고가의 해외 의존 장비 ‘국산화’ 길…탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 공정기술 확립

생기원-자평테크, 경화과정 시 균열, 불량 등 해소
최대 50% 비용 절감 및 70% 생산효율 기대효과
정부출연연구기관과 중소기업이 손잡고 고강도·고탄성 경량 소재인 '탄소섬유강화플라스틱(CFRP)'을 제조할 수 있는 공정 기술을 개발했다.

한국생산기술연구원은 최경락 수석연구원 연구팀이 자평테크와 함께 용도와 작업자에 최적화된 'CFRP 생산 엔지니어링 공정기술'을 개발했다고 25일 밝혔다.

CFRP은 미래 산업을 이끌 대표적인 핵심 부품 소재로, 철과 비교해 강도는 10배 강하면서 무게는 5분의 1 수준이다. 부식이 없을 뿐 아니라, 화학적 안정성, 내열성, 저열 팽창률 등이 우수해 많은 기업들이 금속 대체제로 활용하고 있다.

하지만, CFRP 제조장비는 대부분 해외 수입에 의존하고 있어 제품 생산 단가가 높고, 장비 유지보수도 어렵다.

CFRP는 원자재인 탄소섬유와 합성수지를 성형·가공해 만드는 데, 합성수지의 물성값과 성형 공정조건 등에 대한 데이터화가 마련돼 있지 않으면 경화 과정에서 균열이나 성형 불량 등의 문제가 생긴다.

연구팀은 수조에 담긴 합성수지에 탄소섬유를 담가 묻히는 기존 방식이 아닌 탄소섬유에 합성수지를 주입하는 방식으로 탄소섬유와 합성수지 혼합비율, 투입 배열, 온도에 따른 경화도 등을 표준화해 경화 과정에서 생기는 문제를 해소했다.

연구팀은 이를 기반으로 탄소섬유 투입장치, 원액 함침-경화 구간 온도제어 시스템, 혼합 도구 등을 통합한 '밀폐형 재료 주입장비'를 만들었다. 이 장비로 생산한 CFRP 부품을 디스플레이 제조 공정 간 및 보관에 쓰이는 '카세트 바'에 적용하면 20∼50%의 비용 절감과 공정 개선으로 최대 70% 이상의 생산효율을 얻을 수 있을 것으로 연구팀은 기대했다.

최경락 생기원 수석연구원은 "자동차, 항공기, 우주, 반도체, 디스플레이 등의 분야에 널리 쓰이고 있는 CFRP 제조 기반 기술을 국산화했다는 데 의미가 있다"고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr