2022년 2월 러시아가 우크라이나를 전격 침공해 시작된 전쟁이 3년 이상 지속되고 있다. 양측의 피해가 막심한 상황이지만 종전 가능성은 낮다. 러시아는 우크라이나가 북대서양조약기구(NATO)에 가입하는 것을 저지하겠다는 명분을 내세웠다.전쟁이 격화되면서 공중 및 해상 드론(Drone), 미사일 방어망(MD), 사이버전(cyber warfare) 등 최첨단 기술이 총동원되고 있다. 미국과 유럽연합(EU)가 우크라이나에 무기를 공급하며 세계 3위 군사대국인 러시아를 압박하는 형국이 벌어지고 있다.추운 겨울과 열악한 기후 환경으로부터 군인을 보호하기 위한 필수 물자 중 하나가 군복이다. 초고성능 탄소나노튜브(CNT) 기반 탄소섬유는 초강력 섬유로 효용성이 높다.◇ 한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단의 임무 소개한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단은 2010년 설립됐다. 국방 연구개발 제도개선, 국방 연구개발 과제화/연구지원, 군에 과학기술 지원 등의 임무를 수행하고 있다.더불어 안보⸱재난안전기술단 소속 미래국방국가기술전략센터는 2022년 만들어졌다. '국방과학기술 혁신을 위한 국가 연구개발 투자전략 싱크탱크'로 비전을 설정했다.주요 임무는 △과학기술정보통신부의 국방 연구개발(R&D) 투자정책 수립 지원 △국방적용 가능 민간R&D 역량 발굴-과제기획 △국방R&D 민관군 협력기반 마련 등이다.이번에 소개할 기술은 KIST의 복합소재기술연구소 탄소융합소재연구센터 구본철 책임연구원 (cnt@kist.re.kr)이 수행한 '초고성능 탄소나노튜브 기반 탄소섬유'다.◇ 연구 목표 및 배경... 미래 모빌리티 및 우주·항공·국방 적용 가능한 고강도·고탄성·고전도성 탄소섬유 개발탄소나노튜브(CNT)는 '원기둥 모양의 나노구조를 지니는 탄소의 동소체'로 1991년 일본 NEC 연구소에서 처음 발견됐다. 기존 소재를 뛰어넘는 우수한 전도성과 분산성을 갖고 있다.철강보다 100배

인류가 섬유를 사용한 시기는 기원전 2000년 전부터이며 중국에서 초피작물,마직물이 생산됐다. 한반도에서는 삼한시대부터 견직물을 만들었다는 증거나 다수 남아 있다.천연 섬유에 이어 새롭게 탄생한 탄소 섬유는 19세기 말 미국 토마스 에디슨이 백열 전구용 탄소 필라멘트를 발명하며 역사가 시작됐다. 1959년 레이온을 원료로 한 GPCF(general purpose carbon fiber)가 개발되며 공업화된 재료로써 탄소 섬유의 가치가 높아졌다.1962년 일본 오오사카공업시험소의 신도 박사, 1963년 군마대 오오타니 교수 등이 탄소섬유를 개발한 이후 1964년 영국 RAE사가 탄소섬유의 고동도화 제조 특허를 출원했다.우리나라에서는 태광산업이 1988년부터 탄소섬유를 생산했으며 2013년 효성그룹도 이 사업에 뛰어들었다. 일본 도레이는 경상북도 구미에 생산 공장을 운영 중이다.◇ 한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단의 임무 소개한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단은 2010년 설립됐다. 국방 연구개발 제도개선, 국방 연구개발 과제화/연구지원, 군에 과학기술 지원 등의 임무를 수행하고 있다.더불어 안보⸱재난안전기술단 소속 미래국방국가기술전략센터는 2022년 만들어졌다. '국방과학기술 혁신을 위한 국가 연구개발 투자전략 싱크탱크'로 비전을 설정했다.주요 임무는 △과학기술정보통신부의 국방 연구개발(R&D) 투자정책 수립 지원 △국방적용 가능 민간R&D 역량 발굴-과제기획 △국방R&D 민관군 협력기반 마련 등이다.이번에 소개할 기술은 KIST의 복합소재기술연구소 구조용복합소재연구센터 이민욱 책임연구원 (mwlee0713@kist.re.kr)이 수행한 '고온 내열 탄소섬유 복합재'다. ◇ 연구 목표 및 배경... 세라믹 입자 분사 및 고내열층 코팅을 진행해 고온 피로강도와 크리프 저항력 향상열에 취약한 고분자 기반 복합

러시아 방위산업체인 TsNIITochMash에 따르면 군사용 외골격인 MEP-05-3R을 양산할 계획이다. 국영기업은 Rostec의 자회사로 클리몹스크(Klimovsk)에 위치해 있다.외골격은 가벼운 탄소섬유로 만들어졌으며 사양에 따라 다르지만 무게는 4~8KG이다. 이 외골격을 입을 경우 군인은 50kg의 짐을 운반할 수 있다.테스트를 진행하면서 15kg의 배낭, 방탄조끼, 공격용 소총 등을 무장한채 이동하도록 했다. 시리아에서 반테러진압작전에서 성공적으로 테스트를 완료했다.현재 러시아 정부의 각종 테스트 기준을 통과해 양산을 준비 중이다. 외골격을 착용할 경우에 군인은 대형 기관총을 든채 쉽게 이동할 수 있다.참고로 미국 국방부도 슈퍼-군인을 만들기 위해 외골격에 대한 연구를 진행 중이다. 외골격은 처음에는 신체적 장애를 가진 사람들을 대상으로 하는 의료용이었지만 군대뿐만 아니라 다양한 산업 현장에 적용되고 있다.▲TsNIITochMash의 외골격 이미지(출처 : 유튜브)

