기사 메일전송
  • 기사등록 2020-07-17 13:05:02
  • 수정 2020-07-20 15:30:52
기사수정
한국탄소융합기술원이 보유한 최신 탄소소재 응용기술을 공유하기 위해 매년 개최되는 KC Tech-Day는 지난해 수소 관련 탄소복합소재에 이어 올해 항공기 및 개인 항공기(PAV, Personal Air Vehicle)를 주제로 삼아 미래 PAV용 탄소복합소재 기술 개발과 시장 선점을 위한 정보를 공유했다. 특히 PAV의 경우 연료절감 및 경량화를 위해 탄소복합소재의 적용은 필수적이어서 관련 업계 관계자들의 관심은 뜨거웠다. 최근에도 항공산업에서의 탄소복합소재의 적용은 급증하고 있으며, 수요량도 꾸준히 증가하고 있다. 이에 본지는 한국탄소융합기술원의 KC Tech-Day 현장 취재를 통해 PAV 산업과 탄소복합소재 적용 동향에 대해 살펴보는 자리를 마련했다.


▲ 방윤혁 한국탄소융합기술원 원장이 2020 KC Tech-Day에서 인사말을 하고 있다.



PAV 복합소재 수요 폭발적 증가, 시장 선점 必


개인 항공기(PAV, Personal Air Vehicle) 시대로 전망되는 미래형 자동차 산업의 도입과 관련 기술, 탄소복합소재산업의 발전을 위한 정보 교류의 자리가 마련됐다.


한국탄소융합기술원은 17일 전주 탄소기술교육센터 3층에서 ‘KC Tech-Day’를 개최했다.


올해로 3회째를 맞은 Tech-Day는 기술원이 보유한 탄소소재 응용기술을 공유해 기술실용화를 촉진하고 탄소융복합산업의 국내 활성화를 도모하는 행사다.


이날 행사에서는 방윤혁 한국탄소융합기술원 원장을 비롯해 김승수 전주시장, 김효준 한독상공회의소 회장, 정두환 한국탄소학회 회장 등이 참석했으며, 코로나19 확산을 방지하기 위해 사전신청을 통해 현장 참여인원을 제한하고 방역수칙을 철저히 준수한 가운데 행사를 진행했다.


또한 발표에 앞서 한국탄소융합기술원과 한독상공회의소가 업무협약을 체결했다.


양 기관은 이날 협약을 바탕으로 향후 △기술개발 협력사업 △한·독 기업간 매칭 지원 △기술 및 비즈니스 교육 등 공동연구와 기술개발 등 상호 협력해 나가기로 했다.


▲ (왼쪽부터)독일 대사관 Alexander Rennar 참사관, 김효준 한독상공회의소 회장, 김승수 전주시장, 방윤혁 탄소융합기술원 원장이 MOU 체결 후 기념촬영을 하고 있다.


기조연설은 이재우 건국대학교 항공우주 설계·인증연구소 교수가 ‘비행안전확보를 위한 도심항공교통(UAM) 운항체계 및 전망’을 주제로 발표했다.


이재우 교수는 4차 산업 혁명으로 인한 기술 발달과 도심의 팽창 및 지상 교통 제증 심화로 새로운 도심항공 모빌리티(UAM) 패러다임이 등장했다며, 현재 세계 항공, 자동차, IT 기업 등이 전기추진 기반의 2-4인승 UAM 개발 중이라고 밝혔다.


또한 2035년까지 전세계 25만대의 UAM 보급으로 2040년까지 총 1,800조 이상의 신규 시장 창출이 예상된다고 전했다.


이에 국토부는 스마트 UAM 핵심기술인 스마트 모빌리티, 디지털 트윈, 완전 자율주행 기술 등을 2030년까지 집중 육성을 목표로 하는 20대 유망기술로 선정했으며, 이와 관련해 UAM 전문인력의 폭발적인 소요 증가가 예상된다고 밝혔다.


이를 위해 현재 도심지역 내에서 안전하게 운항이 가능한 저고도 UAM 운항체계 모델이 개발 중이며, 한국의 현대자동차, 한화시스템을 비롯해, 유럽의 에어버스 등이 UAM 비행체 개발 등에 참여하고 있다고 언급했다.


