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블레이드 복합재용 수지기술(2)-제2장 풍력발전용 소재기술-신소재경제신문·재료연구소 공동기획 소재기술백서 2016(13)
재료연구소가 발행한 ‘소재기술백서’는 해당분야 전문가가 참여해 소재 정보를 체계적으로 정리한 국내 유일의 소재기술백서다. 지난 2009년부터 시작해 총 8번째 발간된 이번 백서의 주제는 ‘기후변화대응 소재’다. 태양전지, 풍력발전, 연료전지, 에너지효율화 및 경량화, 수소생산 및 이산화탄소 전환, 공기정화 및 수처리 등으로 나눠 각 분야별로 가치 있고 다양한 정보를 담았다. 이에 본지는 재료연구소와 공동기획으로 ‘소재기술백서 2016’을 연재한다.

블레이드 소재 산업, 정부 지원 必



■ 인퓨젼/라미네이트 수지의 인증 기준

1) 에폭시 수지의 화학적 특성 평가

에폭시 수지의 화학적 특성을 평가하기 위한 시험명, 시험 표준, 허용 범위, 최소 검증수준, 시험 빈도를 아래의 표로 나타내었다.
<표 3-2-1-1>에폭시 수지의 화학적 특성 평가
2) 시스템 에폭시의 기계적 물성 기준

시스템 에폭시의 기계적 물성 기준은 아래의 표와 같다.
<표 3-2-1-2>시스템 에폭시의 기계적 물성 기준
■ 블레이드용 접착제의 인증 기준

블레이드용 접착제의 인증 기준은 아래와 같다. 접착제의 속성, 시험조건 및 방법, 허용 기준 등을 아래의 표에 표시하였다.
<표 3-2-1-3>블레이드용 접착제 인증 기준
■ 국내 기술의 수준 및 시장 동향

1) 국내 기술 동향 및 수준

국내 에폭시 수지 전문 생산·판매 업체로는 국도화학 주식회사와 금호P&B가 있다. 국도화학 주식회사의 경우 2009년 개발된 에폭시 시스템 수지를 DNV-GL 국내 최조 인증 획득을 통해 국내시장을 리드하고 있으며, 발전용량 기준 3MW급 블레이드에 적용 되고 있다. 대형급인 5MW 풍력터빈은 국내 여러 시스템사가 개발에 착수하였으나, 성공적인 실증을 못했고, 현재는 대형급 풍력터빈 시스템사가 재편되고 있는 상황이다.

2) 국내시장 규모 및 수출·입 현황

국내 블레이드 제작 수량은 현재 태동기로서 본격적인 생산은 지연되고 있다. 소량의 부분 생산 및 개발 제품에 치중하고 있으며, 글로벌 시장 대비 규모가 미미한 상태이다. 국도화학 판매 실적을 근거로 추정해볼 때 연간 5억 원 정도의 규모로 추정되며, 5MW급 이상의 경우 전량 수입에 의존하는 실정이다.

■ 국외 기술의 수준 및 시장 동향

1) 국외 기술 동향 및 수준

최근 해외 풍력시스템사와 블레이드 제조사들의 동향을 보면, 블레이드 제조 원가 경쟁력 확보와 블레이드 경량화, 안정적인 출력성능 등에 중점을 두고 있다. 생산 공정의 시간 단축을 위해 수지 주입시간 단축(저점도), 경화시간 단축(경화율 및 열·기계적 물성 유지, 몰드 탈형 시간 단축), 긴 가사시간(안정적인 수지 주입), 수지의 낮은 반응열(높은 발열에 따른 주름, 물성 저하 방지)을 갖춘 제품을 수지 제조사에 요구하는 추세이다. 풍력 터빈 용량은 소형(100∼150kW급), 중형(2∼3MW급), 대형(5∼7MW급)으로 구분할 수 있으며, 현재 대형 블레이드에 대한 수요가 급증하고 있다. 따라서 유리섬유와 탄소섬유가 결합된 하이브리드(hybrid)형 블레이드 생산이 활발히 이루어지고 있다. 하이브리드형의 경우 유리섬유 복합재료 부분은 인퓨전 공정으로, 탄소섬유 복합재료 부분은 프리프레그 또는 인발공정으로 제작되며 각 공정에 따른 에폭시 시스템 수지의 종류도 다양하게 적용된다.

2) 국외시장 규모 현황

2025년까지 영국, 덴마크, 네덜란드, 스웨덴을 중심으로 약 40여 곳에서 해상 풍력 발전 프로젝트가 진행 중이다. 세계 풍력 블레이드 시장은 2014년 48.7억 달러, 2015년 53.8억 달러의 매출을 기록하였고, 2016년 매출 규모는 59.8억 달러로 예상된다.
<그림 3-2-1-10>세계 풍력발전 설치량 최다 10개국(2014년)
<그림 3-2-1-11>에폭시 수지 시장 비교


對中 관세 불이익 개선, 中 진출 위한 영업력 집중

국내 신재생 에너지 시장 확대로 트랙 레코드 확보



■ 국내외 선도기업

풍력 블레이드용 수지 분야의 국내외 선도기업은 아래와 같다.
<표 3-2-1-4>블레이드용 수지-국내 선도기업 및 현황
<표 3-2-1-5>블레이드용 수지-해외 선도기업
■ 미래의 연구방향

1) 대형 블레이드 제조를 위한 수지 시스템 - 잠재성 및 긴 가사시간, 생산성 향상

블레이드 생산 업체 및 관련 산업이 미비한 상황에서 정부의 적극적인 지원과 과제 도출이 필요하다. 이를 바탕으로 블레이드 소재 산업은 완제품 블레이드 산업까지 중장기적으로 확장 가능할 것이다. 특히 블레이드 소재 개발을 위한 기술 확보와 소재의 국산화가 필요하며, 제조 생산 속도를 향상시키는 연구도 필요하다. 개발된 소재의 경우 충분한 데이터베이스를 확보하여 블레이드 제품의 신뢰성 및 성능 향상을 위해 국내 시스템 제조사에서 적극 활용할 수 있도록 해야 할 것이다. 또한, 이를 통해 소재의 시험평가 및 검증 데이터 등을 타 분야에 충분히 활용함으로써 자동차, 선박, 항공기, 건축 분야로의 파급효과도 기대할 수 있다.

■ 정책 제언

1) KOTRA의 적극적 지원과 관세율 재조정

블레이드 수지의 세계 시장은 이미 60% 가까이 중국이 점유하고 있으나, 업계 특성상 수지 및 접착제의 중국 진출은 그 보수성으로 인해 상당한 어려움을 겪고 있다. 또한, 한-중 FTA로 인해 대(對)중국 수출에서 관세의 불이익을 받고 있는 실정이다. 따라서 KOTRA 등 정부 기관의 적극적인 협조가 필요하며, 중국 시장 진출을 위한 영업력을 집중해야 할 것이다. FTA의 협정 조율을 통한 관세 재조정으로 인해 원가 경쟁력을 증대시키는 것도 필요하다. 더불어 정책적으로 국내 신재생 에너지 시장을 크게 확대함으로써, track record를 확보할 수 있는 계기를 마련하는 것도 중요할 것이다.

2) 국내 설치되는 풍력발전기의 국내 기술 인증의 명시화로 국내 업체 보호

풍력 발전기 인증은 통상적으로 DNV-GL이 단독으로 수행하지만, 국내에 설치되는 블레이드의 경우 국내 KR 선급 인증도 동시에 기본요건으로 설정해야 한다. 이를 통해 국내 산업을 일정 부분 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 기술을 축적할 수 있는 계기를 마련할 수 있을 것이다.

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