GFRP, 한국화이바 중심 3사 경쟁
국내 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 시장은 한국화이바, 한국항공우주, 대한항공 3사가 주도하고 있으며 에이치엘비, 대주씨에스, 풍천실업, 대원마린텍 등 100여개의 중소기업들도 각기 다른 분야에서 다양하게 생산하고 있다.
한국항공우주 및 대한항공은 항공기 부품을 최종 조립해 에어버스, 보잉 등에 납품하고 있으나, 실제 GFRP 부품 생산은 협력기업들이 담당하고 있다.
우주항공용으로 사용되는 유리섬유 프리프레그는 주로 헥셀 공급제품을 채용하고 있다.
방위산업 관련기업들도 우주항공 분야를 동시에 영위하는 사례가 많고, 방산분야 역시 작업자의 편리성을 위해 헥셀이 공급하는 프리프레그를 채용하고 있다.
중국, 자동차 넘어 항공기용까지…
중국도 항공기용 복합소재 사업에 적극 투자하고 있다.
대표적으로 탄소섬유, 광학필름 등을 생산하는 Kangdexin Composite Material(KCM)이 복합소재 사업에 대한 투자를 적극화하고 있다.
이태리 복합소재 생산기업과 연계해 장수(Jiangsu)의 장자강(Zhangjiagang)에 항공기용 복합소재 생산기지를 구축할 예정이며, 2025년까지 4기에 걸쳐 투자를 진행하며 1기에는 50억위안(약 8000억원)을 투입할 것으로 알려졌다. 상업생산은 2년 후를 예정하고 있다.
허베이(Hebei)의 랑팡(Langfang) 소재 자동차부품 공장은 2019년 No.2 공장을 상업 가동함으로써 생산능력을 150만개로 5배 확대할 방침이다.
장자강에서는 이태리의 항공용 복합소재 생산기업 레오나르도(Leonardo)와 합작으로 항공기용 복합소재 공장을 건설할 예정이다. 총 300억위안을 투자하는 프로젝트로, 2025년까지 4기에 걸쳐 진행하며 1기 공사를 위해 약 27만평방미터 부지를 확보한 것으로 알려졌다.
중국과 러시아에서 공동 개발하고 있는 여객기 CR929 등에 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)를 공급할 예정이다.
KCM은 2014년 설립돼 랑팡 하이엔드산업개발단지에서 자동차용 CFRP 부품 공장을 운영하고 있다. No.1 공장은 자동차부품 30만개를 생산하며 2018년 가동했다. 탄소섬유는 그룹기업에게 공급하기 위해 CFRP제 범퍼, 배터리 커버, 웨더스트립 등으로 생산하고 있고 2019년 풀가동이 가능할 것으로 예상된다.
2019년에는 No.2 자동차 부품 공장을 비롯해 CFRP 75톤 공장을 건설할 예정이다.
완공 후 자동차 부품 생산능력이 총 150만개로 확대되고 에폭시수지를 중심으로 폴리우레탄(Polyurethane) 등을 생산하는 수지 8000톤 공장, 프리프레그 1000평방미터 라인도 구축할 방침이다.
앞으로 자동차, 항공, 궤도교통 분야에 총력을 기울이는 가운데 탄소섬유 생산능력이 1700톤으로 알려진 Zhong An Xin Technology를 포함해 5100톤까지 확대할 계획인 것으로 알려졌다.
자동차부품 경량화를 위해 독일 뮌헨공업대학에 CFRP 연구개발센터를 개설하는 방안을 검토하고 있으며, 중국에서는 BAIC 등과 함께 장수에 CFRP를 사용한 신에너지 자동차용 부품 및 차체 생산기지를 구축할 계획이다.
아케마, PEKK 중심으로 아크릴수지 활용
아케마(Arkema)는 열가소성 수지를 이용한 CFRTP(탄소섬유 강화 열가소성 플래스틱) 사업을 강화한다.
아케마는 2018년 헥셀과 공동으로 항공기용 PEKK(Polyether Ketone Ketone)를 사용하는 합성 테이프 개발을 시작한데 이어 석유·가스용 테이프를 제조·판매하는 합작기업을 설립했다. PEKK 외에는 현장중합형 아크릴수지와 고내열성 PA(Polyamide) 테이프 등으로 경량화 니즈에 대응하고 있다.
아케마는 최근 경량화 등에 기여하는 복합소재 생산에 주력하고 있다.
매트릭스수지로는 슈퍼 EP(엔지니어링플래스틱) PEEK(Polyether Ether Ketone)에 비해 내열성, 접착성이 뛰어난 PEKK, 흔하지 않은 현장중합형 아크릴수지 등을 라인업하고 있다.
독자적으로 개발한 고내열성 PA 브랜드 PAHT는 자동차 생산기업의 코스트 요구에 대응하기 위해 탄소섬유 시트에 수지를 함침한 단방향성(UD) 테이프로 직접 가공해 공급하고 있다. 함침공정에서 중합도를 향상시키는 기구를 도입하고 있어 함침이 용이하며 높은 성능을 발휘하는 것으로 알려졌다.
2018년 9월에는 석유·가스용 테이프 합작 프로젝트를 발표했다.
석유굴착 등 과혹한 환경에서 사용되는 플렉시블 다층 파이프의 압박시트층에 PA11, PVDF(Polyvinylidene Fluoride)를 탄소섬유 등과 조합한 복합소재 테이프를 적용하는 것으로, 특이하게 합성 매트릭스로 불소수지를 채용해 주목받고 있다.
아케마는 크게 항공기 분야에 PEKK, 석유·가스 분야에 PVDF 및 PA11, 자동차 분야에 고내열성 PA 테이프 및 현장중합형 아크릴수지를 공급하고 있으며 현장중합형 아크릴수지는 풍차도 거대시장으로 판단해 공세를 준비하고 있다.
PEEK는 프랑스 플랜트를 풀가동하고 있는 가운데 미국 앨라배마에 신규 플랜트를 건설하고 있다. 생산능력은 프랑스 플랜트의 몇 배에 달하는 것으로 알려졌으며 2019년 출하를 시작할 계획이다.
현장중합형 아크릴수지도 생산공장을 확충하기 위해 프랑스에 이어 미국, 말레이지아 당국에 건설허가를 신청했으며 열가소성일 뿐만 아니라 섬유에 대한 함침성이 뛰어나고 물질적 재활용(Material Recycle)은 물론이고 화학적 재활용(Chemical Recycle)을 통해 모노머로 해중합할 수 있는 특징을 내세워 풍차 블레이드 처리대책이 가능한 수지로도 제안할 방침이다.
아크릴수지의 우수한 외관성에 따라 자동차 내외장 시장에도 초점을 맞추고 있다.
현장중합에 필요한 시간은 1-2분에서 6시간 정도로, 대량 생산이 요구되는 자동차 소재부터 함침공정만으로도 상당시간이 소요되는 풍차까지 자유롭게 조절할 수 있는 것으로 파악되고 있다.
표, 그래프: <CFRP 수요 전망, GFRP 수요 전망>
<화학저널 2019년 7월 22일>
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