인류가 당면한 가장 큰 과제인 환경 문제를 비롯하여 연비 향상, 신·재생 에너지, 청정에너지 등 다양한 분야에서 뛰어난 물성과 기능을 바탕으로 커다란 활약을 펼치는 것이 있으니 바로 탄소섬유(Regular, High Tenacity, High Modulus)이다. 탄소섬유는 환경 친화적 특성과 다양한 장점을 가진, 지속가능 성장을 위한 핵심 소재이다.
자료에 따르면 탄소섬유는 탄소 원소의 질량 함유율이 90% 이상인 탄소계 섬유 소재를 말한다. 제품의 형태에 따라 토우(Tow), 직물, 프리프레그(Prepreg), 매트(Mat), 필라멘트(Filament) 등으로 분류되며, 원료에 따라 PAN계, 피치계, 레이온계 탄소섬유로 분류된다.
탄소섬유는 단독으로 사용되지 않고 기지재(Matrix)인 세라믹, 금속, 플라스틱 수지 등에 첨가하여 기능성을 강화시킨 복합소재로 사용된다. 이 중에서도 플라스틱을 이용한 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic; CFRP)은 가장 널리 알려져 있다.
업계에 의하면 탄소섬유는 뛰어난 성형성과 고온에서의 높은 강도를 가지고 있다. 그래서 항공기 및 우주왕복선의 구조소재, 에너지 저장소재, 자동차 소재, 전자기기 부품 소재, 스포츠용품 소재 등에 폭넓게 활용되고 있다.
세계 탄소섬유 시장의 전방산업별 시장 비중은 항공우주·방위산업 부문이 53.5%, 자동차부문이 10.2%, 풍력발전 산업부문이 9.7%, 스포츠·레저용품 제조부문이 7.7%를 차지하고 있다.
일상에 활용된 흔하게 알려진 예을 들자면, 폭스바겐 및 토요타 등 몇몇 완성차 업체들은 친환경 자동차를 개발하기 위해 차체의 무게를 줄이고자 하는 목적으로 바디에 철 대신 탄소섬유를 이용한 강화플라스틱을 사용하기도 한다. 그 이유는 탄소섬유가 강철에 비해 무게는 1/4 수준이면서 강도는 10배 이상 높기 때문이다.
탄소섬유의 후방산업인 소재 분야는 주로 일본·미국·독일의 글로벌 대기업에 의해 생산되고 있다. 특히 일본의 Toray, Toho Tenax, Mitsubishi Rayon 3개 업체가 전세계 탄소섬유의 43%를 생산하고 있다.
일본 도레이에서 생산하는 세계 1위의 고기능 탄소섬유 도레이카(TORAYCA)는 뛰어난 성능과 안정된 품질을 자랑한다. 그래서 글로벌 산업 소재 분야에서 ‘사실상의 표준’으로 자리매김하고 있다.
탄소섬유 시장에 참여하고 있는 국내 업체로는 도레이첨단소재, 태광산업, 효성첨단소재 등이 있다. 탄소섬유를 원재료로 하여 중간재(직물, 프리프레그)를 생산하는 업체로는 SK케미칼, 한국카본, 현대화이바, 제이엠씨, 케이지에프, 한국신소재, 새날테크텍스 등이 있다.
이들 중에서 효성첨단소재가 공급하는 ‘TANSOME’은 국내 최초로 자체 개발한 고성능 탄소섬유로, 탄소섬유 생산 공정에서 태우는 과정인 ‘소성(Tanning)’과 ‘특별함(Something Special)’이 결합되어 부가가치를 창출한다는 의미를 지니고 있다.
