▲ 협회 박종수 회장이 연구회에서 협회의 향후 계획에 대해 말하고 있다.

차세대 항공기와 방산 무기체계의 성능을 좌우하는 핵심 소재로 탄소복합재의 중요성이 한층 부각되고 있다. 글로벌 공급망 재편과 기술 패권 경쟁이 심화되는 가운데, 국내 산업계는 자립 역량 확보와 경쟁력 강화를 위한 해법을 모색하고 있다. 이러한 흐름 속에서 산·학·연과 국방 수요기관이 모여 탄소복합재의 적용 확대와 산업 생태계 발전 전략을 논의했다.

8월 21일 한국과학기술회관에서 열린 ‘탄소복합재연구회’는 탄소복합재의 적용 확대와 산업 생태계 활성화를 위한 구체적 방안을 모색하는 자리로 마련됐다. 이번 행사는 산업통상자원부의 지원으로 한국탄소산업진흥원이 기획하고, 한국탄소나노산업협회가 운영하는 ‘탄소복합재 점프업 파트너십’의 일환으로 개최됐다.

이날 연구회는 란스에이엔씨 김성진 대표의 사회 아래, 발표자와 참석자 간 활발한 의견 교류가 이루어졌으며, 산·학·연 전문가 60여 명이 참여해 산업 전반의 기술 현황과 미래 전략을 심도 있게 공유했다.

탄소복합재는 가볍고 강도가 높으며 내열성과 내구성이 뛰어나 항공기, 우주발사체, 잠수함 등 전략 무기체계는 물론 미래형 이동수단과 에너지 저장 장치에까지 광범위하게 활용되고 있다. 기술 패권을 둘러싼 경쟁이 치열해질수록 국산화와 기술 고도화는 국가 산업 경쟁력과 직결된다.

이번 ‘8월 탄소복합재연구회’는 특히 항공·우주·방산 분야에서의 탄소복합재 활용 확대를 중점적으로 다뤘다.

▲ 방위사업청 한국형잠수함사업단 김화묵 중령이 잠수함 개발을 위한 복합소재의 중요성에 대해 설명하고 있다.

첫 번째 발표자로 나선 방위사업청 한국형잠수함사업단 김화묵 중령은 ‘국내 건조 장보고 잠수함의 복합소재 현황 및 발전방향’을 주제로 강연을 진행했다. 그는 “국내 잠수함 기술 수준은 독자 설계 및 건조 능력을 확보하며 국산화율 86%에 도달, 세계 8위 수준(2024년 기준)에 이르렀다”며 “전투·소나체계, 연료전지, 수직발사관, 유도중어뢰 등 주요 핵심 체계와 장비의 국산화도 꾸준히 확대되고 있다”고 설명했다.

이어 “잠수함 성능 향상과 함께 복합소재의 적용 범위도 점차 확대되고 있다”며 “곡면 구조 제작이 용이하고 경량화 효과가 큰 GFRP(유리섬유 강화플라스틱)와 고강도가 필요한 핵심 부위에 적용되는 CFRP(탄소섬유 강화플라스틱)가 대표적”이라고 덧붙였다. 

실제로 잠수함 추진기(프로펠러), 음향 타일, 코팅재 등에 복합소재 적용이 이뤄지고 있으며, 기존 합금 소재 대비 추진 효율과 저소음 성능을 확보하기 위한 복합재 추진기 개발이 본격화되고 있다. 현재 국내에서는 CFRP 기반 추진기 기술과 Mn-Cu 제진합금 추진기 개발이 병행되고 있으며, 펌프젯 추진기, 신형 음향 코팅재, 초고강도 특수강(HY-100~130) 압력선체 등 핵심 기술도 단계적으로 연구되고 있다.

김 중령은 “잠수함은 국가 해양안보를 책임지는 전략 무기체계로서 독자 개발과 K-방산 수출 확대를 위해 기술 자립이 더욱 중요하다”며 “복합소재는 잠수함의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 핵심 요소인 만큼 적용 범위를 지속적으로 확대해야 한다”고 말했다. 아울러 “탄소복합재 산업 발전과 연계해 국방 무기체계 성능 고도화를 위한 심도 있는 연구 과제가 필요하다”고 강조했다.

