[SK케미칼] 섬유가 철을 대신하는 세상이 온다! '프리프레그'

섬유가 철을 대신하는 세상이 온다! SK케미칼 '프리프레그'  

“어떻게 섬유가 철을 대신한다는 거야!” 종이나 여러 옷감 등을 떠올리며 의심의 눈초리를 보내는 당신! 이제 그만 의심의 눈초리를 거두어도 좋다. 이미 당신의 눈 앞에는 섬유가 철을 대신하는 세상이 펼쳐지고 있으니!

 

SK Careers Editor 김지민

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탄소섬유가 철을 대체한다?
소재 시장이 다시 활기를 띠고 있다. 기존의 철이나 알루미늄 소재에서 벗어나 더 강하고, 가벼운 소재를 찾아 나서고 있기 때문이다. 우리나라 소재시장에서 주목 받는 소재 중 하나가 바로 탄소섬유다. 철보다 강하고, 알루미늄보다 가볍다는 점이 탄소섬유가 주목을 받는 이유다. 작게는 골프채, 전자기기 부품에서부터 기존의 항공기나 자동차의 부품을 대체하기까지 하면서 적용 분야를 넓혀가고 있다. 특히 항공기나 자동차 부품을 구성하던 철을 탄소섬유가 대체하게 되면서 경량화를 이루게 되어 CO2(이산화탄소)를 줄이고, 같은 거리 운전 시에 필요한 연료의 양을 줄일 수 있다.

탄소가 섬유가 된다고?
탄소가 섬유가 된다니 고개를 갸우뚱하는 사람들이 많을 것이다. 한마디로 말하면 탄소섬유의 첫 출발은 원유다. 원유를 정제하는 과정에서 다양한 불순물이 나오게 되는데, 이 불순물이 탄소섬유의 원료가 된다. 탄소섬유를 만들기 위해 사용되는 원료에 따라 PAN(Polyacrylonitrile)계•Pitch계•Rayon계로 나뉜다. 
 

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먼저 단분자 상태의 모노머(Monomer)원료를 거대분자(Polymer)로 만들기 위해 중합반응을 거치고, 이후 방사를 통해 전구체를 만든다. 이후 전구체를 고온고압 반응기인 퍼니스로 보내 소성공정을 거치고, 이후 표면처리 및 사이징을 거쳐 최종적으로 탄소섬유를 얻게 된다.

  

 

온도를 점점 높여가는 소성공정은 내염화, 탄화, 흑연화 공정으로 이루어져 있다. 내염화는 공기와 접촉시켜 구조를 안정하게 만드는 공정이고, 탄화와 흑연화는 비활성기체 하에서 불순물을 제거하여 탄소 간 거리를 가깝게 재배열시키는 효과를 가져온다. 이때 탄소섬유의 경량화가 가능해지고, 강도가 커지게 된다. 이후에 표면 처리 및 사이징을 거친다. 사이징제가 잘 묻도록 산을 이용하여 표면처리를 해 계면접착력을 증가시킨다. 실과 같은 섬유로 뽑아내야 하기 때문에 이 과정에서 일어나는 마찰에 의한 섬유의 손상을 최소화하는 게 중요하다. 또, 복합재료와 탄소섬유 간의 친화성을 향상시키기 위해 사이징 과정이 필수적으로 요구된다. 마지막으로 실처럼 뽑아내면 우리가 사진으로 보아왔던 탄소섬유의 모습을 확인할 수 있다.

SK케미칼에도 탄소섬유가 있다?
정답은 YES다. 홈페이지에서 찾을 수 있는 SKYFLEX(Prepreg)가 바로 SK케미칼의 탄소섬유 복합소재다. SK케미칼의 탄소섬유 복합소재를 Composite팀에서 프리프레그를 담당하고 계시는 김진우 대리님과 좀 더 자세한 얘기를 나누어보았다.

Q1. 탄소섬유의 원료에 따라 다양한 종류가 있다고 들었어요! SK케미칼의 탄소섬유는 어떤 종류인가요?
SK케미칼 프리프레그는 원사를 ‘미쯔비시’에서 공급받고 있습니다. 사이징 처리가 끝난 원사 형태로 수입을 하고 있고, PAN계와 Pitch계 CF(Carbon Fiber, 탄소섬유)를 사용하고 있습니다.

Q2. 원사형태의 탄소섬유가 시트형태의 프리프레그로 되기까지 과정이 궁급합니다.
탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 등 강화섬유에 에폭시레진 등의 결합재를 함침시켜 시트형태의 프리프레그를 제조합니다. 간단하게 설명하면 에폭시레진을 필름형태로 만들어서 스프레딩된 탄소섬유 양면에 열과 압력을 주면서 함침시키는 공정입니다.

Q3. SK케미칼 프리프레그만의 특징이 무엇이고, 어디에 쓰이고 있나요?
다양한 레진시스템을 갖추고 있으며 고객에게 다양한 테크니컬 서비스(TS)를 지원하고 있습니다. 현재 프리프레그는 낚시대, 골프채, 자전거, 프레임 등 스포츠용도와 산업용 로봇, 가전제품 외장 용도 등 다양하게 사용되고 있습니다.

Q4.  앞으로 해결해 나갈 과제는 무엇인가요?

​가장 큰 과제는 성형신간(경화사이클) 단축입니다. 성형시간을 단축함으로써 가전, 자동차 용도 등 대량 생산에 대응하는 것이 가장 큰 과제입니다.

  

지민's Tip

SK케미칼은 현재 SKYFLEX라는 고유 브랜드를 통해 프리프레그를 생산하고 있다. 프리프레그 부품이 사용된 차를 타고, 프리프레그로 만들어진 자전거를 타는 것이 일상이 되는 날이 얼마 남지 않은 것 같다. SK케미칼 프리프레그가 우리 일상으로 들어오는 그날을 기다려 보자.