꿈의 신소재 슈퍼섬유 신기원 열었다.

달 착륙 유인기지 핵심소재는 슈퍼섬유 무궁무진한 시장
자동차ㆍ반도체ㆍ항공우주ㆍ조선ㆍ건축ㆍ토목ㆍ군수산업 다양
2011 슈퍼섬유시장 규모70조원, 최종 완제품 시장은 700조 달해
범용섬유보다 강도, 탄성률, 내열성, 내화학성, 내구성 탁월

1. 슈퍼섬유의 정의와 종류
미 항공우주국(NASA)이 오는 2024년까지 달에 인간이 상주하는 유인기지와 우주 엘리베이터 등을 건설한다는 목표를 세우고 있으며, 러시아, EU, 중국, 일본 등도 달 탐사를 위한 계획을 추진 중에 있다. 이러한 유인기지 건설의 주요소재로 흙과 물이 없어도 콘크리트를 만들 수 있고, 거대 우주선이 대기권을 벗어나 초고온에 견딜 수 있도록 하는데도 슈퍼섬유가 사용될 것이다.

자동차산업, 반도체산업, 항공우주산업, 조선산업, 건축산업, 토목산업, 군수산업 등이 지속적으로 발전하기 위해서는 대형화, 경량화, 에너지절약, 환경친화, 고기능화를 위한 신소재의 개발이 필수불가결하기 때문에 최근에 이에 대응할 수 있는 슈퍼섬유에 대한 관심이 집중되고 있다.

슈퍼섬유란 범용 섬유에 비해 강도, 탄성률, 내열성, 내화학성, 내후성 등이 매우 우수한 고성능 섬유신소재를 말하는 것으로 인간의 과학과 기술로 만든 첨단섬유이다.
슈퍼섬유는 관점에 따라 크게 네 가지로 분류할 수 있다.
특성별 분류법(고강도?고탄성, 초내열성 등)
소재별 분류법(유기계, 무기계 등)
섬유 제조방식에 의한 분류법(겔방사법, 액정방사법 등)
화학구조에 의한 분류법(para-aramid, polyarylate 등)

슈퍼섬유를 특성별로 나누면 다음과 같이 나눌 수 있다.
기계적 성질: 고강도, 고탄성률, 내충격성 섬유
열적 성질: 초내열성, 난연성 섬유
화학적 성질: 내수성, 내화학성 섬유
내구성: 내후성 섬유, 내피로성 섬유 등으로 나눌 수 있다.

현재 상업화 되어있고 기술적으로 가장 진보되어있는 슈퍼섬유는 크게 1)고강도,고탄성률을 갖는 슈퍼섬유, 2)고내열성을 갖는 슈퍼섬유, 3)고강도,고탄성률 및 고내열성을 모두 갖는 슈퍼섬유로 대별할 수 있다.
고강도, 고탄성률을 갖는 슈퍼섬유는 분자내 주쇄 공유결합의 인장강도 및 인장탄성률이 섬유의 인장강도 및 탄성률에 아주 좋은 효율로 발현될 수 있는 내부구조를 가지고 있으며, 이론상 인장강도 및 탄성률의 극한값은 결정강도 및 결정탄성률에 의해 결정되지만, 현실적으로는 20 g/d 이상의 인장강도와 500 g/d 이상의 탄성률을 가지는 섬유를 의미하고 있다.

2. 슈퍼섬유의 시장전망
일본 (주)후지경제에 따르면 2011년도 세계 슈퍼섬유의 시장규모를 70조원이 될 것으로 예측하고 있는데, 최종 완제품에 대한 시장수요는 700조원을 훨씬 상회할 것으로 예상하고 있다.
다양한 특성을 갖는 슈퍼섬유들이 많이 개발되고 있지만 금년에는 para계 아라미드와 PAN계 탄소섬유를 활용한 용도개발이 급속하게 증가될 것으로 전망되고 있으며 그 다음이 mata계 아라미드와 초고분자량PE섬유와 관련한 용도개발이 될 것으로 예상하고 있다.

3. 슈퍼섬유의 산업구조
슈퍼섬유 산업도 일반 섬유산업과 같이 원료 소재에서부터 완제품이 제조되기까지 수직적인 생산 공정을 거치며, 보통 단계별로 업종이 구성되고 단계별로 사업이 구성된다.
국내의 경우 원사 관련 부분은 장치산업으로서 소수의 대기업 위주로 업계가 구성되어 있으며, 보통 중견 중소기업 규모의 원단(직물, 편물, 부직포)업계와 더 많은 수의 중소 가공업계가 형성되어 있고, 이후 제품업계의 단일 업체규모는 다시 커지는 현상을 보이고, 활용산업은 다시 대기업군을 비롯한 중소기업 전체로 확산되는 특성을 보인다.

슈퍼섬유 산업은 일반 산업과는 달리 제한된 원료를 이용하여 다양한 가공 소재 및 제품을 만들어 가는 형태를 보이며, 소수의 대기업이 원료(원사)를 공급하고 많은 중소기업이 이를 제품화하며 다시 이를 활용하는 전 산업군으로 연결되는 특색 있는 산업 구조를 나타낸다.

