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탄소 섬유:"재료 왕관 위의 진주"

2024/9/3 11:14:00 150

　　비행기, 풍력 발전 날개, 사라삭 다리, 전문 자전거, 배드민턴 라켓......전혀 관련이 없어 보이는 이런 물건들은 사실 모두 같은 신소재인 탄소 섬유를 사용한다.

　　이런 양질의 재료 뒤에는 복잡한 기술 공예가 있다.핵심 기술을 공략하는 데는 요령과 지름길이 없다.국외의 기술봉쇄에 직면하여 탄소섬유라는"재료왕관의 명주"를 따기 위해 중국인들은 어려운 연구개발로정을 거쳤다.

　　"재료 왕관의 구슬".

　　"탄소섬유는 신기한 재료이다."중국건재그룹 중복신응당위 서기이며 부총경리인 라우는 재료는 제조업의 기초이고 탄소섬유 관련 제품은 항공우주, 풍력발전엽편, 체육레저, 압력용기, 탄소/탄소복합재료, 교통건설 등 분야에 널리 응용되고있는데 그 중요성은 자명하다.

　　이렇게 광범위하게 응용되는 것은 탄소섬유의 특성과 관련이 있다.

탄소섬유 내고온 실험.이태원 찍음

　　탄소섬유는 뛰어난 역학적 성능과 화학적 안정성을 가지고 있으며, 밀도는 알루미늄보다 낮고, 강도는 강철보다 높으며, 스테인리스강보다 부식에 강하며, 현재 이미 대량으로 생산된 고성능 섬유 중 최고 비강도와 최고 비모량을 가진 섬유이다.

　　1m 길이의 SYT65(T1000급) 탄소섬유 한 다발은 무게가 0.5g에 불과하지만 그 강도는 500㎏ 정도의 힘을 감당할 수 있다.손가락이 굵은 탄소섬유 한 다발로 비행기 두 대를 당길 수 있다.

탄소 섬유의 왕수에서의 부식 시험.탄소섬유 (왼쪽) 는 왕수에서 아무런 반응이 없고 철사 (오른쪽) 는 부식반응이 있다.이태원 찍음

　　또 탄소섬유로 만든 초경량 자전거 선반은 손가락 두 개만으로 들어올릴 수 있다.탄소섬유를 강한 부식성을 가진"왕수"에 넣어도"파도는 놀라지 않는다."육안으로는 뚜렷한 반응을 관찰하기 어렵다.

초경량 탄소섬유 자전거 선반으로 여자 두 손가락을 들 수 있다.이태원 찍음

　　이러한 양질의 특성에 대응하는 것은 탄소섬유의 복잡한 생산 공정이다.

　　공개된 자료에 따르면 탄소섬유를 생산하려면 수백 개의 공정, 300여 개의 핵심 기술, 3천여 개의 공정 매개변수를 거쳐야 10여 개의 시스템 통합을 거쳐야 제작이 완료된다.그래서 탄소섬유는'재료의 왕관 위의 명주'라고도 불린다.

　　"하루에 산타나 한 대를 태워버렸어요".

　　이"재료왕관의 명주"를 따기 위해 연구원들은 어려운 연구개발과정을 거쳤다.

　　우리나라의 탄소섬유 연구개발은 1960년대 초에 시작되었지만, 핵심 핵심 기술은 여러 해 동안 돌파구를 마련하지 못해 관련 제품이 수입에 크게 의존하게 되었다.

　　다른 한편으로 핵심기술을 장악한"탄소섬유강국"은 우리 나라에 필요한 탄소섬유에 대해"기술, 장비, 제품"의 3봉쇄를 실시한다.중국의 연구 개발 인력은"다른 길을 개척할 수밖에 없다."

　　2005년 9월, 중복선응은 정식으로 탄소섬유프로젝트를 가동하였는데 그후 잇달아 고온견신기, 습법방사공예 100톤선, 천톤선 원사제조와 탄화공예 등 전반 과정의 관건기술을 공략하였다.2007년, 중복신응산업화생산의 첫 탄소섬유가 하차되였다.2008년에는 1000톤의 SYT35(T300급) 탄소섬유 생산라인을 건설했다.

　　2006년-2012년, 중복선응은 주로 습법공예 T300 탄소섬유의 연구개발과 생산에 종사하여 천톤의 SYT35 (T300급) 탄소섬유생산라인을 건설하고 안정적인 생산을 실현하였다.

