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  • 기사등록 2021-12-30 10:55:46
  • 수정 2021-12-30 13:01:43
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4차 산업혁명의 핵심소재로 탄소소재가 각광받고 있다. 그동안 철, 금속, 플라스틱 등은 여러 분야에 쓰이면서 산업 발전에 많은 기여를 해왔었다. 하지만 산업이 고도화 되고 2050 탄소중립, 산업의 경량화와 친환경화에 대응해 새로운 산업을 이끌어갈 신소재가 필요하게 됐다. 탄소는 이미 여러분야에서 꿈의 신소재로서 주목 받아 왔다. 자동차 분야에서 환경과 연비를 생각해 탄소 소재를 적용하고 있고, 항공 분야에서는 비행기 동체의 50% 이상을 탄소 복합소재를 활용하고 있다. 탄소소재는 우수한 물성을 바탕으로 범용소재를 대체 및 업그레이드할 수 있는 잠재력을 보유하고 있다. 또한 탄소섬유를 활용한 기술개발의 여지도 많이 남아 있어 그 발전 가능성은 크다. 이에 우리나라는 탄소섬유를 중심으로 탄소복합소재 관련 기술개발과 기업 지원 등 우리나라의 탄소산업을 이끌어갈 종합 컨트롤 타워 역할을 수행하는 한국탄소산업진흥원을 지난해 개원했다. 이에 본지는 한국탄소산업진흥원 방윤혁 원장과의 인터뷰를 통해 진흥원의 활동과 탄소산업 발전 방향에 대해 들어보는 자리를 마련했다.


“탄소소재 활성화로 주력산업 고도화 및 탄소중립 기여할 것”



초대 한국탄소산업진흥원 원장으로서 취임한지 10개월이 지났다. 그간의 행보는 어땠는지, 성과를 돌아본다면


우리나라 탄소산업은 정부의 소재·부품·장비 분야의 첨단화와 자립화, 그린뉴딜과 같은 산업의 친환경화 등 정책적 기조에 맞춰 이제 막 성장을 위한 발걸음을 내딛는 수준이라고 볼 수 있다. 탄소산업 육성의 가장 큰 걸림돌은 수요기반이 취약하다는 점이다. 수요가 있어야 공급이 되고 공급을 위한 기술개발이 확대될 수 있기 때문에 한국탄소산업진흥원 출범 첫 해 가장 먼저 시작한 것이 수요-공급 간 연대와 협력체계를 구축하는 일이었다.


지난해 4월 시작된 탄소소재 융복합 얼라이언스가 그 대표적인 예라고 할 수 있다. 6대 탄소소재의 핵심 수요산업인 모빌리티, 에너지·환경, 방산·우주, 탄소중립 등 총 11개 분야, 100여개의 수요 및 공급 기업 간 워킹그룹을 운영, 정례적 회의 등을 통해 서로가 협력할 수 있는 비즈니스 모델과 정책 의제 발굴에 힘써왔다. 그 결과 국내 탄소소재 생산 확대, 탄소섬유 회수기술 사업화를 위한 공장 개설 등 3건의 생산 확대 협약 뿐만 아니라 수소차 및 풍력발전에 필수적인 탄소소재 및 부품에 대한 국내 기업 간 구매확약을 진행하는 등 기업 간 협력 성과를 도출했다.


두 번째로는 탄소소재를 기반으로한 가치사슬체계를 구축하고 글로벌 시장에서의 경쟁력을 강화한 것이다. 탄소소재산업의 글로벌 무역장벽이 높은 만큼 국산 탄소소재의 개발, 탄소소재 기반의 부품·장비 개발을 위한 연구와 더불어 탄소소재를 활용한 제품의 시범·실증, 표준화 등을 통해 국산 소재·부품·장비의 수출을 확대할 필요가 있다. 이를 위해 지난해 11월 탄소소재 신뢰성센터 개관과 함께 한국탄소산업진흥원과 한국건설생활환경시험연구원 내에 46종의 탄소복합재 활용 제품 성능평가가 가능한 시험인프라를 구축했다. 앞으로 탄소소재 융복합 기술에 대한 맞춤형 시범·실증, 국내외 표준화 지원 및 제품 표준개발 등을 위한 사업을 확대 추진해 대한민국 탄소산업이 글로벌 시장으로 뻗어나갈 수 있는 기반을 마련하고자 한다.


마지막으로 탄소소재 분야의 전문 인력 양성을 위해 산·학·연 협동을 통한 수요 기반 문제해결형 인재양성을 시도하고, 창업지원 확대 등을 통해 탄소 융복합을 통한 창의적 아이디어의 개발 및 사업화로 탄소산업의 저변을 확대했다. 수요산업에서의 요구도에 부합하는 탄소소재, 부품 및 활용 제품 개발 등에 초점을 맞춰 아이디어를 개발하고 사업지원을 시도함으로써 창업아이디어가 사업화를 통해 수요처로 연계될 수 있도록 실질적인 지원을 시도함으로써 산업 역량을 키우고자 노력하고 있다.


