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석탄 찌꺼기에서 첨단신소재를 캐다

2018-07-11기사 편집 2018-07-11 17:22:23

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에너지연, 열분해 부산물 이용 탄소섬유 제조기술 개발

탄소섬유는 철보다 4배 가볍고, 강도는 10배 뛰어나면서 7배 강한 탄성률을 지니고 있어 미래형 신소재로 주목받고 있다. 항공우주산업, 교량 등의 토목건축, 자동차 강판 대체, 에너지 환경 소재 등 활용 분야도 무궁무진하다. 탄소섬유는 주로 폴리아크릴로니트릴(PAN)과 같은 합성섬유를 탄화해 생산하고 있으나 원료 가격이 비싸다는 단점이 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 석탄 부산물에서 탄소섬유를 만드는 기술을 개발해 관심이 쏠리고 있다.

한국에너지기술연구원은 저등급 석탄의 부산물(잔사)을 이용해 탄소섬유를 제조하는 '저등급 석탄 열분해 부산물의 탄소섬유 제조 핵심 기술'을 국내 최초로 개발했다고 11일 밝혔다.

현재 우리나라는 탄소섬유 중에서도 피치(Pitch)계 탄소섬유와 소재를 전량 수입하고 있으며, 원료 개발을 통해 섬유와 소재를 상용화 할 경우 2020년까지 기대효과는 내수 3조, 수출 40조에 달한다.

탄소섬유는 뛰어난 물성에 비해 높은 가격이 문제로 지적받고 있다. 이를 극복하기 위해 일본, 미국 등 기술 선진국에서도 저등급 석탄을 열분해 할 때 발생되는 부산물을 활용해 탄소섬유를 제조함으로써 생산단가 절감을 노리고 있다. 그러나 현재 제조에 성공한 나라는 일본이 유일하고 그마저도 대형화까지는 발전되지 않은 상황이다.

연구원은 국내 최초로 저등급 석탄의 고품위화 과정에서 나오는 부산물을 이용해 완전한 섬유 형태를 지닌 피치계 탄소섬유를 제조하는데 성공했다. 이 기술을 이용하면 일반 피치계 탄소섬유에 비해 생산단가를 20% 가량 줄일 수 있다.

현재 석탄 및 석유잔사 생산 회사인 SK, GS Caltex, 한화, S-oil 등과 동양화학, 현대제철, POSCO 등도 이 기술에 관심을 보이는 것으로 전해졌다.

이번 연구 성과는 일본에 이어 세계에서 두 번째로 성공한 사례로, 선진 기술을 추격하는 연구가 주류를 이루던 탄소 소재 기술 분야에서 선도국과 대등한 기초 기술력을 확보했다는 데 의의가 크다.

연구책임자인 정두환 박사는 "저등급 석탄 열분해 부산물의 탄소섬유 제조 기술은 글로벌 에너지 이슈 대응은 물론 신산업 창출의 견인차 역할을 할 미래 에너지 핵심기술"이라며, "이번 기술 개발을 계기로 저등급 석탄의 고부가가치화 활용기술에서 향후 우리나라가 선도적 역할을 할 수 있도록 노력하겠다"고 밝혔다.

이용민 기자





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