　　그러나 T300 탄소섬유에서 SYT65 (T1000 레벨) 탄소섬유로"업그레이드"하는 것은 생각보다 쉽지 않다.심지어 기업은 연구 개발의 고조 단계에서"매일 산타나 한 대를'태워버린다'.

　　중국건재중복신응서녕회사 총경리 련봉은 기자에게 이 기간에 회사의 매년 투입은"수십만"에 달한다고 알려주었다."전기에 대량의 연구개발비를 투입하고 새로운 제품도 없었기 때문에 이것은 우리가'가장 어두운 시기'를 발전시켜 매일 적자를 내고 있다."

　　수차례의 실패를 거쳐 2008년, 중복신응 천톤의 탄소섬유생산라인이 정식으로 조업에 들어갔다.2012년, 중복신응의 첫 건분습방직 천톤급 T700 생산라인이 건설되여 조업에 들어가 당시 국내에서 가장 크고 기술이 가장 선진적인 고급탄소섬유생산라인으로 되였다.2018년, 중복신응이 주도하여 완성한"건분습방직 천톤급 고강/백톤급 중모탄소섬유 산업화 관건기술 및 응용"프로젝트가 국가과학기술진보 1등상을 수상했다.

　　중국인들은 세계의 선진적인 드라이 스프레이 습방 기술로"중국 탄소 섬유"를 성공적으로 만들었다.

탄소 섬유 생산 라인.이태원 찍음

　　"하나의 혁신"이"N개의 갱신"을 이끌다

　　"지금 말하는 것은 매우 수월하지만, 그때는 정말 너무 어려웠다." 장궈량 중푸선응 회장은 이렇게 감개무량했다.

　　"예를 들어, 방사액은 공기층을 거쳐야 하는데, 이 단계에서 가장 어려운 점은 어떻게 그렇게 짧은 시간 동안 방사액의 세류를 빠르게 물에서 끌어낼 수 있느냐는 것이다.방사액이 물에 들어가면 그 자체는 강도가 없지만 또 아주 빠른 속도로 앞으로 당겨야 하고 또 바로 강도를 형성해야 한다.어떻게 해야 하는가? 온도에 의존해야 한다.이 온도를 시험해 보는 것만으로도 우리는 당시 여러 번 시험해 본 적이 없었는데, 마지막에야 마침내 시험에 성공했다.또 례를 들면 방사속도, 건분습방직공예하에서 우리는 방직속도를 이전의 70메터/분에서 80메터/분으로 단번에 400메터/분으로 높여야 한다는것을 의미하는데 이 기술의 난이도는 더욱 가히 알수 있다.이 공예의 이론적 모델은 우리가 이렇게 한 걸음 한 걸음 총결하고 조금씩 세워졌다고 말할 수 있다"고 말했다.그가 말했다.

　　최초의 기술적인 점진적인 시도에서 현재 만 톤의 탄소 섬유 기지가 생산에 들어갔다.원자재 기업이 핵심 기술을 공략하면 하류의 각종 생산 기업이 신소재를 가지고 신제품을 만들 수 있어"하나의 혁신"이"N개의 갱신"을 이끌 수 있다.

　　2021년 9월, 청해 서녕에 위치한 중복신응 서녕 만톤의 탄소섬유기지가 가동되였는데 이는 세계에서 해발고가 가장 높은 고성능탄소섬유생산기지이기도 하다.전면 조업 이후 이 기지는 전 세계에서 유일하게 2만t 이상의 고성능 탄소섬유 생산기지가 됐다.

탄소 섬유 완제품.이태원 찍음

　　롄펑은"이는 우리가 시장 수요에 호응하는 것일 뿐만 아니라 그룹의 신소재 분야 전략적 배치이기도 하다. 바로 신소재 산업 사슬을 크고 강하게 하는 것이다."

　　그는 현재 이 기지에서 주로 T700, T800, T1000 등 일련의 등급의 제품을 생산하고 있다고 소개했다."이들 제품이 대량으로 시장에 공급된 후, 국내 항공 우주, 바람, 빛, 수소, 신에너지 등 많은 분야의 응용을 한층 더 만족시킬 수 있으며, 동시에 우리나라 탄소 섬유의 자주적 생산 능력을 보장하고 핵심 분야의 재료의 국산화를 실현할 수 있다."

　　알아본데 따르면 현재 중복신응련운항본부는 이미 T1100급 탄소섬유의 성공적인 제조를 실현했다.