또한 시뮬레이션을 통해 결과를 미리 예측하는 기술인 디지털 트윈을 적용해 도심항공교통의 자율화 기술 및 안전한 운항체계를 확보하는 것이 중요하다며 디지털 트윈의 구성 요소 및 핵심기술에 대해 소개했다.


이어진 발표에서는 수잔네 뷜레(Susanne Woehrle) 한독상공회의소(KGCCI) 부대표가 탄소섬유와 복합소재의 글로벌 동향에 대해 발표했다.


수잔네 뷜레 부대표는 2010년부터 2018년까지 CFRP 수요가 연평균 12.2% 상승했고, CFRP 판매는 연평균 11.7% 상승했다고 밝혔다. 또한 2019년에는 CFRP 수요 캐파가 14만1,500톤으로 전년대비 10.1% 증가했고, 2019년 CFRP 판매는 178억8,000만달러로 전년대비 9.6% 증가했다고 밝혔다.


분야별 수요는 우주항공이 56%를 차지하며 가장 많은 수요를 보였고, 이어 자동차&운송 분야가 18%, 풍력 8%, 스포츠 11%, 건설 2%, 기타 5%를 차지한 것으로 분석했다.


특히 항공분야에서는 비약적인 발전이 있었는데 A350 같은 경우는 전체의 53%가 탄소복합소재가 사용돼 이제 항공분야에서는 탄소복합소재가 가장 큰 부분을 차지하고 있으며, 향후 탄소복합소재의 사용은 더욱 증가할 것으로 내다봤다.


자동차 분야에서도 현재 13% 정도 사용되고 있는데 경량화를 위해 향후 더 증가할 것으로 전망했다.


2035년 25만대 보급, 2040년 1,800조 시장 창출

탄소섬유·열경화성소재·열가소성소재 수요 증가


신상준 서울대학교 기계항공공학부 교수는 PAV를 포함한 회전익 항공기로의 최신 복합재료 응용을 주제로 발표했다.


신상준 교수는 우수한 피로특성, 높은 비강성 및 비강도, 저중량 등의 성질로 인해 항공기 설계에서의 복합재 사용 비중이 증가하는 추세라며, 항공기 복합재 사용을 통해 보잉 787은 평균 20%, A350은 최대 30%까지의 중량 감소를 달성했다고 밝혔다.


또한 국내에서는 한국항공우주산업에서 복합재 일체형 구조물의 설계 및 제작 기술을 활용해 국산 소형 민항기 KC-100 동체 전체를 복합재로 개발한 바 있다며 대한항공은 보잉 737MAX에 장착되는 윙렛 생산을 위해 일체형 복합재 구조물 제작 기술을 적용했다고 언급했다.


항공우주분야에서도 미국 NASA에서 개발한 우주왕복선의 화물실 문과 로봇 팔에 수지 모재 복합재가 사용된 바 있다며 그 결과 30%의 열전달을 감소시켰고, 구조 중량의 25%를 감소시켰다고 밝혔다.


UAM 소재용 탄소 소재의 특성으로는 가벼운 중량으로 구조의 중량을 절감해 화물과 승객 수용 확대 및 거리 증대, 에너지 절감 등의 효과가 있으며 금속 소재 대비 높은 내부식성, 적은 유지보수, 내피로성으로 안전성과 소음저감 효과가 있으며, 제조비용과 생산율 등이 우수하다고 밝혔다.


UAM 산업이 활성화되며, 탄소섬유뿐만 아니라 Out of autoclave(OoA) 열경화성 소재와 열가소성 소재의 수요 역시 크게 증가할 것으로 예측했다.


UAM에 적용된 사례로는 Bell Nexus가 차제 전체를 탄소섬유로 제조해 중량이 2,725㎏에 불과했으며, 에어버스 CityAirbus는 현재 덕트를 탄소 섬유로 제조했고, 탄소 섬유로 제조한 프로펠러에 대해 시험 후 추후 적용할 예정이며, 그 외에 벨로콥터 등 대부분의 eVTOL들이 탄소섬유로 제작하고 있다고 전했다.