이어 국방기술진흥연구소(KRIT) 우주·에너지기술팀 정의영 팀장이 ‘우주항공용 무기체계 발전방향’에 대해 발표했다. 그는 국방전략기술 로드맵을 설명하며, 그 중에서도 첨단소재 분야가 차세대 무기체계 경쟁력 확보를 위한 핵심 축임을 강조했다. 

첨단소재는 극한 환경에서도 안정적으로 작동하며, 고온·고강도·경량 특성을 동시에 만족시켜야 하는 특수 소재로서 항공기, 발사체, 위성체, 극초음속 무기체계, 에너지 저장 시스템 등에서 활용도가 크게 증가하고 있다.

로드맵에 따르면 국방전략기술은 △인공지능 △유·무인 복합 △센서·전자기전 △첨단소재 등 10대 분야로 구분된다. 이 중 첨단소재는 다시 고온·극한환경 구조소재, 고성능 반도체·전자소재, 특수 기능소재로 나뉘며, 극초음속 비행체용 열차폐 소재, 초고온 내열 코팅, 스텔스 기능 복합재, 차세대 복합 레이돔 소재 등이 주요 과제로 제시됐다.

현재 진행 중인 산·학·연 공동 핵심기술 과제에는 △극초음속 비행체용 초고온 복합재 및 냉각 구조체 △함정용 저소음 복합재 추진기 △초고탄성 탄소섬유 원천기술 개발 등이 포함된다. 이는 국방 무기체계에 직접 적용 가능한 기술 확보와 함께, 소재·부품·장비의 자립도를 높이고 미래 산업과 연계될 수 있도록 설계된 것이다.

정 팀장은 “국방 첨단소재 기술은 단순 연구 성과를 넘어 국가 안보와 산업 경쟁력의 근간을 이루는 전략 자산”이라며 “향후 국방 연구개발 투자에서 첨단소재 분야에 대한 집중적 지원이 필요하다”고 강조했다. 이어 “민간의 우수한 기초·응용 기술을 국방 수요와 연계해 중복 투자를 방지하고, 글로벌 시장 진출을 위한 표준화·인증 전략도 병행해야 한다”고 제언했다.

연구회에 참석한 한국탄소나노산업협회 박종수 회장은 “중국이 최근 대규모 공급 능력을 확보하면서 탄소섬유 가격이 급락해 국내 기업들이 경쟁 압박을 받고 있다”며 “그러나 항공기·우주발사체·방산 무기체계 등에서 탄소복합재 수요는 꾸준히 확대되고 있어 전략적 중요성은 더욱 커지고 있다”고 말했다. 이어 “협회는 산업부, 한국탄소산업진흥원, 방위사업청, 회원사들과 협력해 방산·우주항공 분야에서 복합소재 활용을 선도하고 산업 생태계 경쟁력을 높이는 데 힘쓰겠다”고 밝혔다.

이번 세미나는 단순한 정보 공유를 넘어, 현장 애로사항을 도출하고 실행 가능한 과제를 논의한 점에서 실질적 성과로 평가됐다. 참석자들은 기술력 향상뿐만 아니라 시험·평가 체계 구축, 국내외 인증 획득 등 제반 요소의 병행 추진이 중요하다는 데 뜻을 모았다. 

정기 세미나 형식으로 매월 개최되는 탄소복합재연구회는 현장의 기술 수요와 정책 방향을 정기적으로 점검하고, 민·관·학이 함께 협력 방안을 구체화하는 데 의의가 있다. 이는 탄소복합재 산업 생태계 전반의 체계적 성장 기반으로 기능하고 있으며, △우주항공·방산 △건설 △라이프케어 △전기전자 △조선해양 등 다양한 분야에서 신시장 창출과 글로벌 경쟁력 확보를 동시에 추진하는 토대가 되고 있다.

▲ 8월 탄소복합재연구회에 산학연 관계자들이 참석해 강연을 듣고 있다.