철보다 강하고 알루미늄보다 가벼운 탄소섬유

탄소섬유 [carbon fiber, 炭素纖維]

 

주로 흑연구조를 가진 탄소로 이루어진 섬유. 유기 섬유를 적당한 온도로 열처리하여 탄화(炭化)시킨 섬유. 가볍고 강도와 탄성이 크며 내열성(耐熱性), 내약품성이 좋고 가벼워서 항공기, 자동차 부품, 골프채, 낚싯대 따위의 재료로 쓰인다.

 

탄소소재 무게는 철의 25%에 불과하지만 철보다 강도는 10배, 탄성은 7배 강하면서도 무게는 4분의 1에 불과해 '미래소재의 쌀'로 주목받고 있다. 탄성과 강도가 크기 때문에 흔히 철보다 강하고 알루미늄보다 가볍다. 탄소섬유는 원사에 탄소가 92% 이상 함유된 소재로, 내부식성·전도성·내열성이 우수해 자동차와 항공기 등 거의 모든 제품에서 철의 고급 대체재로 응용된다. 많은 제품에서 탄소복합소재(CFRP)가 사용되어진다.

 

원료에 따라 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 피치계, 레이온계로 분류되나 PAN계와 레이온계가 거의 대부분을 차지한다. PAN계 탄소섬유는 PAN을 비활성 기체하에서 1,000~2,000℃ 이상의 온도에서 구워 만든다. 피치계의 경우는 석탄에서 나오는 피치를 섬유화한 뒤 PAN계와 거의 같은 공정을 거쳐 만든다.

 

탄소섬유의 밀도는 1.8g/㎤으로 다른 재료에 비해 강도와 탄성이 크다는 것이 가장 큰 특징이다.

 

또한 인간의 근육뼈대로 탄소섬유를 사용하면 차츰차츰 탄소섬유가 단백질을 흡수하며 탄소섬유를 대체해 나가므로 나중에는 탄소섬유는 완전히 사라지고 근육만 남게되어 근육복원술에도 쓰인다.

 

 

 

탄소섬유 개발연혁 

 

탄소섬유 산업별 용도

2013년 탄소섬유 세계시장 점유율

 

국내에서는 효성과 태광, GS칼텍스, 삼성종합화학, SK케미칼 등이 관련 사업에 진출해 있다. 대구(삼성), 대전(SK), 전북(효성)에서 관련 산업을 지원한다.