PAN계 탄소섬유, PVA 섬유가 주로 시장형성
PPS, PI, 유방성 액정 슈퍼섬유 2011년 형성
고강력 ,고내열성, 고탄성 특수 기능 소재 급속확대
PPTA섬유 100% 황산 무기산 용매 환경 문제걸려
6. 국내 슈퍼섬유산업의 현황

현재 국내 섬유 기술수준으로는 원료생산이 어려운 특수섬유류는 미국 등 섬유기술 선진국으로부터 수입에 의존하고 있으며, 점차 그 수요가 증가하고있다.

국내 슈퍼섬유 시장은 아직 형성 초기 단계 수준으로 일부 대량 생산되는 초기의 슈퍼섬유소재인 PAN계 탄소섬유나 PVA 섬유 등이 주로 시장을 형성하고 있는 실정임 PBO 섬유, 아라미드섬유, UHMWPE 섬유 등 세계적으로 생산되는 슈퍼섬유의 경우 대부분은 원사상태로 소량이 수입되고 있으며, 제품화하여 해외로 역수출 되거나 내수시장에 사용되고 있음 PPS, PI, 유방성 액정과 같은 슈퍼섬유는 세계적으로도 현재 연구개발이 진행되고 있는
소재로 2011년경에 가면 일부 제품들이 공업화되어 시장을 형성하기 시작할 것으로 판단되며, 국내 산업용 섬유산업의 발달과 더불어 선진국의 제품 수입이 크게 증가할 것으로 전망된다.

Para-Aramid 섬유는 코오롱이 년산 3,000톤 생산 중에 있으며 2014년까지 년산 10,000톤 규모로 증산할 계획임 m-Aramid 섬유는 휴비스가 년 300톤 규모의 pilot를 가동하고 있고, UHMWPE 섬유는 동양제강이 년 20톤 규모의 시험생산 중에 있다.

Aramid 섬유의 국내 수요는 2004년 850톤이었고, 2008년 1,100톤에서 2009년에는 약 1,200톤에 달할 것으로 보고되고 있다


< 국내 Aramid 섬유 수요 현황 >

2001년 실시된 「극한성능 차세대 산업용 섬유 기술개발에 관한 산업분석보고서에 따르면 1999년의 국내 산업용 슈퍼섬유 시장은 금액 기준으로 약 4,600만$에 달하고 있으며, 2005년에 약 25,000만$, 2010년에는 약68,000만$로 급격한 증가를 보일 것으로 전망하고 있다.

소득 수준 향상에 따라 가정용 등 인테리어용뿐만 아니라 산업의 다양화, 전문화에 따라 자동차, 건설?토목, 항공?우주 분야 등에 필요한 고강력, 고내열성, 고탄성 등 특수 기능의 소재와 지구환경 보호용 고기능 섬유재료의 수요가 확대될 것으로 예상됨 이러한 성장세를 따를 경우 2010년에는 전체 섬유산업 총 생산액(약 50조 원, 전망치)의 40%에 해당하는 약 20조 원(200억$, 환율 1$=1,000원 기준) 규모의 생산액을 갖는 산업으로 급성장할 것으로 전망된다.


7. 국내 슈퍼섬유소재산업의 기술개발 동향

1979년 (주)코오롱과 KAIST의 공동연구를 통하여 1982년 실험실에서Lyotropic LC계 Pulp 개발하고 특허를 출원한 이후, 정부로부터 공업기반기술 조성자금과 산업화기술과제 개발자금을 받아 10여년 동안 상업화 연구를 수행하였으며, 1995년 Pulp제조공정 기술을 확립한바 있음 하지만 선진개발업체의 사업진입 방해와 가격덤핑, 시장선점등 사업화에 큰 어려움을 겪은후 2005년부터 상업화를 전개하고 있다.

