[EP/컴파운딩]
탄소섬유, 중국이 일본·미국 따라잡을까?
화학저널 2016.11.14

중국 탄소섬유산업이 빠르게 성장하고 있다.
각지에서 탄소섬유 생산능력 확대를 추진하고 있을 뿐만 아니라 중앙정부와 지방정부가 정책적으로 적극 지원하고 있기 때문이다.
기술력이 향상될 잠재성도 높아 일본, 미국의 아성을 무너뜨릴 탄소섬유 강국으로 성장할 것으로 기대되고 있다.

 

레귤러토우에서 라지토우로 전환 필수
PAN(Polyacrylonitrile)계 탄소섬유는 글로벌 시장규모가 약 6만톤, 생산능력은 12만톤 이상으로 파악되고 있다. 중국의 생산능력은 1만5000톤 수준이다.
중국에는 탄소섬유 생산기업이 약 30사 있으나 아직 세계적으로는 생산규모가 작은 것으로 평가되고 있다.
세계시장에서 경쟁하기 위해서는 최소 3만톤 수준을 갖추어야 하는 것으로 파악되고 있다.
중국은 Jilin 소재 생산기업들의 생산 확대 계획과 함께 북부에서 Zhong An Xin Technology의 5000톤 증설 프로젝트를 추진하는 등 신증설에 적극 나서고 있다. Zhong An Xin Technology의 No.1 1700톤은 가동에 돌입한 것으로 알려졌다.
중국기업들은 레귤러토우(Regular Tow)를 주로 생산하고 있으나 앞으로는 낮은 코스트로 생산이 가능하고 자동차, 철도 수요 신장이 기대되는 라지토우(Large Tow) 생산 확대에도 적극 나설 계획이다.
탄소섬유 시장은 연평균 15% 이상 성장해 2020년에는 세계시장이 15만톤 이상, 중국은 7만7000톤 이상으로 확대될 것으로 예상되고 있다.
Jilin Chemical Fiber는 필라먼트 수가 4만8000개 수준인 라지토우를 생산하기 위한 연구를 추진하고 있으며, Jilin Fangda도 설비 도입을 계획하고 있다.
중국 탄소섬유산업의 발전은 라지토우 생산에 좌우될 것으로 파악된다.

 

Jilin, 탄소섬유산업의 중심지 부상
Jilin은 원료 우위성이 뚜렷하고 지방정부가 적극 지원하고 있어 탄소섬유 관계자들로부터 「카본밸리」로 주목받고 있다.
Jilin Chemical Fiber는 Jilin 경제개발단지에 본사 및 공장을 보유하고 있으며 탄소섬유산업의 선구자적인 역할을 발휘하고 있다.
2평방킬로미터에 달하는 부지에 아크릴섬유, 대나무섬유, 탄소섬유 원사(프리커서), 산화공장을 갖추고 있다.
프리커서 공장은 2011년 9월부터 500톤 설비 가동을 시작했으며 필라멘트 수가 1000-2만4000개 수준인 레귤러토우를 Toray의 표준 그레이드 T700급으로 제조하고 있다.
매년 판매량이 증가하고 있으며 중국에서는 최대 원사 공급기업으로 성장하고 있다.
러시아와 중동 등 해외 거래도 왕성해 2016년 봄 생산능력을 8000톤으로 확대했으며 2017년 1만톤으로 추가 증설할 방침이다.
2015년 가을에는 정부계 연구기관인 중국 공정원으로부터 프로젝트를 수주받아 2000톤의 탄화설비를 구축한 바 있다.
탄소섬유·복합소재 생산기업인 Jilin Fangda Jiangcheng Carbon Fiber는 탄소섬유 생산능력이 500톤 수준에 불과하지만 부지는 1500톤 플랜트로 확장할 만큼 여유가 있어 복합소재 1000톤 플랜트 건설을 추진하고 있다.
탄소섬유는 레귤러토우를 생산해 항공기, 풍력, 전선, 자동차, 건축소재 등 다양한 영역에 공급할 방침이다. 품질은 아직 T300-400 수준이지만 T700을 향해 기술을 향상시키고 있다.
Jilin은 지방정부가 앞장서 탄소섬유산업 부흥을 위해 매진하고 있으며 앞으로 10년 동안 총 600억위안 이상을 투입해 25개 프로젝트를 진행할 계획이다.
화학공업단지에 탄소섬유 복합소재 창업기지를 구축하는 등 연구기관과 연계된 어플리케이션 개발에도 주력하고 있다.

