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대한민국의 우주 항공 산업이 본격적인 성장을 시작하며 새로운 시대를 열고 있습니다. 2024년 5월 27일, 한국판 NASA인 한국항공우주청(KASA)이 출범했습니다. 정부는 우주 개발 예산을 2027년까지 1조 5,000억 원 이상으로 확대할 계획이며, 향후 5년간 30조 원 이상을 투자할 '12대 국가전략기술' 중 하나로 우주 항공 기술을 선정했습니다. 우리나라의 우주 경쟁력을 높이기 위한 청사진을 그리고 있는 가운데, HS효성첨단소재의 탄소섬유 기술이 우주 항공 산업에서 중요한 기여를 하고 있다는 점을 주목할 필요가 있습니다.
우주 항공 산업을 향한 멈추지 않는 도전
대한민국의 우주 항공 기술은 1989년 한국항공우주연구원(KARI)의 설립을 시작으로 꾸준히 성장해 왔습니다. 1992년, 한국 최초의 소형 위성 우리별 1호 발사에 성공하면서 본격적인 우주 개발의 기틀을 마련했습니다. 1999년에는 한국 최초의 다목적 실용위성인 아리랑 1호 발사로 지구 관측 위성 기술을 축적하였고, 소형 및 중형 과학 로켓 개발을 통해 발사체 기술의 기반을 다졌습니다. 2000년대에는 아리랑 2호와 정지궤도 위성 천리안 1호 등 실용 위성 개발을 통해 위성 기술이 크게 발전했습니다.
▲ 한국 우주 기술의 역사
2000년대 후반부터는 본격적인 발사체 개발이 이루어졌습니다. 2013년에는 몇 번의 발사 실패를 거친 나로호(KSLV-I)가 과학 위성을 성공적으로 궤도에 올리면서 마침내 우주 발사국 대열에 합류했습니다. 이후 자체 기술로 개발된 누리호(KSLV-2)가 발사에 성공하며 역사적인 로켓 기술 자립화를 이뤘습니다. 2022년에는 한국의 첫 달 궤도선인 다누리가 성공적으로 발사돼 달 탐사 계획도 진행 중입니다. 이런 초석들이 쌓여 2024년에 한국항공우주청이 출범했고, 앞으로 2032년 달 착륙, 2045년 화성 탐사라는 국가적 목표를 세우고 있습니다. 나아가 세계 5대 우주 강국, 글로벌 우주 경제 강국으로 발돋움하기 위해 노력하고 있습니다.
탄소섬유, 우주 항공 산업의 히어로
우주 항공 산업에 빠질 수 없는 것이 있습니다. 바로 탄소섬유입니다. 탄소섬유는 실(원사) 안에 탄소 함량이 92% 이상인 섬유로, 극한 환경을 견딜 수 있는 높은 강도와 가벼운 무게를 가지고 있어 '꿈의 신소재' 또는 '미래 산업의 쌀'이라고 불립니다. 이러한 차세대 탄소섬유를 개발하여 우주 항공 산업의 보이지 않는 기여를 하는 곳이 HS효성첨단소재입니다.
▲ HS효성첨단소재 탄섬(TANSOME®)
우주 항공 산업은 HS효성첨단소재의 탄소섬유 기술에 달려 있다고 해도 과언이 아닙니다. HS효성첨단소재의 고성능 탄소섬유 브랜드 탄섬(TANSOME®)은 효성의 독자적인 기술로 국내 최초 개발된 소재입니다. 탄소섬유 한 가닥에는 머리카락 7분의 1 굵기의 가는 실 1만 2천 가닥이 꼬여있는데, 이런 섬유 6가닥이면 중형차도 들어올 수 있는 힘을 발휘합니다. 무게는 철의 4분의 1 수준이면서 강도는 10배이고, 탄성은 7배가 높은 특성을 가졌기 때문입니다. 또한, 내부식성과 전도성, 내열성도 매우 높고, 녹이 슬지 않아 사용 기간도 깁니다.
'탄섬'이라는 이름은 탄소섬유 제조 과정에서 태우는 과정인 '소성(Tanning)'과 특별함을 의미하는 'Something Special'을 결합한 것으로, 새로운 부가가치를 창출하겠다는 효성의 의지를 담고 있습니다. 그 이름 뜻대로 탄섬은 우주 항공뿐만 아니라 수소 에너지, 방산 등 다양한 첨단 산업에서 중요한 소재로 사용되며, 글로벌 시장에서 혁신적인 기술력을 인정받고 있습니다.
