되지 않는 수지를 말한다. 열경화성 수지 프리프레그는 제조가 용이하고, 물성이 우수하며, 다양한 성형 공법이 있어 대부분의 탄소섬유 복합소재에 주로 적용된다.
탄소섬유 직물은 일반 섬유산업에서 직물을 직조하는 방법과 동일한 공정으로 제조할 수 있다. 탄소섬유 직물의 제조공정은 특별한 열처리 또는 화학처리가 없는 단순한 공정을 가지고 있다. 적용되는 탄소섬유의 '물성', '굵기', '직물의 단위중량', '직조 형태'에 따라 다양한 특성의 제품으로 생산이 가능하다. 직물은 일반 섬유 제조공정과 유사하고, 프리프레그는 섬유에 수지를 함침하는 제조공정을 가지면서, 탄소섬유 대비 공정 및 장비가 단순하다. 이러한 특성 때문에 직물과 프리그레그는 중견·중소기업들이 소규모의 투자로 장비를 도입하고, 소수의 기술자를 투입하여 사업에 참여할 수 있어 기술적 장벽이 낮은 편이다.
5. '탄소섬유 복합소재' 제조 기술
'탄소섬유 복합소재(Carbon Fiber Composite Material)'는 강도와 탄성률이 높은 탄소섬유를 '강화재(Reinforcement, 강화 재료)'로 이용한 재료 및 제품을 지칭한다. '탄소섬유 복합소재'에 이용되는 기지재에 따라, '플라스틱계', '세라믹계', '금속계' 등으로 분류된다.
그중에서 탄소섬유에 고분자 수지를 결합시켜 만든 '탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic)' 가 주종을 이루고 있다. '탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)'는 기지재인 수지의 열적 특성에 따라 다시 열경화성과 열가소성으로 분류된다. 한번 가공하면 변형이 불가능한 열경화성 CFRP가 강도가 내열성에서 유리하여 많이 사용되고 있다. 하지만 최근에는 '성형성', '용융 접합', '재활용 용이성' 등의 수용에 따라 '열가소성 수지'의 사용도 확대되고 있다. '탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)'은 일반 금속재에 비해 '비강도', '비강성', '피로강도', '내화학성'이 우수하다. 따라서 금속을 대체하는 경량화 소재로 사용되어 '항공·우주', '스포츠·레저 용품', '풍력발전 블레이드', '의료기기', '전자제품', '자동차' 등의 부품과 건축·토목 구조물의 보강재 등의 용도로 사용량이 증가하고 있다. 그러나 '내광성', '내열성', '내화성'은 취약한 성질을 가지고 있다.
탄소 복합소재의 성형법에는 '탄소섬유(Carbon Fiber)'와 '수지(Resin)'을 혼합하여 사용하기 편한 형태의'중간재(Intermediate Material)'를 미리 만들어 사용하는 '중간재 활용법'과, 탄소섬유가 수지가 곧바로 혼합하여 가공되는 '직접 성형법'이 있다. '직접 성형법'은 별도의 중간재를 거치지 않으므로 비교적 경제적이다. 하지만 '수지·탄소섬유 비율의 편차', '수지 물성의 한계', '복잡한 형상 구현'이 어렵다는 한계가 있다. 따라서 복합소재 부품에는 '프리프레그(Prepreg)'라는 중간재를 주로 사용한다. '프리프레그(Prepreg)를 사용하면 '수지(Resin)'과 '탄소섬유' 비율을 정밀하게 조절함으로써, '직접 성형법'을 적용하였을 때보다 신뢰성이 높은 고품질의 복합소재를 만들 수 있다. 또 필요한 부분에 원하는 형태로 재단하여 사용할 수 있다는 장점도 있다.
6. '탄소섬유' 관련 기업
2023년 기준, 일본의 '도레이(Toray)', '토호테낙스(Toho Tenax)', '미쓰비시 레이온(Mitsubishi Rayon)'이 세계 탄소섬유 수요의 절반가량을 공급하고 있으며, 그 외에 미국, 대만, 독일, 사우리아라비아, 중국 등의 제조업체들이 '탄소섬유' 시장에 참여하고 있다. 한편, 국내 탄소섬유 시장에 참여하고 있는 주요 업체로는 '도레이첨단소재', '태광산업', '효성 첨단소재' 등이 있다. 또 탄소섬유를 원재료로 하여 '중간재(Intermediate Material)'를 생산하는 업체로는 'SK케미칼', '한국카본', '현대화이바', '제이엠씨', '케이지에프', '한국신소재', '새날테크텍스' 등이 있다.