 

자동차용 CFRP 채용 본격화
중국은 자동차, 항공기, 고압전선의 경량화, 고강도화에 도움이 되는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 채용에 적극적으로 나서고 있다.
자동차 생산기업들도 CFRP의 응용을 확대하기 위해 아이디어를 모으고 있다.
5대 자동차 메이저 가운데 하나인 BAIC는 자율주행자동차, 신재생에너지자동차 등 차세대 기술을 개발하는 신기술연구원을 운영하고 있다.
2020년까지 자동차 중량을 80kg 줄이겠다는 목표를 세우고 있으며 2017년 말까지 40kg 경량화를 달성할 계획이다.
전기자동차(EV)의 주행거리는 260km에서 400km로 확대할 계획이지만 전지 성능을 향상시키는 것만으로는 한계가 있어 경량화, 주행거리 연장을 위해서는 CFRP의 활용이 반드시 필요한 것으로 파악되고 있다.
이에 따라 경량화를 위한 전문팀을 구축하는 등 총력을 기울이고 있다.
다른 자동차기업들도 CFRP 이용에 적극적으로 나서고 있다.
China Changan Automobile은 2020년까지 자동차 중량을 100kg 줄이겠다는 목표 아래 탄소섬유의 사용을 확대하고 있으며, China FAW Group은 정부의 환경규제 강화에 맞추어 2020년까지 탄소섬유의 자동차부품 사용이 비약적으로 늘어날 것으로 예상하고 사업을 확대하고 있다.
자동차에는 레귤러토우 수준의 성능은 불필요하기 때문에 라지토우 생산이 늘어날 것으로 예상되고 있다.
부품 생산기업인 Kangdexin Composite Material은 BAIC과 공동으로 CFRP를 사용한 본넷 개발에 착수했다.
자동차기업은 탄소섬유에 대한 노하우를 갖추지 못한 곳이 많아 소재 생산기업의 제안을 바탕으로 시장점유율을 확대하고 있다.
Kangdexin Composite Material은 독일에 연구개발(R&D) 센터를 구축하고 현지 생산기업과 공동으로 용도를 개발하고 있다.

 

송전선 시장도 신규용도로 주목
CFRP는 자동차 이외의 산업에서도 주목받고 있다.
CFRP를 심재로 사용한 송전선은 열팽창이 작고 가벼워 철심에 비해 송전용량을 늘릴 수 있을 것으로 기대되고 있다.
전선 생산기업인 Far East는 2006년 전력선에 CFRP를 도입해 전국 30성에서 채용됐다.
고강도 복합심 수요는 매년 20만-30만톤 수준으로 있으며 최소 3분의 1 가량이 CFRP로 교체된다면 시장규모가 단번에 확대될 것으로 기대되고 있다.
CFRP는 철도용 채용도 기대되고 있다.
중국 탄소섬유 및 복합소재 산업연맹에 따르면, 탄소섬유를 채용한 철도차량은 철제에 비해 기계강도가 35%, 내충격성은 20% 향상되는 것으로 파악되고 있다.
철도 메이저 CRCC Changchun Railway는 2014년 4월 중국에서 처음으로 탄소섬유를 사용한 철도의 주행을 시행했다.
CRCC는 2016년 5월 탄소섬유 메이저인 HS Carbon과 탄소섬유를 사용하는 철도 개발을 공동으로 추진하기로 합의해 관심을 모았다.
중국은 정부 차원에서 탄소섬유 채용 확대를 촉진하고 있으나 아직 관련 기준을 작성하지 않았으며 관계부처 사이의 의견이 통일되지 않아 프로젝트가 지연되는 사례도 등장하고 있다.
이에 따라 제13차 5개년계획에서는 탄소섬유산업의 부흥을 위해 정부 각 부처의 의견을 통일해야 할 것으로 파악되고 있다. <강윤화 기자: kyh@chemlocus.com>


표, 그래프 : <글로벌 PAN계 탄소섬유 생산능력>

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