이러한 HS효성첨단소재의 탄소섬유 기술은 하루아침에 만들어지지 않았습니다. 2008년 탄소섬유 개발을 시작해 2011년에는 국내 기술만으로 최초로 개발에 성공하며 성과를 거뒀습니다. 2013년에 드디어 상업용 공장을 설립해 연산 2,000톤의 탄소섬유 생산 능력을 갖추며 본격적인 상업화를 시작했습니다. 이후 자동차 산업의 품질 관리 시스템 요구 사항인 IATF 16949 인증에 이어 우주 항공 품질 관리 시스템인 AS9100 인증까지 획득하며 우주 항공 산업에 필수적인 고성능 기술과 품질을 세계적으로 인정받고 있습니다.
우주 항공 산업의 미래를 이끄는 탄섬
▲ 초고강도 탄소섬유 H3065
HS효성첨단소재가 2022년 개발한 H3065(T1000급) 초고강도 탄소섬유는 기존에 주력하던 H2550(T700급) 탄소섬유보다 더욱 진일보한 성능을 자랑합니다. 철보다 무려 14배 강하면서도 발사체에 쓰이던 기존 소재(알루미늄 등)에 비해 훨씬 가볍습니다. 그뿐만 아니라 6.4GPa 이상의 인장강도를 가져 쉽게 끊어지지 않고 견고하며, 290GPa 이상의 탄성률을 자랑해 외부 힘을 받아도 잘 변형되지 않고 탄성이 뛰어납니다.
HS효성첨단소재의 초고강도 탄소섬유가 우주 항공 산업의 미래가 되는 지점이 바로 이것입니다. 발사 시에 진공과 충격을 견뎌야 하고, 극한의 온도 차 같은 환경 조건에도 맞아야 합니다. 탄소섬유는 이러한 요구를 충족하면서 항공기와 우주선의 구조물에서 전체 무게를 줄이는 데 효과가 있습니다. 덕분에 연료 효율을 높이고 운영 비용까지 절감할 수 있습니다.
더 나아가 HS효성첨단소재는 H3065 이상의 초고강도(7.0GPa), 고탄성(380GPa 이상)을 갖춘 새로운 등급의 제품까지 추가 개발 중입니다. 올해 말 정규 생산을 계획 중이며 이를 통해 전 세계 시장에서 경쟁력을 키워나가려 합니다. HS효성첨단소재는 국내와 중국에 이어 베트남에서도 생산을 확대할 로드맵을 그리고 있으며, 이어 2028년까지 탄섬 브랜드 글로벌 생산 능력을 연간 24,000톤까지 늘리는 등 생산 규모도 확대해 가고 있습니다.
HS효성첨단소재가 이룬 기술적 자립
HS효성첨단소재가 해낸 T1000급 탄소 섬유 개발은 공정 난이도가 매우 높습니다. 이는 일본, 미국에 이은 글로벌 세 번째로 이뤄진 성과로, 전 세계에 기술력을 입증한 혁신이었습니다. 더욱이 이러한 기술 혁신은 단순히 새로운 제품을 개발하는 데 그치지 않고, 국내 우주 항공 소재 시장의 국산화를 이루어냈다는 점에서 더욱 큰 의미를 갖습니다. 이전까지 전량 수입에 의존하던 탄소섬유 소재를 국내에서 자체 생산함으로써, 효성은 국내 산업의 기술적 자립을 실현했습니다. 이를 통해 우주 산업의 성장에 필수적인 재료 공급망을 확보하며, 한국이 과학기술 초강국으로 나아갈 기반을 마련했습니다. 나아가, HS효성첨단소재의 기술력은 한국을 탄소섬유 기술의 선도국이자 세계 우주 강국으로 자리매김하게 하는 중요한 전환점이 되었습니다.
우주 항공 산업은 꿈과 도전의 상징입니다. HS효성첨단소재의 탄소섬유 기술은 우주 항공 산업의 뼈가 되고 살이 되는, 핵심적인 기반이 되었습니다. 효성은 이제 우주 항공 산업의 필수 파트너로, 차세대 탄소섬유 기술을 통해 그 역할을 계속해서 확장해 나갈 것입니다.