[창조경제 이끄는 기업] 효성, 고성능 탄소섬유 원천기술 확보 신시장 개척

안양에 있는 효성기술원에서 연구원들이 탄소섬유 제품을 살펴보고 있다./사진제공=효성

효성이 개발한 5.9㎿급 고전압 영구자석형 동기발전기(PMSG)./사진제공=효성

효성은 전체 매출의 70% 이상이 해외에서 발생하고 있으며, 전 세계 50여 개 이상의 제조 법인 및 무역 사무소를 운영하고 있는 명실상부한 글로벌 기업이다. 탄소섬유와 같은 고부가가치 소재 개발 등 원천기술력을 확보함으로써 신시장을 창출하고 있다. 뿐만 아니라 탄소 클러스터 조성을 통해 지역 일자리 및 경제활성화에도 기여하고 있다. 새로운 시장, 새로운 일자리, 이를 통한 경제활성화까지 창조경제가 추구하는 지향점을 실현하고 있는 셈이다.

효성은 지난 2011년 국내 최초로 자체기술로 탄소섬유 개발에 성공했으며, 최근에는 고성능 탄소섬유 개발에도 성공했다. 이러한 기술력을 바탕으로 지난 5월에는 전주 친환경복합산업단지에 연산 2,000톤 규모의 탄소섬유 공장을 건립하고 올 상반기부터 탄소섬유를 본격적으로 생산하고 있다.

탄소섬유는 무게는 강철의 5분의 1에 불과하지만 강도는 10배 이상 강한 고부가 소재로 고강도, 경량성, 내열성, 내약품성, 낮은 열전도도, 우수한 전기전도도 등 다양한 특성을 보유한 슈퍼섬유다. 항공기 날개와 동체와 같은 항공우주, 자동차, 토목, 건축, 고속 스텔스함 선체와 같은 군사 제품, 고압전선 보강재와 같은 산업재를 비롯해 노트북, 가방 등 일반 용품과 골프채, 테니스라켓, 자전거 등 각종 스포츠 분야에 활용 가능하다. 탄소섬유는 탄소의 다양한 특성 때문에 활용 분야가 무한하고 전후방 산업 육성 효과가 커 산업을 전방위로 키울 수 있는 창조 경제 모델이 될 것으로 기대되고 있다.

탄소섬유의 원료인 석유, 석탄은 저렴한 가격에 쉽게 구매할 수 있다. 반면 이를 가공한 탄소복합소재의 부가가치는 수백 배에 달한다. 탄소섬유의 부가가치가 그만큼 높다는 의미다. 특히 항공기 동체, 자동차 차체 등에 탄소 복합재를 사용할 경우 경량화에 따른 연비 개선 등으로 에너지절감 및 이산화탄소 저감 효과도 있을 것으로 기대되고 있다.

탄소섬유 시장은 연평균 10% 이상 고성장하고 있으며, 2025년에는 자동차 시장(1,000조원)에 달하는 신시장이 창출 될 것으로 전망되고 있다. 현재는 도레이, 미쯔비시, 데이진 등 일본 업체가 전세계 생산량의 절반 이상을 차지하고 있다. 우리 나라의 경우에도 자동차 부품 산업을 중심으로 2015년 약 2조 5,000억원의 시장 규모가 2025년까지 약 6조원 규모로 성장할 것으로 예상된다.

효성은 2020년까지 총 1조 2,000억원을 투자해 연산 1만7,000톤 규모의 탄소섬유 생산 능력을 확보할 계획이다. 효성은 탄소섬유가 일부 국가에서만 상용화돼 있지만 앞으로는 시장이 무한히 확대될 수 있다는 가능성에 초점을 맞추고 선제적인 기술 개발과 다양한 적용 제품을 출시할 계획이다.

효성 관계자는 "신시장을 선점할 경우 국가 미래 산업에 기여하는 신성장 고부가가치 사업으로서 창조경제 실현에 기여할 것"이라고 의미를 부여했다.

탄소산업은 소재 생산 기업의 대규모 투자와 다양한 수요체의 협력이 필수적이다. 이를 위해 효성은 탄소소재의 높은 가격을 낮추고 탄소산업의 핵심과정인 공정개선, 대량생산, 가공기술 등을 확보하기 위해 전라북도 및 전주시와 함께 탄소 클러스터를 조성에 주도적으로 참여할 계획이다.

효성은 또 전주 탄소클러스터를 융복합 탄소산업의 메카로 만들기 위해 대기업 및 중소기업과의 기술 협력 등에도 적극 나설 계획이다. 우리나라는 탄소 소재의 수요 사업이 발달해 있고, 기존 부품 소재가 경량화 추세로 탄소 소재에 대한 대체가 급격히 이루어질 것으로 예상된다. 전주 탄소클러스터는 지역 내 매출 10조원, 관련 종사자 6,000명에 달하고 2030년에는 2만여명의 근로자들이 종사할 것으로 기대되는 등 지역 경제 활성화와 일자리 창출에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다.

PMSG개발… 해상풍력시장 새 지평 열어 관련기사 효성은 최근 국내기업으로는 처음으로 대형풍력터빈의 핵심부품인 5.9㎿급 고전압 영구자석형 동기발전기(PMSG) 개발에 성공하며 해상풍력시장이라는 새로운 시장을 창출하는 발판을 마련했다. 효성의 해상풍력용 풍력발전기 개발은 정부의 신재생에너지 개발사업인 '5㎿급 대형 해상풍력발전 시스템 개발' 국책과제의 주관사업자로 선정되면서 이뤄진 것으로 효성은 과제 수행을 통해 영구자석형 동기발전기의 핵심재료와 기초설계 및 제작, 성능시험 설비 등에 대해 독자기술을 확보했다. 효성이 개발한 발전기는 해외 선진업체 제품과 비교해 발전효율과 전력품질에 있어 매우 우수하다는 것이 회사측 설명이다. 풍력발전기의 발전효율을 높이기 위해서는 전압파형을 왜곡시키는 '고조파' 성분이 낮아야 하는데 효성의 5.9㎿급 발전기는 글로벌기업의 동일 사양 제품과 비교했을 때 3분의 1수준이다. 해상 풍력발전 환경은 터빈으로의 접안이 매우 힘들어 보수기간 및 비용이 많이 발생하므로 가동율 및 이용율을 극대화할 수 있는 설계기술력 확보가 중요하다. 효성의 풍력발전기는 발전코일을 병렬로 각기 배열한 '완전독립 권선설계'를 적용해 한쪽이 고장나도 부분적인 발전이 가능하다. 보수기간 동안 50%의 지속적인 발전이 가능하고, 구조적, 전기적으로 매우 안정된 발전이 가능하도록 설계되었다. 효성은 이번 5.9㎿급 고전압 해상풍력터빈용 발전기 독자개발을 계기로 해상풍력터빈 기자재 업체로서 서남해 2.5GW 해상풍력발전소 건립 프로젝트 참여 등 해상풍력시장에 성공적으로 진입할 수 있는 발판을 마련했다. 효성 관계자는 "해외기술에 의존하지 않고 국내 대학, 유관기관 및 부품제작업체와의 협업을 통해 순수 국내 기술로 풍력발전기 개발을 완료했을 뿐만 아니라 우수한 성능까지 입증했다"며 "발전기뿐만 아니라 풍력터빈의 핵심부품인 증속기, 전력변환기, 변압기, 차단기 등을 직접 생산할 수 있는 설비를 갖추고 있어 향후 풍력발전 분야에서 큰 시너지 효과가 예상된다"고 말했다.