연구 개발 배경 및 중요성 탄소섬유는 탄소 함량이 95% 이상인 새로운 유형의 고강도 섬유 소재입니다. 고강도, 경량, 내식성 등 우수한 특성으로 인해 '블랙 골드'로 불리며 장비 경량화 분야에 이상적인 소재입니다. 탄소 섬유의 연구 개발은 관련 산업의 업그레이드를 촉진하고 제품 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

예를 들어 항공우주 분야에서는 항공기의 무게를 줄이고 연비를 향상시킬 수 있습니다. 자동차 분야에서는 차량 경량화를 달성하고 에너지 소비를 줄이는 등의 효과를 얻을 수 있습니다.

연구 개발의 역사: 중국의 탄소섬유 연구 개발은 비교적 늦게 시작되었고 한때 수입에 의존하여 '병목 현상' 문제에 직면했습니다. 2005년 광웨이 그룹이 개발한 CCF-1 등급 탄소 섬유는 국가 '863 프로그램' 탄소 섬유 특별 프로젝트의 승인을 통과하여 중국이 처음으로 자체적으로 산업화된 탄소 섬유를 보유하게 되었습니다. 2011년 지린성

화학섬유그룹의 5,000톤 탄소섬유 전구체 프로젝트가 완공되어 가동에 들어가면서 중국에서 탄소섬유 전구체 대량 생산의 선례가 되었습니다. 이후 국내 기업들은 지속적으로 기술적 어려움을 극복해 왔습니다. 예를 들어 길림화섬그룹은 25K, 35K, 48K, 50K 등 대형 다발 오리지널 필라멘트를 연속적으로 개발하여 탄소섬유 제품 시스템을 개선했습니다. 2022년 시노펙은

상하이석유화학의 10,000톤 48K 대형 필라멘트 탄소섬유 프로젝트의 국내 첫 생산 라인이 공급되어 가동을 시작했고, 인증된 제품이 생산되었습니다. 제품의 성능은 같은 수준의 외국 제품과 비슷하며 품질은 국제 선진 수준에 도달했습니다.

핵심 기술 연구 및 개발 5

전구체 생산 기술: 전구체의 품질은 탄소 섬유의 성능을 결정하는 핵심 요소 중 하나입니다. 고품질의 폴리 아크릴로니트릴(PAN) 전구체를 얻기 위해서는 불안정한 점도, 수많은 기포와 불순물, 높은 방사 섬도, 낮은 강도, 과도한 보풀 등의 문제를 해결하기 위한 연구 개발이 필요합니다.

탄화 기술: 원래 필라멘트는 산화, 저온 탄화, 고온 탄화와 같은 여러 공정을 거칩니다. 불활성 가스의 보호 아래 열 분해와 열 중축합이 발생하여 탄소 섬유의 무질서한 흑연 구조가 형성됩니다. 결국 제품의 탄소 함량은 90%를 초과합니다. 이 과정에서 온도장 제어 및 기타 핵심 기술이 매우 중요합니다.

연구 개발 성과 적용 1

풍력 발전 분야에서 탄소 섬유 인발 성형 판은 풍력 터빈 블레이드의 메인 빔에 사용할 수 있어 풍력 터빈 블레이드를 더 가볍고 효율적으로 만들 수 있습니다. 길림화섬그룹의 풍력 터빈 블레이드 메인 빔용 탄소 섬유 인발 성형 판은 국내 풍력 발전 시장에서 90% 이상의 시장 점유율을 차지하고 있습니다.

스포츠 용품 분야에서: 배드민턴 라켓, 스키, 아이스하키 스틱 등으로 만들 수 있습니다. 예를 들어 길림화섬그룹에서 생산한 관련 스포츠 용품이 시장에 출시되었습니다.

줌리온은 건설기계 분야에서 '탄소섬유 복합재-고강도 금속 하이브리드 구조 기술'을 독자적으로 개발했습니다. 이 기술을 적용한 국산 탄소섬유 붐 펌프 트럭이 첫 선을 보였으며, 원료부터 제조 공정까지 탄소섬유 복합소재의 풀 체인 자율화를 실현하여 장비 운용 능력을 높이고 생산 비용을 절감했습니다.

향후 연구 개발 방향 한편으로는 항공우주와 같은 고급 분야의 소재에 대한 높은 요구 사항을 충족하기 위해 강도, 탄성률 등 탄소 섬유의 성능을 향상시키기 위한 노력이 계속될 것입니다. 다른 한편으로는 생산 비용을 절감하기 위한 노력도 계속될 것입니다. 공정 최적화와 설비 개선을 통해 생산 효율을 높이고 탄소섬유의 적용 범위를 확대하며 민간 분야에서의 대규모 적용을 촉진할 것입니다.