▲ `국제탄소페스티벌(ICF) 2021’에 열린 전북탄소산업관

전라북도 내 탄소기업들이 '국제탄소페스티벌(ICF) 2021’에 참가해 탄소 산업의 기술 및 제품들을 홍보했다. 에너지, 환경 등 미래 분야에 적용한 탄소 산업의 기술 및 제품을 선보였다.

전라북도의 탄소 기업들이 모인 ‘전북 탄소산업관’은 이번 전시회에 △카본헥사 △피치케이블 씨이에스(주) △현대화이바 △카본화이버앤영 등의 기업들과 함께 에너지와 환경, 라이프케어 등 미래 분야에 적용한 탄소산업 제품을 선보였다.

◆카본헥사

▲ 카본헥사의 김준석 대표이사가 TLP공법에 대해 설명하고 있다.

카본헥사는 탄소섬유 복합재를 성형해 소재부품 및 장비 등을 제조하는 기업으로, 탄소섬유를 가열, 접합 제조하는데 필요한 특수 유체용매제(TLP,Thermo Liquid Pool)를 개발했다.

TLP공법은 복합재를 적층 후 POOL에 침수시켜 대량, 단시간 성형하는 공법으로, 기존 성형공법에서 어려웠던 후판이나 대형 구조물도 탄소섬유 복합재로 제조가 가능하며, 다품종 소량·일체형 생산이 가능하고 자동화 유지보수에 원활하다.

또한 TLP공법은 용량과 관계없이 10분이면 생산이 가능하다. 기존 오토 클레이브 공법은 용량과 상관없이 240분이 소요되며, PCM/RTM 공법은 100톤 기준 180분이 소요되는 점을 비교하면 생산시간을 크게 단축했으며, 투자비 또한 오토 클레이브 공법의 6배, PCM/RTM 공법 10배를 절감할 수 있다.

이러한 기술을 활용해 카본헥사는 다양한 제품에 활용하고 있다. 금속제품보다 가볍고 부식이 발생하지 않아 수상태양광 구조물 지지대부터 방탄판, 방탄헬멧, 번호판 가드, 적층판 등 신재생에너지 산업 등 다양한 산업 분야에 적용하고 있다.

한편, 카본헥사는 탄소섬유 강화복합재를 자동차, 선박해양 등의 고강도와 경량화가 필요한 모든 사업현장에 적용 할 수 있도록 사업을 추진 중이다.

◆피치케이블

▲ 피치케이블의 탄소발열보드

피치케이블은 탄소소재를 이용해 미래먹거리인 탄소를 응용, 가공해 탄소발열벤치, 탄소발열 스노우멜팅시스템(결빙도로 안전시스템), 탄소발열찜질방 등을 생산하고 있는 업체다.

이번 전시회에 소개된 탄소발열보드는 난방산업의 숙원인 경제적인 열효율성과 안전과 건강을 생각한 친환경 제품이다. 발열온도는 60°C며 최대소비전력이 220W, 일반소비전력은 154W로 경제적이다.

탄소발열체 제품인 탄소발열보드는 복사열로 인한 난방으로, 효율적인 열 전달과 낮은 소비전력, 원적외선과 음이온 방출, 강한 내구성과 방수, 방부 흡음 효과가 있다. 또한 화재로부터 안전하며 동파 발생이 없다.

탄소발열 벤치는 열전도율과 내구성이 우수한 탄소 발열체로 구성된 벤치로, 버스 승강장이나 지하철 및 철도역 등 공공·개방 공간에서 추운 날씨에도 따뜻하게 대기할 수 있게 한다. 탄소발열벤치는 니켈 크롬선을 이용한 기존 벤치와 동일한 양의 열을 발생시키면서도 훨씬 적은 전력을 소비한다.

또한 원격제어 시스템을 활용해 설치 제품의 자동 On/Off 기능, 온도제어, 시스템 점검 등 실시간 모니터링 및 원격제어 중앙 관리 시스템을 구축해, 파손 시 즉각적인 상황 파악 및 능동적인 유지관리를 운영할 수 있다.

◆씨이에스(주)

▲ 씨이에스(주)의 탄소섬유 스노우멜팅시스템

씨이에스(주)는 탄소섬유 히팅 케이블을 이용해 스노우멜팅시스템(도로열선), 스마트팜온실난방시스템, 지능형대형농산물건조기 등을 제조하는 업체다.

