화학뉴스

신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO)가 혁신적인 탄소섬유 제조공정을 개발했다고 2016년 1월14일 발표했다.
NEDO는 혁신 제조공정을 통해 그동안 필수적으로 실시되던 내염화 공정을 생략하고 탄화공정은 가열로가 아닌 마이크로파를 사용하는 신기술을 확립해 제조에 소요되는 에너지와 이산화탄소(CO2) 배출량을 기존 공정의 반으로 줄였으며 생산성을 10배 향상할 수 있게 했다.
탄소섬유는 원료인 아크릴 수지(Acrylic Resin)의 내염성을 향상시키고 탄화함으로써 제조하는 것으로 양질의 섬유제품을 얻기 위해서는 장시간 고온처리가 필수적이었기 때문에 생산성 및 코스트 향상에 걸림돌로 남아있었다.
NEDO의 프로젝트에는 Toray, Teijin, Mitsubishi Rayon 등 일본의 탄소섬유 3대 메이저가 참여했다.
Toray는 내염화 공정이 필요 없는 「용매 가용성 내염 폴리머(Polymer)」라는 새로운 원료를 제공했다. 용매 가용성 내염 폴리머는 열을 가하지 않고도 탄소섬유 전구체에 내염성을 부여할 수 있으며 해당 원료로 제조한 탄소섬유는 탄성률이 240기가파스칼, 신축도는 1.5% 정도로 공업제품과 거의 동일한 성능을 갖춘 것으로 알려졌다.
Teijin은 탄화공정을 가열로 방식에서 마이크로파 방식으로 바꾸고 표면 처리를 액체공법에서 플라즈마 처리로 바꾸어 고효율화를 추구하는 기술을 개발했다.
마이크로파를 사용하면 열을 전구체 안쪽에서 가할 수 있어 단기간에 균등한 탄소섬유를 얻을 수 있으며 가열로를 고온 상태로 유지할 필요가 없어져 공정이 간소화되며 에너지를 절약할 수 있다.
또 표면처리를 액체공법에서 드라이공법인 플라즈마 처리 방식으로 바꿈으로써 표면 모양을 제어하기 용이해졌으며 수초 정도의 짧은 시간 동안 처리할 수 있게 됐다.
Mitsubishi Rayon은 평가기술을 개발해 표준화를 추진하고 있다.
연구를 총괄하고 있는 도쿄대학 대학원의 카게야마 카즈로 교수는 기자회견을 통해 “실용화 연구와 함께 새로운 탄소섬유를 만드는 기반 연구도 병행하고 있다”면서 “5-10년 이내에 성과를 낼 수 있을 것으로 기대된다”고 강조했다.
NEDO는 앞으로 신규 폴리머 중합에서 탄소섬유화까지 원스톱으로 실시하는 생산설비를 구축하고 탄소섬유의 용도를 확대하기 위해 다기능화를 추진할 계획이다. (K)