한편 Kevlar나 Twaron 등의 PPTA 섬유는 100% 황산과 같은 강한 무기산을 용매로 사용하기 때문에 환경문제 및 제조 공정상에서 많은 문제점을 내포하고 있음 따라서 기존의 고강도 고탄성 아라미드 섬유 제조시의 이런 문제점을 해결하고, 차세대 신기술로써 절실히 요구되는 것은 극성 유기용매 중에서 액정을 형성하고 이로부터 고강도 고탄성률의 섬유를 제조할 수 있는 새로운 아라미드 중합체를 개발하는 것임 이러한 목적으로 경북대에서 중합체 직접액정방사도 가능한 단량체 연구를 수행하여 미국발명특허(USP
5,728,799(1998))를 획득한바 있으며, 현재에도 이에 관한 연구를 수행하고 있는 국내 유일한 연구집단임 현재 인장강도 30g/d(38 Gpa), 인장탄성률 1100g/d(140 Gpa) 이상의 고강도 및 고탄성률을 겸비한 제3세대 고성능 아라미드 섬유 poly (2-cyano-1,4-phenylenetere phthalamide, CYPPTA)의 제조에 관한 기술을 확보하고 있다.

아라미드란 지방족 폴리아미드(Aliphatic Polyamide)의 대표격인 Nylon과 대별되는 용어로서, 1971년 방향족 폴리아미드 섬유를 최초로 개발한 미국 Dupont사에 의해 제안된 후, 1974년 미국 연방통상위원회로부터 받아들여진 방향족 폴리아미드(Aromatic Polyamide)의 일반적인 표현임 용어상의 정확한 의미는 “85% 이상의 아미드기(CO-NH)가 두 개의 방향족 고리에 직접 연결
된 합성 폴리아미드로부터 제조된 섬유”로 규정하고 있음 아라미드 섬유는 크게 메타계와 파라계로 구분되며, 메타계는 내열성이 필요한 소재에, 파라계는 강도가 필요한 소재에 각각 사용되고 있음 특히, 파라계 아라미드 섬유는 인장강도 20 g/d 이상, 인장탄성률 500~1,000 g/d 정도의 고강력을 갖고 있을 뿐만 아니라, 분해온도 400 ℃ 이상의 고내열성과 -160 ℃에서도 섬유의 특성을 유지하는 우수한 내한성, 절연성, 그리고 내약품성을 나타내는 첨단
슈퍼소재이다.

아라미드 섬유는 Nylon의 개발 이후 고분자계에서 가장 획기적인 발명으로 받아들여지고 있음 일반적인 유기섬유와는 다른 우수한 성질을 바탕으로 최초의 상업화 이후, 원사 및 직물을 비롯하여 부직포, Uni-Directional Laminationg Fabric, Staple Fiber 등의 형태로 크게 섬유보강고무복합재료 등의 각종 복합재료, 로프, 케이블, 방탄방호용과 같은 산업자재의 용도로 자동차, 우주항공, 정보통신, 국방 등 다양한 관련 산업분야에서 사용이 확대되고 있는 고부가 소재이다.

파라계 아라미드 섬유는 Dupont Kevlar?, Teijin Aramid Twaron?에 이어 국내에서는 1982년 KAIST와 코오롱이 공동으로 연구를 추진한 결과 실험실에서 유방성 액정계 섬유 펄프를 개발하였고, 1983년에는 미국에 특허로 등록되면서 그 기술을 인정받은 바 있음 이후 코오롱과 KAIST가 정부로부터 공업기반기술 조성자금과 산업화기술과제 개발자금을 받아 10여 년 동안 상업화 연구를 추진해 왔으며, 그 동안 여러 번의 실패와 공정의 수정을 거쳐 1995년에 pilot-scale의 유방성 액정계 섬유 펄프 제조 공정기술을 확립한 바 있음 2005년에 Heracron?이라는 상품명으로 상업적인 규모의 생산을 개시하고 있음 이에 비해 메타계 아라미드는 강도와 탄성률은 폴리에스테르와 비교될 정도로 낮은 수준이지만, 우수한 내열성, 난연성 및 전기절연성 등을 가지며 고온 여과재료, 절연지 및 방호복 등에 폭넓게 사용되고 있다.

국내에서는 열방성 액정계 슈퍼 섬유에 관한 연구는 거의 이루어지지 않았으며, 대학과 연구소를 중심으로 하여 신규 열방성 액정계 고분자의 합성, 물성 측정, 블랜드 등의 부문에서 단편적으로 연구되고 있으나, 섬유화에 대한 연구는 거의 수행되지 않은 실정이다.

