연구 개발 배경 및 중요성 탄소섬유는 탄소 함량이 95% 이상인 고강도 신섬유 소재입니다. 고강도, 경량, 내식성 등 우수한 특성으로 인해 '검은 황금'으로 불리며 장비 경량화에 이상적인 소재입니다. 탄소섬유를 개발하면 항공우주 분야에서는 항공기 경량화, 연비 향상 등 관련 산업의 고도화를 촉진하고 제품 성능을 개선할 수 있으며, 자동차 분야에서는 경량화를 달성하고 에너지 소비를 절감할 수 있습니다.

연구 개발 프로세스: 중국의 탄소섬유 연구 개발은 비교적 늦게 시작되었고 한때 수입에 의존하여 병목현상 문제에 직면했습니다. 2005년에 광웨이 그룹이 개발한 CCF-1 등급 탄소 섬유는 국가 '863 프로그램' 탄소 섬유 특별 승인을 통과하여 중국 최초의 산업용 탄소 섬유가 되었습니다. 2011년에는 길림화섬그룹의 5000톤 탄소섬유 전구체 프로젝트가 완공되어 가동에 들어가면서 중국에서 탄소섬유 전구체의 대규모 생산을 개척했습니다. 이후 길림화섬그룹은 25K, 35K, 48K, 50K 및 기타 대형 섬유 다발을 연속적으로 개발하고 탄소섬유 제품 시스템을 개선하는 등 국내 기업들이 지속적으로 기술적 난관을 극복해 왔습니다. 2022년 시노펙 상하이 석유화학의 48K 대형 섬유 번들 탄소섬유 프로젝트를 위한 국내 첫 생산 라인이 가동되어 인증된 제품이 생산되었습니다. 제품 성능은 미국 외의 유사 제품과 비슷했고 품질은 국제 선진 수준인 5에 도달했습니다.

핵심 기술 연구 및 개발 5:

생사 생산 기술: 원사 품질은 탄소 섬유의 성능을 결정하는 핵심 요소 중 하나입니다. 고품질의 폴리 아크릴로니트릴(PAN) 전구체 섬유를 얻기 위해서는 불안정한 점도, 높은 기포 불순물, 높은 방사 섬도, 낮은 강도, 과도한 섬유 등의 문제를 해결하기 위한 연구 및 개발이 필요합니다.

탄화 기술: 원료 실크는 산화, 저온 탄화, 고온 탄화와 같은 여러 공정을 거칩니다. 불활성 가스 보호 하에 열분해와 열수축 중합을 거쳐 탄소 섬유의 무질서한 층 흑연 구조를 형성하여 궁극적으로 제품의 탄소 함량이 90%를 초과하게 됩니다. 이 과정에서 온도장 제어는 핵심 기술입니다.

R&D 성과 적용 1:

풍력 발전 분야에서 탄소 섬유 압출 판은 풍력 터빈 블레이드의 메인 빔에 사용하여 더 가볍고 효율적으로 만들 수 있습니다. 길림화섬그룹의 풍력 터빈 블레이드 메인 빔용 탄소섬유 압출판은 국내 풍력 발전 시장에서 90% 이상의 시장 점유율을 차지하고 있습니다.

스포츠 장비 분야에서는 배드민턴 라켓, 스키, 아이스하키 스틱 등으로 만들 수 있습니다. 길림화섬그룹에서 생산한 관련 스포츠 장비가 시장에 출시되었습니다.

줌리온은 건설기계 분야에서 '탄소섬유 복합 고강도 금속 하이브리드 구조 기술'을 독자적으로 개발했습니다. 이 기술을 적용한 국산 탄소섬유 암 펌프 트럭을 공개하여 원자재부터 제조 공정까지 탄소섬유 복합재의 전체 체인 자율성을 실현하고 장비 운영 능력을 향상시키며 생산 비용을 절감했습니다.

향후 연구 개발 방향 한편으로는 항공우주 등 고급 분야의 소재에 대한 높은 요구 사항을 충족하기 위해 강도, 탄성률 등 탄소섬유의 성능을 향상시키는 데 주력하고, 다른 한편으로는 공정 최적화, 장비 개선 등을 통해 생산 비용을 절감하고 생산 효율성을 개선하여 탄소섬유의 적용 범위를 확대하고 더 많은 민간 분야에 대규모로 적용하는 데 주력할 계획입니다.