해외업체는 고부가가치의 특수 원사 및 가공원단을 소수의 업체가 점유하고 있으며 그 부품 또는 제품을 활용산업에 직접 공급하는 고부가가치 가치사슬을 유지하고 있다.
슈퍼섬유 시장은 일반 개인 소비자를 대상으로 하지 않고, 다양한 형태로 다음 산업군에 공급되어 다른 산업의 최종 제품으로 변경되어 나타나기 때문에 일반 소비자들은 겉으로 드러나는 슈퍼섬유소재 및 제품에 대하여 잘 인식하지 못하는 특징을 갖고 있을 뿐만 아니라 생산규모도 섬유산업으로 분류되지 않는 것이 더욱 많다.

따라서 슈퍼섬유산업이 시장에서 성공하기 위해서는 슈퍼섬유 고유의 성능발현 및 업계 간 제품 성능에 대한 신뢰도가 매우 중요하다.
슈퍼섬유는 활용 특성에 따라 원사소재에서부터 원단, 가공공정, 부품화 단계에 이르기까지 품질 및 성능에 대한 보장이 매우 중요하며, 각 단계별로 성능, 내구성, 신뢰성 등에 대한 평가 및 인증이 매우 중요하다.
슈퍼섬유 최종 부품은 화학, 기계, 전자, 에너지, 고분자, 금속, 종이, 목재 등 다양한 관련 산업의 핵심 부품으로 사용되므로 타산업으로의 확산성 및 연계성이 매우 크다고 할 수 있음

4. 슈퍼섬유를 활용한 용도전개의 예
슈퍼섬유는 복합소재 및 융합제품의 형태로 타산업의 부품 및 소재로 용도가 전개되고 있으며 기존 용도의 대체 또는 새로운 용도개발과 관련한 아이디어가 경쟁력의 관건이 되는 특징을 가지고 있다.
복합소재 : 슈퍼소재와 기능성 소재를 복합하여 단독의 고유 성능들이 결합된 상승 효과에 의해 보다 탁월한 성능을 발휘하도록 설계 된 핵심 신소재
융합제품 : 각종 산업의 부품이나 완제품으로서 요구되는 성능을 충분히 발휘하도록 소재와 기술을 융합한 단일?모듈 융합부품 및 융합 완제품
5. 국내 슈퍼섬유 생산 및 제품화 현황

우리나라의 슈퍼섬유는 태동기를 막지나 발전기에 진입하였다고 하여도 과언이 아니다. p-아라미드를 코오롱 인더스트리가 세계 3번째로 개발하어 양산체제를 구축한 이래 m-아라미드 및 초고분자량폴리에틸렌(UHMWPE)도 양산하기 시작하였으나 미국 및 일본 등에 비교하면 관련 산업의 역사가 미천하여 슈퍼섬유의 차별화 및 응용능력은 매우 미흡한 수준이다.
슈퍼섬유를 활용한 소재 및 부품은 수입의존도가 매우 높고 수입대체를 위한 핵심기술 확보와 제품의 다양화 노력이 이루어지지 않고 있는 실정이다.

국내 슈퍼섬유 생산은 아직 초기 단계이며 특화된 다양한 부품 및 제품으로의 확산이 시급히 요구된다.
국내 섬유산업의 경우 슈퍼섬유에 대한 관심은 지대하지만 이에 대한 기술과 생산기반은 아직 취약하다.
미래 산업수요에 대비하기 위해서는 다양한 슈퍼섬유의 생산능력 확보 및 제품 기술력 확보에 더욱 매진해야 할 시기이다.

6. 슈퍼섬유산업의 육성 필요성
미래 핵심 녹색에너지 소재산업
슈퍼섬유는 섬유 고유의 특성인 경량성, 가공성 등을 바탕으로 고강도, 고탄성, 초내열성 등을 부여하고, 구조재 및 분리기능, 광학특성, 전기특성 등과 같은 종래에는 없었던 새로운 기능을 보강한 첨단 신소재 중 하나로서 광의의 신소재산업의 범위에 포함된다.
슈퍼섬유산업은 기존의 소재를 대체, 보완하거나 그 자체가 일정 시장 규모를 지니는 하나의 첨단산업으로서, 동 산업의 발전은 기업의 이윤획득 기회를 확대하고, 고용을 창출함으로써 사회적 이익 확대 및 국민소득 증대에 직접적으로 기여하는 미래의 먹거리 창출 산업이다.

슈퍼섬유는 자동차, 우주?항공, 정보통신 산업 등 첨단기술산업의 핵심소재로 사용되기 때문에, 슈퍼섬유 섬유산업의 발전이 이들 수요산업의 생산양식을 변화시킴으로써 생산성 향상 및 국제경쟁력 강화에 크게 기여하게 될 것이다.