8. 슈퍼섬유 소재산업의 전망

산업용 섬유산업은 궁극적으로는 전기ㆍ전자, 항공기, 자동차와 같은 수송기기 등 첨단산업용의 핵심소재로 향후에는 이들 첨단산업의 기술력이 국가 경쟁력과 국민경제력을 좌우하며, 지속적인 성장과 발전이 기대됨 따라서 기술 집약적 첨단산업의 고도성장이 지속될수록 이들 산업의 핵심소재인 슈퍼섬유 섬유의 수요도 폭발적으로 증대될 것이다.

우리나라의 산업용 슈퍼섬유소재 산업의 실상은 심각한 상황으로 현재 상업화되어 있는 소재들은 전량 수입에 의존하고 있으며, 선진국의 기술이전 회피로 전혀 기술도입이 이루어지지 않고 있는 실정임 또한 지금까지 국내 업체들은 범용 화학섬유의 생산능력을 늘리는 데만 주력하고 있고, 고성능 슈퍼섬유소재에 대한 연구개발 의지가 적어 개발에 필요한 기술력이 극히 취약한 실정임 이러한 이유로 매년 관련 첨단제품의 수출이 증가할수록 슈퍼섬유소재의 수입은 더 큰 폭으로 증가하는 악성적인 무역수지 적자 품목이 되어가고 있는 실정이다.

전기전자용, 첨단복합재료용, 의료용 등 새로운 용도와 시장에 대한 새로운 인식으로 산업용 슈퍼섬유소재에 대한 개발 의지는 이제 태동 단계인 것으로 파악되므로 앞으로 많은 발전 가능성이 있을 것으로 전망된다.

미래의 섬유산업은 각종 요소기술 결합하여 기능화, 극한화, 복합화, 지능화 단계를 거치면서 발전해 나갈 것이며, 각종 재료의 요소기술이 모여서 새로운 프론티어를 확대할 것임 고감성이 요구되는 의류산업을 비롯하여 21세기 신산업인 환경, 생물, 나노, 정보 및 항공우주 등의 핵심소재 또는 부품인 산업용 섬유산업으로 발전해 나갈 것으로 전망되고 있다.

기술개발 면에서 보면 20세기가 1차원 단순한 기본기능에서 2차원의 고도화 기능 발현 단계로 넘어가는 단계였다면, 21세기는 초기능 및 지식화 기능을 지향하는 3차원, 4차원 기술의 개발을 지향하며 발전해 나갈 것임 따라서 섬유소재의 특성상 고기능화나 고성능화에 대한 요구, 즉 산업용 슈퍼섬유에 대한 소비자의 니즈(Needs)가 끊임없이 재기될 것이며, 연구개발의 초점도 여기에 맞추어 질 것으로 전망되고 있다.

< 산업용 슈퍼섬유소재 기술전개 방향 >

하지만 현재 국내 섬유산업은 핵심 원천기술 부족으로 전반적인 기술수준이 선진국의 70% 수준이나 슈퍼섬유와 같은 신소재와 염색가공 등 고부가가치화를 위한 핵심기술은 취약한 상태임 일부 업체들의 경우 선진국으로부터모든 산업용 슈퍼섬유 원사와 집합체를 직접 수입하여 완제품을 생산하고, 내수 및 수출을 하고 있는 실정임 그러나, 지난 20~30년간 범용섬유 분야에 축적된 기술 노하우를 기초로 하여 신산업 분야에 핵심소재인 슈퍼섬유소재의 개발을 촉진한다면 발전 가능성 성공도는 어느 나라보다도 높다고 예상
된다.

특히 선진국이 보유하고 있는 산업용 하이테크 섬유기술은 관련 후방산업(정밀화학, 석유화학 산업)의 발전이 뒤따르지 못하고, 전방산업(우주․항공, 정보, 생물화학, 환경 산업 등)이 발달하지 못한 취약한 산업구조를 가지고 있는 실정임 이상과 같이 국내 산업용 섬유산업의 발전에 제약이 되는 점이 있지만, 전 세계적으로 수요확대가 예상되는 고부가가치의 첨단 산업용 섬유에 대한 원천기술 확보를 위해 민관 협력을 통해 노력한다면 21세기 미래산업으로 육성하고 있는 첨단 전방산업의 발전과 세계 속의 섬유수출대국으로
서의 위상을 유지할 수 있을 것이다.


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