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한국에너지기술연구원은 저등급 석탄의 부산물인 잔사를 이용해 탄소섬유를 제조할 수 있는 '저등급 석탄 열분해 부산물의 탄소섬유 제조 핵심 기술'을 국내 최초로 개발했다고 11일 밝혔다.

탄소섬유는 철보다 4배 가볍고 강도는 10배 뛰어나면서 7배 강한 탄성률을 지니고 있어 항공우주산업, 자동차 강판 대체, 에너지 환경 소재 등 다양하게 이용되고 있지만 주로 합성섬유를 탄화하기 때문에 원료 가격이 높다는 문제가 있다.

이로 기술 선진국에서는 저등급 석탄을 열분해할 때 발생되는 부산물을 활용해 탄소섬유를 제조, 생산단가 절감을 노리고 있지만 현재 제조에 성공한 나라는 일본이 유일하고 그마저도 대형화까지는 진행되지 못하고 있는 실정이다.

이에 따라 에너지연구원은 국내 최초로 저등급 석탄의 고품위화 과정에서 나오는 부산물을 이용해 탄소섬유 제조기술개발에 착수, 완전한 섬유 형태를 지닌 피치계 탄소섬유를 제조하는데 성공했다.

이 기술을 이용하면 일반 피치계 탄소섬유와 같은 강도를 지니면서 생산단가는 20% 가량 줄일 수 있다.

연구팀에 따르면 저등급 석탄은 원료가 저렴한 대신 석탄 내 수분 및 불순물이 다량 존재하기 때문에 열분해를 통한 고품위화 공정을 거쳐야 하며 이 과정에서 부산물이 발생하고 이를 타르로 변환하면 탄소섬유 제조에 이용할 수 있다.

에너지연구원은 이번 연구에서 2단 열처리와 공탄화법을 적용해 분자량을 안정적으로 조절하고 실 모양으로 길게 늘어나는 특성인 방사성을 증대시켜 머리카락 10분의 1 크기(10μm)의 완전한 섬유 형태를 갖춘 탄소섬유를 제조하는데 성공했다.

기존 저등급 석탄의 부산물로 만들어진 탄소섬유 원료는 산소 함량과 분자량이 크기 때문에 방사성이 낮아 섬유 형태로 제작하기가 극히 어려웠다.

연구책임자인 정두환 박사는 "저등급 석탄 열분해 부산물의 탄소섬유 제조 기술은 글로벌 에너지 이슈 대응은 물론 신산업 창출의 견인차 역할을 할 미래 에너지 핵심기술"이라며 "일본에 이어 세계에서 두번째로 성공한 이번 기술개발로 저등급 석탄의 활용분야에서 향후 우리나라가 선도적 역할을 할 수 있게 됐다"고 말했다.

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출처: 뉴시스(2018.07.11)