■정부가 추진하는 소부장 경쟁력 강화, 그린뉴딜, 탄소중립, UAM 시스템 구축 등의 정책을 추진하는데 있어, 탄소산업이 어떻게 기여 할 수 있나


탄소는 원소주기율표에 나오는 모든 원소 중 6번째로 가벼운 원소로, 탄소소재가 가진 가장 큰 장점 중 하나가 바로 ‘가볍다’는 것이다. 가벼운 소재인 만큼 제품에 적용됐을 때 무게를 줄여줌으로써 에너지 효율을 높일 수 있기 때문이다. 탄소소재의 경량성은 탄소중립과 같은 친환경 이슈와도 밀접하게 연관돼 있으며, 최근 주목받고 있는 수소·전기차를 비롯해 UAM 등 모빌리티 분야에서 그 수요는 더욱 높아질 것으로 기대된다.


지금까지 탄소소재는 항공·방산우주 분야에서 주로 활용됐는데, 그 이유 역시 동체의 무게를 줄여줄 수 있기 때문이다. 실제로 항공기 동체의 50% 이상이 탄소복합재로 제작되고 있으며, 항공기용 소재로 철을 대신해 탄소섬유를 사용할 경우 항공기 1대 당 이산화탄소 1,400톤을 저감할 수 있다. 2020년을 기준으로 항공기, 자동차, 풍력발전 3개 분야에서만 탄소섬유가 사용된다면 연간 감축되는 이산화탄소의 양은 약 9천만톤에 이를 것으로 추정된다.


최근 EU의 경우 2035년부터 신규 내연기관차 판매를 전면 금지하는 상황에서 탄소소재는 앞으로 전개될 수소·전기차의 주요 부품 소재로 활용될 것으로 보인다. 이미 풍력블레이드와 수소연료탱크에 탄소섬유가 활용되고 있으며, 연료전지의 촉매담지체와 분리판, 그리고 전기차 배터리에 사용되는 도전재, 음극재 등에 인조흑연, 카본블랙, CNT 등이 활용되고 있는 만큼 미래 신산업에서의 탄소소재 활용성은 더욱 확대될 것이라 본다.


■한국탄소산업진흥원 입주를 통해 성공한 기업들의 성공사례를 듣고 싶다


한국탄소산업진흥원 창업보육센터 내 입주기업을 포함해 50개의 탄소융복합 관련 기업들이 함께하고 있다. 진흥원의 전신인 한국탄소융합기술원 당시 입주기업이었던 ㈜피치케이블의 경우 탄소섬유 발열체를 이용한 탄소발열의자를 개발, 2018년 동계올림픽 당시 평창 올림픽스타디움 VIP석 약160석 규모에 탄소발열시트커버를 설치해 화제가 되기도 했다.


탄소소재의 높은 열전도성을 활용해 낮은 전력으로도 보온성을 유지시킬 수 있는 실외전용 발열시트커버 개발로 시작해 현재는 탄소섬유 멜팅 시스템을 개발, 탄소섬유 발열선을 도로 포장면 아래에 매설·시공해 겨울철 노면 결빙이 취약한 곳에서의 안전사고를 방지하는데 기여하고 있다.


㈜피치케이블은 7년간 창업보육센터에 입주하면서 탄소소재 기술개발 관련 교육을 비롯해 각종 창업지원 프로그램 등으로 사업 역량을 개발해 현재는 자사 공장을 건립할 만큼 사업이 성장한 대표 사례라 할 수 있다.



수요-공급 협력체계 구축·전문인력 양성·소부장 자립화, 경쟁력 강화

탄소소재 車·풍력 발전 등 사용 CO₂ 9천만톤↓, 기술 상용화 박차



■이번에 탄소산업진흥원이 탄소소재 특화단지 추진단 대표기관으로 선정돼, 탄소섬유 인큐베이션허브를 설립한다고 들었다. 향후 탄소섬유 인큐베이션허브는 어떠한 역할을 하게 되는가

▲ 한국탄소산업진흥원 인근에 조성 예정인 탄소소부장특화산업단지


탄소 소부장 특화단지가 갖는 의미는 탄소소재 및 부품 관련 테스트배드로서 유관 기업들이 함께 모여 글로벌 밸류체인 구축을 위해 노력함으로써 대한민국 탄소소재 및 부품의 해외 판로를 개척하는데 있다. 이를 위해 탄소섬유 제조에서 중간재, 부품, 응용제품으로 연결되는 밸류체인 구축, 수요-공급 기업 간 매칭 등 얼라이언스 구축과 같은 사업을 통해 탄소산업 생태계를 확대해 나갈 계획이다.