녹색 에너지가 강조되는 현 상황에서 슈퍼섬유를 사용한 각종 첨단 복합재료의 등장으로 기존 금속재료를 대체하는 첨단재료로서의 가능성이 무궁무진하며 경량화, 고성능화를 통하여 녹색 에너지 산업의 핵심 소재가 될 것이다.

기술집약형 부품소재 산업
슈퍼섬유는 최종 소비재라기보다는 첨단산업 등에 투입되는 신소재라는 점을 고려할 때, 슈퍼섬유 섬유산업의 경제적 파급효과는 직접적인 효과도 중요하지만 관련 산업에 미치는 간접적인 효과

및 외부 경제효과가 매우 중요한 의미를 지니고 있다고 할 수 있다.
이는 기존의 제품시장을 대체하거나 새로운 시장을 개척해나간다는 의미뿐만 아니라, 새롭고 다양한 소재 성능 및 기능의 개발로 기존의 기술적 한계를 극복하여 기존의 제품시장을 고급화, 고도화시켜간다는 점에서 대표적인 미래형 성장유망산업이라 할 수 있다.

슈퍼섬유소재는 종류 및 용도가 다양하여 단위 수요규모가 소규모 이지만, 고도의 기술집약형 산업으로 고부가가치 창출이 가능한데 반해 용도시장의 확대를 예측하기 어려워 투자의 위험성이 높고, 수익률이 낮아 정부의 지원이 절실히 필요한 산업이다.
슈퍼섬유가 중심이 되는 산업용 섬유산업은 일반 의류용 섬유산업과는 달리 부품?소재산업으로서 주력산업의 기반역할을 감당하고 있으며, 다양한 산업군과 연결되는 방대한 네트워크의 한 축을 형성하고 있다.

7. 정부의 슈퍼섬유산업육성책
슈퍼섬유산업은 미국, 유럽, 일본뿐만 아니라 중국 및 러시아에서도 정부가 집중적으로 육성하고 있는 것과 보조를 같이하여 지식경제부와 대구광역시가 주관이 되어 ‘슈퍼소재융합제품산업화사업’을 2010부터 5년간 추진하고 있으며 금년 6월 1일부터 제2차년도 사업이 시작된다.

본 사업은 슈퍼섬유소재, 융합제품 기술개발 및 산업 인프라 구축을 패키지로 지원하고 있으며, 산업용 특수섬유 제품개발을 통한 지역 섬유산업의 고도화, 대기업-공동연구기관-중소기업간 네트워크구축, 소재에서 제품에 이르기까지 특수 산업용 섬유제품의 산업기술기반이 구축될 것으로 기대하고 있다.

본 사업을 추진하게 된 직접적인 요인은 선진국의 경우, 전체 섬유소비량 대비 산업용 섬유 비율이 60%이상 차지하고 있으며, 첨단산업의 지능화와 고도화에 수반하여 세계 소재 제품 시장에서 슈퍼소재 융합제품의 수요가 지속적으로 증가하고 있는 반면, 국내 상황은 전자?반도체, 자동차, 조선 산업의 필수 재료인 슈퍼소재 융합제품의 수입의존도는 갈수록 심화되고 있는 실정으로 해당 기술개발을 통한 산업용 섬유산업의 활성화가 절실하였기 때문일 것이다.

동사업을 통해 기술개발 성공시 ‘14년 수입대체 100억원/년, 매출증대 2.5조원/년의 기대효과와 많은 신규 고용창출을 기대하고 있으며, 이러한 목표를 달성하기 위해서는 무엇보다 수요기업과 소재기업의 긴밀한 협조 체계가 구축되어야 할 것이다.

동사업의 기술개발을 통하여 새로운 섬유소재산업의 창출과 산업구조 개선 효과를 기대할 수 있으며, 첨단 신산업의 필수 소재부품의 국내 생산기지 구축과 수입대체 효과 등을 통해 고부가가치를 달성해야 하는 섬유업계의 숙제를 해결할 수 있을 것이다. 특히 환경, 에너지, 광전자, 반도체 분야에서 고내열성 아라미드섬유 필터, 전지 분리막 섬유재료, PU 웨이퍼 연마용 패드 등 대표적인 슈퍼소재 융합제품의 산업화를 통해 섬유산업과 첨단기술 융합을 통한 제2의 섬유산업혁명을 실현시킬 수 있을 것이다.

그러나 슈퍼섬유의 개발 및 슈퍼섬유를 활용한 용도환경이 활성화되기 위해서는 막대한 시간과 연구개발자금이 투여되어야 하기 때문에 장기적인 관점에서 우리나라 경제를 견인할 수 있는 국책사업이 되도록 5년간의 한시적인 사업으로 종료시키는 것이 아니라 장기적인 추진전략을 수립하여 계획적으로 본 사업을 추진하여야 할 것이다.
미국의 듀폰은 약 50년 전에 p-아라미드를 상업화시킨 이래 아직까지도 본 p-아라미드를 응용한 새로운 용도개발로 엄청남 부가가치를 창출하고 있다.

국제섬유신문 2011년 6월 8일 http://www.itnk.co.kr