일본 화학기업들이 친환경 신기술을 앞세워 탄소섬유 시장을 개척할 계획이다.
탄소섬유는 강도가 철의 약 10배이면서 가벼워 압력용기, 풍력발전, 토목·건축, 자동차, 우주·항공, 스포츠, 레저까지 광범위한 영역에서 복합소재로 사용된다. 금속 대체와 경량화를 통해 자동차 연비 향상에도 기여하나 제조공정에서 대량의 에너지가 소비된다.
이에 탄소중립 실현을 위해 환경부하를 저감 공법을 확립해 시장에 진출하려는 움직임이 확대되고 있다.
미쓰이케미칼(MCI: Mitsui Chemicals)은 탄소섬유 생산 신기술 2027년 상업화를 목표로 나고야(Nagoya) 공장에 실증시험설비를 도입했다.
미쓰이케미칼이 일부 지분을 보유한 마이크로파화학(Microwave Chemical)의 기술을 활용해 개발을 추진하고 있는 것으로 알려졌다.
대상물을 내부에서 가열할 수 있는 전자파의 특성을 살려 비효율적인 가열을 배제한 프로세스로 기존 기술보다 가열처리시간을 대폭 단축해 소성 프로세스 라인이 짧으면서 설비를 간략화할 수 있는 점이 특징이다.
에너지 소비량을 약 50% 줄이고 미래에는 전자파 발생을 위한 전원을 재생가능에너지로 전환함으로써 이산화탄소(CO2) 배출량을 90% 이상 감축할 수 있을 것으로 기대된다.
미쓰이케미칼은 실증시험 설비를 통해 데이터를 축적하면서 사업화 검토를 진행하고 있다.
먼저 스포츠, 레저, 풍력 관련 용도를 대상으로 상업 생산하고 장기적으로는 우주·항공 관련 하이엔드 시장까지 흡수할 방침이다. 탄소섬유와 PP(Polypropylene)를 컴파운드한 일방향(UD) 테이프 소재로 직접 채용하는 방안도 계획하고 있다.
아사히카세이(Asahi Kasei)는 전해 황산법을 이용해 복합소재로부터 탄소섬유를 리사이클하는 기술을 개발하고 있다.
치바현(Chiba) 소데가우라(Sodegaura) 사업장에 벤치스케일 설비를 도입해 2025년 가동할 예정이며 기술 실증 등을 거쳐 2030년 사업화할 계획이다.
황산을 전기분해함으로써 생성되는 산화성 활성종으로 플래스틱 성분을 분해해 연속섬유 형태로 강도가 열화되지 않는 탄소섬유를 추출하는 기술이다. 기타규슈(Kitakyushu) 공업전문학교 및 도쿄(Tokyo) 이과대학과 공동으로 개발에 나서 2021년 일본 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO) 선도연구 프로그램에 선정됐다.
아사히카세이는 압력용기를 대상으로 탄소섬유 순환 시스템을 추진하고 있으며 회수 루트 확립과 용도 창출도 검토하고 있다. (윤)