6-1. 도레이(Toray)
- 국적: 일본
- 특징: 세계 최대의 탄소섬유 업체
- 탄소섬유 공급능력: 49800톤 (2020년 기준)
'도레이(Toray)'는 세계 최대의 탄소섬유 업체로서, 세계시장 점유율 1위의 업체이다. 2013년 탄소섬유 세계 3위 업체였던 '졸텍(Zoltek)'을 인수하였다. 우주항공 분야를 비롯해 레저, 풍력발전, 자동 분야 등에 탄소섬유를 공급하고 있다. 생산능력뿐만 아니라 기술력에서도 세계 최고를 자랑하고 있다. 특히 항공 우주용, 자동차용 하이테크 제품군에서 독보적인 기술을 보유하고 있다.
탄소섬유 '벨류 체인(Value Cain)'에서 압도적인 우위를 차지하기 위해 소재에서 제품까지 모든 영역에서 연구개발과 사업 투자를 지속하고 있다. 이를 위해 CFRP 고속 성형을 위한 수지, 성형 공법, 장비 개발과 함께 일본 'NEDO(New Energy and Industrial Technology Development Organization)'의 혁신 탄소섬유 기반 기술 개발 프로젝트에도 적극 참여하고 있다. 2018년 상반기에는 차세대 항공기용 탄소섬유의 개발을 본격화하기 위해, 네덜란드의 탄소섬유 복합소재 기업인 TenCate Advanced Composite를 9억 3000만 유로에 인수하였다.
6-2. 미쓰비시 레이온(Mitsubishi Rayon)
- 국적: 일본
- 탄소섬유 공급능력: 16000톤 (2020년 기준)
'미쓰비시 레이온(Mitsubishi Rayon)'은 2020년 기준 세계 3위의 탄소섬유 공급능력을 보유하고 있다. 2010년 4월 독일의 SGL과 탄소섬유 '전구체(Precursor)'를 제조하는 MRC-SGL을 설립하였다. 또 2012년 11월에는 독일의 탄소섬유 직물 제조업체인 TK Industries GmbH의 주식을 전량 인수하여 독일 자동차 기업들과의 전략적인 제휴를 극대화하고 있다.
6-3. 토호 테낙스(Toho Tenax)
- 국적: 일본
'토호 테낙스(Toho Tenax)'는 일본 Teijin 그룹의 '복합소재(Composite Material)' 사업 자회사이다. 열가소성 수지를 사용하여 '탄소섬유강화플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic)'를 1분 이내에 성형하는 대량 생산기술을 2011년 세계 최초로 개발하였다. 이를 통해 자동차용 시장을 크게 확장하면서, 탄소섬유 분야의 기술경쟁력을 강화하였다. 2017년 1월에는 미국 자동차 부품 업체인 Continental Structural Plastics을 840억 엔에 인수하면서, 미국 내 완성차 제조업체와 직접 거래하고 있다.
6-4. SGL
- 국적: 독일
- 특징: 유럽에서 가장 큰 탄소섬유 제조업체
SGL은 유럽에서 가장 큰 탄소섬유 제조업체로, '열가소성 탄소섬유 테이프 제품', '탄소 장섬유 강화 열가소승 플라스틱(Long Fiber Reinforced Thermoplastics)' 제품을 제조·판매하고 있다. SGL은 BMW와 과거 합작회사 SGL Automotive Carbon Fibers의 설립으로 협력을 시작하였고, BMW i3, i8, 7시리즈에 '탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)'를 성공적으로 적용한 바 있다. 2019년에 BMW 그룹은 차세대 전기차인 BMW iNEXT에 SGL의 탄소섬유 및 '중간재(Intermediate Material)'를 채용한다고 발표하였다. SGL은 BMW 차량의 전체 수명주기 동안 지속적으로 납품할 예정이며, 이를 통해 자동차 산업에서 탄소섬유 제조사로써의 입지를 강화해 나갈 것으로 판단된다.
6-5. 헥셀(Hexcel)
- 국적: 미국
'헥셀(Hexcel)'은 폭스바겐의 전기자동차용 외장재를 공급하기 위하여 '드레스덴 공과 대학교(독일어: Technische Universität Dresden)'와 공동 연구를 통해 금속 기반의 고강도 '탄소섬유강화플라스틱(CFRP)' 제품을 개발하였다. '2019 디트로이트 오토쇼(2019 Detroit Auto Show)'에서 자동차용 초경량 하이브리드 CFRP 제품을 선보였다. 해당 제품은 차체의 경량화를 가능하게 하면서 충돌 상황에서 배터리를 보호하고, 탑승자의 안전성을 향상시켰다.
6-6. 도레이첨단소재
- 국적: 한국
- 탄소섬유 공급능력: 4700톤 (2020년 기준)
'도레이첨단소재'는 일본의 '도레이(Toray)'로부터 탄소섬유 제조 관련 기술을 이전 받아 2013년부터 고강도 탄소섬유인 TORAYCA의 생산을 시작하였다. 또 탄소섬유에서부터 '중간재(Intermediate Material)'인 '프리프레그(Prepreg)'와 '직물(Woven Fabrics)'까지 생산하고 있다. 탄소섬유 생산능력은 2020년 기준 4700톤으로 국내 업체 중 1위 규모이다.