탄소섬유 히팅 케이블은 강철의 밀도보다 1/4이지만 강도가 10배 높은 첨단 신소재로 에너지 전활율이 99.9%의 고효율 소재다.

CES의 탄소섬유 히팅 케이블은 열용량 설계가 용이해 스마트팜, 바닥난방, 융설, 특수건조설비 등 다양한 산업현장에 적용이 가능하며, 탄소섬유로 제작돼 길이에 상관 없이 고르게 가연되며 평행구조로 되어 있다.

전시회에서 선보인 스노우멜팅(도로열선)시스템은 탄소섬유 히팅 케이블을 이용해 고성능·고내구성을 자랑한다. 탄소섬유와 내열실리콘은 수명이 반영구적이며, 2만4천 가닥의 탄소섬유는 단락의 위험이 없다. 또한 기존 히팅케이블인 니크롬선대비 30%이상의 에너지를 절감할 수 있다.

이외에도 CES의 스노우멜팅 시스템은 기존 2~3시간이 소요됐던 결빙예측시스템에 즉각적인 대응이 가능하고 통합관제시스템의 설계가 용이하다. 자유로운 열량설계로 일반지역 이외의 곳에도 설계가 가능하다.

한편, CES의 스노우멜팅 시스템은 청주 월오- 가덕간 시설도로, 도레이 구미공장 앞 급경사로, 대구도시철도 모노레일, 구리시 탄소길 조성 등에 설치됐다.

◆현대화이바

▲ 현대화이바가 ICF에서 선보인 탄소섬유를 활용한 배낭, 서류가방 등

현대화이바는 탄소섬유와 유리섬유를 이용한 패브릭과 프리프레그 등을 생산하는 복합재료 제조업체다.

탄소섬유직물은 중량에 비해 고강도, 고장력, 고탄성율과 내고열성 등의 특성을 지닌 섬유며 복합재료소재로서 아주 탁월한 기능성과 물성을 발휘해 최근 많은 분야에 적용하고 있다. 현대화이바는 탄소섬유직물 그대로 또는 원하는 용도에 맞춰 적절한 수지를 코팅해 사용하고 있다.

또한 탄소섬유직물에 에폭시 수지를 함침시켜 prepreg 상태로 생산가능하며, 이들 제품은 플라스틱보다 월등히 가벼우면서 강철보다 현저히 강한 물성을 지닌 꿈의 신소재로 항공우주 사업 분야에 많이 적용되고 있고 스포츠 레저용과 산업용 및 건축 보강재용으로 각광을 받으며 아주 광범위하게 적용되고 있다.

이번 전시회에는 탄소 섬유를 활용한 배낭, 서류가방, 첼로 케이스 등을 선보여 탄소섬유를 활용한 제품군을 다양화하고 있다.

한편, 항공우주, 자동차, 선박등 각종 산업분야에 사용되는 재료의 요구 조건이 더욱 확대되면서 복합재료의 개발 및 응용 연구가 절실한 실정이다. 이에 현대 화이바는 복합소재 연구소를 운영해 고탄성, 고강도, 경량성, 내충격성, 내마모성, 내연화성, 안정성 등의 조건을 만족할 수 있는 고품질의 preperg를 만들기 위해 노력하고 있다.

◆카본화이버앤영

▲ 카본화이버앤영의 윤재영 대표이사가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)에 대해 설명하고 있다.

카본화이버앤영은 합성수지 및 기타플라스틱 물질 제조와 탄소복합재 관련 기술 개발을 하는 업체다.

열경화성수지를 기반으로 한 탄소섬유 복합재의 소재, 중간재를 이용할 뿐만 아니라 건설, 자동차 산업의 복합소재, 부품산업에 적합한 탄소섬유를 활용한 복합재의 가치를 창출하고 있다.

전시회에 선보인 PET 재활용 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)은 탄소섬유를 강화재로 하고 매트릭스 수지를 플라스틱으로 해 결합한 탄소섬유 복합재료로, 탄소섬유에 플라스틱을 첨가해 강도와 탄성을 높였다. 건축·토목용 경량 복합재, 천근대체용 복합체로 사용된다.

또한 PET 재활용 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)은 PET를 재활용해 CO2가스를 절감하고 건축자재를 경량화 시킬 수 있어 친환경·자원순환 소재로 주목 받고 있다.

한편, 카본화이버앤영은 탄소섬유의 산업화 및 상품화 지원 기반을 기본으로 글로벌 시장으로 진출하기 위해 노력하고 있다.