아리미드와 K-신소재 탄소섬유

글, 사진 / 김쓰

 

최근 세계 각국에서 연일 전쟁과 관련된 소식이 전해지다 보니, 그와 관련된 제품들에도 눈을 돌리게 된다. 전쟁하면 군사용품들을 빼먹을 수 없는데, 총알도 뚫지 못하는 소재인 아라미드가 있다는 것을 최근에서야 알게 되었다. 나온지는 꽤 오랜 세월이 지났다고 하는데 아라미드는 어떤 섬유일까? 

 

아라미드란?

 

아라미드는 총알도 뚫지 못하는 강도로 알려져 있으며, 500℃의 불 속에서도 타지 않는 내열성을 갖추었으며 더불어 강한 인장강도를 가진 섬유이기도 하다. 아로마틱 폴리아미드의 줄임말이기도 한데, 1973년 미국 듀폰에서 처음 상용화에 성공하였다.

 

우리나라에서는 1982년 8월 한국과학기술원의 윤한식 박사팀이 아라미드라는 고분자물을 사용하여 분자성장배해법에 의한 섬유를 순수화학적인 방법으로 제조하는데 성공하여 미국과 네덜란드에 이어 세계 3번째로 아라미드 섬유를 개발하기도 하였다. 분자성장배행법으로 만들어지는 아라미드 섬유의 섬유단면은 합성섬유 제조원리로 제조된 섬유와는 전혀 달라서 단축된 공정으로 제조가 가능하다고 한다.

 

이 방법으로 제조된 아라미드 섬유는 중량비로 비교하였을때 강철보다 5배에서 최대 7배의 강도를 가진다고 한다. 더불어 300℃ 이상의 온도에서도 견딜 수 있따고 한다. 

 

아라미드는 어디에 사용될까?

 

아라미드 섬유는 위에서도 말했다시피 강력하고 더불어 고탄성률을 자랑하고 있다. 5mm 정도의 가느다란 실의 형태를 띈 아라미드 섬유는 2톤의 무게를 들어올릴 수 있을 정도인데, 이러한 특성으로 인해 방탄용 소재로 사용되거나 항공기의 내부골재 등에 사용되기도 한다. 아라미드 섬유는 메타와 파라로 나뉘는데 메타의 경우에는 초내열성에 특화된 제품이며, 파라의 경우에는 높은강도와 고탄성을 보여 우주항공 분양에서 주로 쓰이고 있다.

 

이외에도 5세대 이동통신 케이블이나 자동차의 부속품 제작에 사용되기도 한다. 5세대 이동통신 케이블의 필수 설비 중 하나인 광섬유는 기존의 구리선보다 전송 속도가 높지만 다양한 단점이 있는데, 이를 보완하기 위해 광 섬유의 중심과 외부에 아라미드 섬유를 배치하는 경우가 대부분이라고 한다. 자동차의 경우에는 기존에도 타이어, 벨트, 호스 등 다양한 부분에서 사용되어 왔지만 주행거리 경쟁으로 경량화가 필수인 전기자동차 시장이 커지면서 아라미드처럼 단단하면서 가벼운 소재의 중요성은 날로 커질 것으로 보인다.

 

K-신소재로 뽑히는 것에는 어떤 것이 있을까?

 

아라미드 섬유는 미국 듀폰과 일본 테이진이 글로벌 시장의 80% 이상을 점유하고 있다고 한다. 우리나라에서는 파라계 아라미드를 주력으로 하는 코오롱인터스트리, 효성첨단소재, 태광산업이 있고, 메타계 아라미드에서는 휴비스와 도레이첨단소재가 국제적으로 아라미드 시장의 높은 수요를 반영하여 설비투자를 활발히 하고 있다고 한다. 

 

이와 더불어 신소재로 뽑히는 것이 탄소섬유이다. 탄소섬유같은 경우 철과 비교해 무게는 25% 정도로 가볍지만 강도는 10배 이상을 보여준다고 한다. 아라미드와 마찬가지로 경량성을 띄고 있는 이 섬유는 높은 강도와 고탄성의 특징도 함께 가지고 있는데 탄소섬유를 이용하여 도심 항공 모빌리티, 선박용 연료 탱크, 항공 등으로의 사용 확대를 기대할 수 있는 섬유라고 한다. 우리나라에서는 효성첨단소재가 이 분야에서 1위를 유지하고 있다고 하는데 세계에서 세번째로 T-1000급 제품 개발에 성공하기도 했다고 한다.

 

어디서나 신소재를 개발하기 위한 노력은 계속되고 있는 것 같다. 점유율이 1-2위인 기업들이 압도적인 것은 어쩔 수 없지만, 우리나라 기업들이 계속적으로 이를 놓지않고 개발해나간다면 조금 더 좋은 소식을 들을 수도 있지 않을까 싶다. 끝.