6-7. 효성첨단소재
- 국적: 한국
- 탄소섬유 공급능력: 9000톤 (2023년 4월 기준)
'효성첨단소재'는 가장 활발하게 탄소섬유 사업을 수행하고 있는 국내 업체이다. 2018년 6월 효성의 산업자재 사업 부문이 인적 분할되어 설립되었다. 효성은 2011년 국내 최초로 탄소섬유 개발에 성공하였고, 2013년에 고성능 탄소섬유 'TANSOME'을 출시하였다. 또한 2014년 현대자동차의 컨셉카인 '인트라도(Intrado)'에 '차체 프레임(Body Frame)', '루프(Roof)', '사이드 패널(Side Panel)' 등을 국내 최초로 적용함으로써 탄소섬유의 기술력을 인정받았다. 효성첨단소재가 생산 중인 탄소섬유는 T700~T800 제품군으로 '스포츠용(골프채, 낚싯대, 라켓, 고급 자전거, 레저용 선박 등)', '산업용(압력용기, 전선 심지)', '건축용'으로 사용되고 있다.
2023년 현재 전북 전주 친환경 복합산업단지에 연 4000톤 규모의 탄소섬유 생산공장을 보유하고 있다. 또 2028년까지 1조 원을 투자해 연 24000톤 규모의 탄소섬유 생산능력을 확보할 계획이라고 밝혔다.
6-8. SK케미칼
- 국적: 한국
'SK케미칼'은 1990년대부터 탄소섬유 중간재인 '프리프레그(Prepreg)' 산업에 뛰어들어 2012녀 일본의 Mitsubishi Rayon과 업무협약을 맺고 탄소섬유 사업을 확대하고 있다. 2020년 기준, 스포츠·레저용품 분야 아시아 시장점유율 20%로 높은 지위를 차지하고 있으나, 내수보다 주로 수출에 집중하고 있다.
한편, SK케미칼은 아시아 최대의 복합소재 전시회인 이번 JEC Asia 2018에서 '압축 성형용 급속경화 프리프레그(PCM: Prepreg Compression Molding)' 소재 기술을 발표하였다. 일반프리프레그를 부품으로 성형 가공할 경우, 1시간 이상의 경화 시간이 소요된다. 그러나 SK케미칼이 개발한 '압축 성형용 급속경화 프리프레그(PCM)'는 경화 속도를 3분 이내로 줄인 것이 강점이다. 최근 자동차 업계의 화두인 '차량 경량화'를 충족시키는 동시에, '대량 생산'이 요구되는 자동차 부품 생산 공정에도 적합하다는 것이 업계의 평가다. 해당 기술은 자동차 부품 생산 공정에 적합한 기술로 평가받고 있어, 자동차 분야로의 제품군 확대를 계획하고 있는 것으로 파악된다. SK케미칼은 '압축 성형용 급속경화 프리프레그(PCM)'로 국내외 자동차 완성 업체 및 부품 회사와 함께 다양한 자동차 부품을 개발해왔다.
6-9. 한국카본
- 국적: 한국
'한국카본'은 탄소섬유 '직물(Woven Fabric)', '프리프레그(Prepreg)', '복합소재(Composite Material))'를 생산하고 있다. '한국카본'은 국내 최초로 탄소섬유 관련 사업을 시작하였다. 1984년에 국내 최초로 탄소섬유를 수입하여 낚싯대 제조업체에 탄소섬유 프리프레그를 공급하였고, 현재는 '자전거', '기계부품', '자동차 루프', '낚싯대 골프채 샤트', '산업용 롤' 등 다양한 분야에 제품을 공급하고 있다.
2014년에는 항공기 소재 생산에 필수적인 AS 9100 인증을 취득하였고, 국내에서 유일하게 항공기용 바닥재 제품을 생산하기 시작했다. 2018년 8월에는 이스라엘 국영 방산업체인 IAI와 합작으로 'KAT(Korea Aviation Technologies)'를 설립하였고, 최첨단 수직이착륙 무인항공기 FE-Panther 개발에 집중하고 있다. 무인항공기 추진체에 한국카본의 탄소섬유 복합소재가 사용될 예정이며, 이를 통해 항공 우주 분야로 사업을 확대할 계획이다.
또한 해외 첫 생산거점으로 베트남 베카멕스-빈프억 공단에 공장을 건설하기 위해 2018년 3월에 기공식을 진행했다. 베트남은 '중국-아세안 관계'에서 역내 결제권으로 분류되어, 현지 생산 비율이 40%가 넘으면 무관세 혜택을 받는 이점이 있다. 베트남에서 생산하는 탄소섬유 중간재를 중국에 수출할 계획이다.