신복균 한국항공우주기술연구조합 팀장은 ‘항공우주산업 현황 및 항공핵심기술로드맵 추진방향’을 발표했다.


신복균 팀장은 PAV의 등장으로 항공분야에서 파생된 기술을 중심으로 모빌리티 산업이 재편될 것이라며, 2020년대 중후반 교통체계 보편화와 함께 상용화가 시작돼 2030년 3,220억달러 시장으로 본격적으로 성장, 2040년 1조5,000억달러 규모로 연평균 33.5% 성장을 전망했다.


또한 항공핵심기술로드맵과 관련해서는 항공산업 25대 부문 100대 핵심기술을 분류하고, 기체구조와 관련해 원/중간 소재, 차세대기체, 기능융합구조, 스마트팩토리 구축, 성능평가 부문과 관련해 로드맵을 제시했다.


김명현 한국교통연구원 부연구위원은 ‘eVTOL 활용 도심 여객 운송 서비스 추진 현황과 과제’에 대해 발표했다.


김명현 부연구위원은 eVTOL의 도심 서비스를 위해서는 혼잡없는 빠른 이동, 소음 및 오염 문제 감소, 수직이착륙을 통한 장애물 극복, 안전성, 운임 및 비용, 법제도 등이 해결되야 한다고 밝혔다.


송준혁 한국탄소융합기술원 수석연구원은 ‘국산 탄소섬유 및 수소연료전지 적용 PAV’ 설계에 대해 발표했다.


탄소융합기술원은 수소연료전기를 동력원으로 하는 PAV개발에 나서고 있다. 요구조건으로는 정확한 기체 상태 모니터링 시스템, 높은 기체 자율성, 높은 수소탱크 구조적 안정성 등 설계지표 중요도에 따라 다수의 항목을 마련했으며, 3가지 콘셉트 디자인을 적용해 개발을 진행하고 있다.


수소연료전지는 차량용에 비해 경량화해 자체적 개발에 나서고 있다.


탄소복합소재 적용은 생산성, 저비용 등을 고려해 새로운 공법 및 소재를 적용하는 것도 검토하고 있다.


마지막으로 김정일 데크카본 연구소장이 ‘데크카본 연구소기업’을 소개했다.


데크카본은 30년 이상 초고온 탄소 및 세라믹 복합재 사업을 영위해 왔으며, △항공기용 초고온 탄소 브레이크 디스크 사업 △고성능 자동차용 세라믹 복합재 사업 △초고온 SiC 섬유 및 복합재 사업을 진행해 왔다.


연구소기업은 2020년 8월 설립할 예정으로 출자기업은 데크카본, 기술지주기관은 한국탄소융합기술원이 맡아 △웹, 직물 및 프리폼 개발 △초고온 섬유 기술개발 △초고온 복합재 특성평가를 핵심 기술로 △발전용 가스터빈 △항공용 가스터빈 △우주 및 방위 △원자력 △에너지 등에 대해 사업화를 진행할 계획이다.


방윤혁 한국탄소융합기술원 원장은 “이번 행사를 통해 코로나19 등 글로벌 경기 침체로 인해 어려움을 겪은 탄소산업에 활력을 불어넣을 수 있는 기회가 됐길 바란다”며 “개인항공기 등 미래기술에 대한 공유와 협력으로 위기를 극복해 나갈 것”이라고 말했다.

▲ KC Tech-Day 전경


0
기사수정

다른 곳에 퍼가실 때는 아래 고유 링크 주소를 출처로 사용해주세요.

http://amenews.kr/news/view.php?idx=42761
기자프로필
프로필이미지
나도 한마디
※ 로그인 후 의견을 등록하시면, 자신의 의견을 관리하실 수 있습니다. 0/1000
올텍오토메이션
3D시스템즈(2020727)-260
캐리마260
im3d
K3DERS
3D프린팅 인력양성 배터
에어퍼스트 280
프로토텍
린데PLC
엔플러스 솔루션즈
대건테크
윈포시스
아우라테크2
모바일 버전 바로가기