철 대체하는 ‘탄소섬유’ 새로운 50년 도약대

탄소섬유 복합소재는 1980년대부터 테니스 라켓, 골프채와 같은 스포츠용품이나 경기용 보트, 자동차, 비행기, 건축자재, 헬멧, 악기 등에 널리 쓰이기 시작했다. 탄소섬유 복합소재는 흑연과 마찬가지로 육각형 모양으로 연결된 탄소 원자로 만들어진 직경 5㎛(마이크로미터) 정도의 가는 섬유로 짠 질긴 천을 이용해서 만든다. 철에 비해 무게는 4분의 1 수준으로 가벼우면서도 10배 이상 강한 것이 특징이다.

섬유를 이용한 복합소재의 원조는 제2차 세계대전 중 영국이 개발한 유리섬유강화플라스틱(유리FRP)이다. 유리FRP는 소형 선박 제조에 많이 사용되고 있다.

1960년대부터는 유리섬유보다도 훨씬 더 가볍고 강도나 탄성이 훨씬 뛰어난 탄소섬유가 개발되기 시작했다. 탄소섬유는 폴리아크릴로나이트라일(PAN)과 같은 사슬 모양의 고분자를 고온으로 가열해서 만든다. 적당한 조건에서 가열하면 고분자의 다른 성분들은 모두 떨어져나가고 탄소만으로 만들어진 가는 섬유가 얻어진다. 그렇게 만든 탄소섬유를 다시 적당한 온도로 가열해서 가공하면 강도나 탄성이 크게 강화된 섬유가 만들어진다.

2030년 100억달러 규모로 성장