특히, 탄소소재 기술 자립화 및 수요확산 인프라 구축을 위해 탄소국가산업단지 내에 매뉴팩처링 인큐베이션 허브를 구축할 계획이다. 매뉴팩처링 인큐베이션 허브는 기업들이 개발한 탄소소재·부품 등을 실증해 볼 수 있도록 27종의 장비를 구축하고 각종 기술 및 아이디어 개발을 촉진함으로써 테스트베드로서의 역할을 담당하는 인프라라고 할 수 있다. 탄소 중간재, 성형, 가공, 평가 장비 구축으로 미래 핵심 수요처인 수소저장용기, 풍력블레이드, 연료전지, 항공기 소재 부품 등을 개발하고 실증할 수 있는 공간이 마련됨으로써 탄소소재 및 부품 기업 간 연대와 협력을 통한 성과 창출이 가능해질 것이다. 나아가 기술개발 및 실증사업 추진에 있어 국산 탄소소재 활용을 확대해 탄소 소재 및 부품 자립화를 위한 기반을 마련하는데 기여하고자 한다.


■ 탄소산업 활성화를 위한 신시장 창출, 기술 및 인력확보가 관건인데, 이를 위해 한국탄소산업진흥원이 2022년에 중점적으로 추진하는 지원 및 사업 계획이 궁금하다


그동안 탄소소재는 방산·우주, 항공, 스포츠·레저 분야에서 경량·고강도 제품 구현을 위한 소재로 주로 사용돼왔다. 최근 수소·전기 차량용 연료전지나 수소저장용기, 이차전지를 비롯해 풍력 블레이드 등의 분야에서 그 수요가 폭발적으로 증가해 2030년에는 약 32만 2천톤의 탄소소재 수요가 발생할 것으로 예측되며, 연평균 34.1%의 성장률을 보일 것으로 전망된다.


2022년에는 탄소융복합 기술 개발 아이디어를 확보하고, 아이디어의 사업화를 지원함과 동시에 개발된 기술에 대한 평가, 인증, 표준 개발로 탄소산업의 생태계를 조성하는데 주력하고자 한다. 모빌리티, 신재생에너지, 항공 등 시장성 높은 5대 핵심 수요산업을 중심으로 유망 창업기업 발굴과 더불어 탄소제품 신뢰성 평가시스템 고도화를 통한 KOLAS 인정 획득, 탄소소재 및 응용부품에 대한 성능 및 신뢰성 시험·인증을 위한 기업지원을 확대할 계획이다.


나아가 전국 7개 연구 및 지원기관들에서 보유한 500여종의 장비를 공동으로 활용하는 플랫폼을 구축함으로써 기업들의 기술을 보다 다양한 범위에서 테스트할 수 있도록 지원하고자 하며, 탄소섬유를 활용한 수소저장용기 인증 시험 장비 도입 등을 통해 미래 핵심 산업에서의 탄소소재 적용, 관련 기술 상용화에 더욱 박차를 가하고자 한다.

■우리나라가 탄소산업 분야에서 강국이 되기 위한 원장님의 견해를 듣고 싶다

탄소소재는 모빌리티, 신재생에너지 등 미래 핵심 수요산업에서 그 활용성이 더 높아질 것으로 기대된다. 탄소소재 및 부품 산업은 제품의 경량화를 통한 에너지 효율 개선 뿐만 아니라 소재 재활용에도 높은 물성을 보유해 순환경제 창출에도 탁월한 소재다. 전 세계적으로 탄소중립의 이행이라는 숙제를 해결하는데 모든 산업과 기술의 역량이 집중될 것으로 보이는 가운데, 탄소소재는 소재에서 제품 및 부품, 재활용 등으로 이어지는 전주기적 관점에서 효율성이 뛰어나기 때문에 앞으로 더욱 활용 가치가 높아질 것으로 전망된다.


이제 우리는 산업발전과 환경개선 두 가지 모두가 양립할 수 있는 기술개발로 산업의 글로벌 경쟁력을 높이는데 앞장서 나가야 한다. 탄소소재는 순수한 탄소 원자로 구성된 물질로, 지구온난화의 주범이기도 한 이산화탄소로부터 분리해 소재화도 가능하다. 이를 위해 CCU(이산화탄소 포집·활용)기술에서 탄소자원화로 이어지는 기술, 그리고 탄소소재 재활용 기술 등에 대한 적극적인 R&D 투자가 이루어져야 할 것이다. 공기 중의 이산화탄소를 포집·활용해 자원화하고, 버려진 탄소응용부품으로부터 소재를 재활용하게 된다면 전 과정에 걸친 선순환 경제가 창출될 것이며, 대한민국 탄소산업이 탄소중립에 기여함과 동시에 글로벌 경쟁력도 확보할 수 있을 것이다.

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