오스트레일리아 정부 산하 국내 최대 국립과학산업연구기구 CSIRO에 따르면 국내 최초로 탄소섬유를 제조했다. 국내 디킨대학교(Deakin University)와 더불어 공동연구를 진행한 결과다.CSIRO는 탄소섬유 제조연구를 위해 습식회전라인을 이용한 후 디킨대학교의 Carbon Nexus설비를 통해 탄화과정 등을 거쳤다. 국내 원천기술로 강하면서도 가벼운 소재를 제조할 수 있게 됐다.탄소섬유는 풍력터빈, 최신형 타이어휠, 테니스 라켓 등에서부터 인공위성, 전투기 등까지 사용된다. 우선적으로 자동차산업에 탄소섬유 활용을 시도하고 향후 우주항공용 탄소섬유 제조에 집중할 계획이다.탄소섬유 제조산업으로 국내 다양한 산업 발전을 촉진할 뿐만 아니라 탄소섬유 수출로 고부가가치를 창출할 수 있을 것으로 전망된다. ▲CSIRO 로고

일본 가나가와대학(神奈川大学)은 2016년 12월 초소형로켓 발사에 성공했다. 해당 로켓은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)으로 강화하고 경량화한 신형 하이브리드 엔진과 페어링 분리기구를 탑재한 것이다.실험 결과는 고도 약 2킬로미터에 도달한 후 낙하산을 통해 안전하게 착수했다. 향후 소형위성에 발사하는 것을 목표로 2020년까지 기체중량을 대형화하고 고도 100킬로미터의 발사를 성공시킬 계획이다.▲소형로켓 이미지(출처 : 가나가와대학)

일본 섬유제조업체인 테이진(帝人)은 2016년 11월 미국에서 탄소섬유 생산을 재개한다고 발표했다. 2030년까지 600억엔을 투자할 계획이다.2013년 미국에서 생산을 중단했지만 항공기 및 자동차의 생산 및 경량화하는 추세가 증가하면서 현지 생산이 필요하다고 판단했기 때문이다.생산능력은 추후 결정하지만 미국에서 생산 재개에 따른 테이진의 전세계 생산성은 2배까지 높아질 것으로 판단된다. 항공기 부품 및 자동차의 골격부품으로 사용할 고기능의 탄소섬유 공장을 건설하는 것이다.   

일본 섬유제조업체인 도레이(東レ)의 자료에 따르면 저가격품을 생산하는 멕시코공장에 약 백억엔 이상을 투자해 생산능력을 3배로 늘릴 계획이다. 2018년까지 전세계 탄소섬유 생산성도 20% 확대한다.최근 탄소섬유는 풍력발전의 풍차용으로 수요가 확대되고 있다. 지금까지 고기능품에 특화하고 있었지만 저가격품은 경량화 니즈가 높은 자동차부품에 대한 채용도 전망하고 있기 때문에 생산성 증강을 서두르는 것이다. 

일본 섬유제조업체인 미쓰비시레이욘(三菱レイヨン)은 2016년 9월 이탈리아 스포츠카업체 람보르기니와 탄소섬유복합재 분야로 공동개발을 시작한다고 발표했다.자동차의 부재로 사용하는 탄소섬유복합재의 가공시간을 단축하고 공정을 자동화하는 기술을 1년 내로 확립해 재료의 양산화 효율을 높이는 것이 목표이다.양산화 효율이 높아지면 보다 많은 부위를 탄소섬유복합재로 활용할 수 있기 때문에 차체의 무게가 가벼워지고 자연히 연비개선으로 이어지게 된다.람보르기니가 향후 발매할 신형차의 채용을 노린다.미쓰비시레이욘은 약 5년 전부터 람보르기니에 탄소섬유를 납품하고 있었으며 이번 합의를 계기로 가공방법의 개발까지 참가하게 됐다.구체적으로는 짧은 시간에 프레스가공을 하는 기술 등을 공동으로 개발한다. 또한 다양한 자동차업체와 협력 산업을 진행해 2020년을 목표로 탄소섬유 및 복합재의 매출액을 2015년 대비 70% 증가한 1000억엔으로 확대할 계획이다.▲ 1▲미쓰비시레이욘 홈페이지

일본 섬유제조업체인 미쓰비시레이욘(三菱レイヨン)은 2016년 9월 이탈리아 스포츠카업체 람보르기니와 탄소섬유복합재 분야로 공동개발을 시작한다고 발표했다.자동차의 부재로 사용하는 탄소섬유복합재의 가공시간을 단축하고 공정을 자동화하는 기술을 1년 내로 확립해 재료의 양산화 효율을 높이는 것이 목표이다.양산화 효율이 높아지면 보다 많은 부위를 탄소섬유복합재로 활용할 수 있기 때문에 차체의 무게가 가벼워지고 자연히 연비개선으로 이어지게 된다.람보르기니가 향후 발매할 신형차의 채용을 노린다. 

일본 섬유제조업체인 미쓰비시레이욘(三菱レイヨン)은 2016년 9월 이탈리아 스포츠카업체 람보르기니와 탄소섬유복합재 분야로 공동개발을 시작한다고 발표했다.자동차의 부재로 사용하는 탄소섬유복합재의 가공시간을 단축하고 공정을 자동화하는 기술을 1년 내로 확립해 재료의 양산화 효율을 높이는 것이 목표이다.양산화 효율이 높아지면 보다 많은 부위를 탄소섬유복합재로 활용할 수 있기 때문에 차체의 무게가 가벼워지고 자연히 연비개선으로 이어지게 된다.람보르기니가 향후 발매할 신형차의 채용을 노린다.