□ 우주항공·방산 시대에 필수 소재로 꼽히는 탄소복합재*의 경쟁력을 선진 수준으로 끌어올리고 제2의 철강산업으로 육성하기 위해 정부와 기업이 머리를 맞댔다.

* 탄소섬유 및 탄소섬유에 플라스틱 수지 등을 첨가하여 만든 중간재, 이를 이용한 부품으로 고강도(철 대비 10배 이상 강도 구현), 경량(철의 1/4무게)이 특징

ㅇ 산업통상자원부는 6일 서울 대한상의에서 이창양 장관이 주재하는 ‘제4차 산업전략 원탁회의*’를 열고 ｢우주항공·방산 시대에 대응한 탄소복합재 경쟁력 강화 전략｣을 발표했다.

* 제1차 원탁회의(반도체, ’22.5월), 제2차(자동차, ’22.9월), 제3차(이차전지, ’22.11월)

ㅇ 이날 회의에는 조현준 효성그룹 회장, 강구영 한국항공우주산업(KAI) 대표, 박종수 국도화학 부회장, 조문수 한국카본 회장, 홍재기 한화에어로스페이스 부사장 등 탄소복합재 및 우주항공·방산 기업이 참석했다.

□ 고강도 경량이 특징인 탄소복합재는 낚싯대부터 건축자재, 항공기 등 적용 분야가 무궁무진해‘미래 산업의 쌀’로 불리며 철을 대체할 신소재로 주목을 받고 있지만 비싼 가격* 탓에 수요가 많지는 않았다.

* 동일한 강도로 가정할 때, 탄소섬유의 가격은 철 대비 2배 이상

ㅇ 그러나 무게 절감*이 핵심인 우주항공·방산 시대가 도래함에 따라 최근 탄소복합재에 대한 수요가 점차 늘고 있으며 2030년이면 세계시장 규모도 약 100조원**에 이를 전망이다.(2040년 약 370조원 전망)

* 우주항공은 운항비용 절감(우주 왕복선 30,000$/kg, 초음속 민항기 1,000$/kg), 방산은 탑재량 증가와 사거리 연장 효과

** 세계 탄소복합재 시장 규모: ’21년 24.6조원 → ’30년 101.7조원

ㅇ 한편, 탄소복합재는 기술 장벽이 높아 일본, 미국 등 소수 국가가 시장을 독과점*하고 있고 전략물자로 분류돼 수출을 통제하고 있어 조달이 쉽지 않은 문제가 있다.

* 세계 탄소섬유 시장 점유율: 日 54%, 美 14%, 獨 12%, 中 12%, 韓 3%

ㅇ 따라서, 우리가 100조원의 시장 기회를 잡고 대한민국 우주시대 개막 및 2030년 UAM 대중화 등을 뒷받침하기 위해서는 탄소복합재에 전략적으로 투자해 그 경쟁력을 선진 수준으로 제고할 필요가 있다.

□ 산업부는 이날 ｢우주항공·방산 시대에 대응한 탄소복합재 경쟁력 강화전략｣을 통해 ①과감한 기술개발 투자, ②민간 생산능력 확충, ③탄소복합재 활용 촉진을 핵심 축으로 2030년까지 세계 최고 수준의 기술력 확보와 세계시장 점유율 10% 달성을 목표로 제시했다.

① 주요 내용으로는 먼저, 고성능 탄소복합재 분야의 기술 자립화 실현과 반값 탄소섬유 개발에 2030년까지 총 1,850억원을 투자할 예정이다.

ㅇ 우리나라는 2011년 세계 4번째로 범용 탄소섬유(인장강도 4.9GPa) 개발에 성공해 범용 탄소복합재 분야는 원천기술부터 양산까지 선진 수준의 기술력을 보유하고 있으나 우주항공·방산에 주로 쓰이는 고성능 탄소복합재는 75% 수준에 머물고 있다.

ㅇ 이에, 올해 8월 세계 3번째로 원천기술을 확보한 고강도 탄소섬유(인장강도 6.4GPa)는 2025년까지 양산 체제를 구축하고 철의 15배 강도를 지닌 초고강도(인장강도 7.0GPa), 13배 강성을 가진 초고탄성 탄소섬유(인장탄성률 588GPa)는 2028년까지 원천기술을 확보하기로 했다.

- 또한, 기술 자립화를 넘어 선도국가 도약을 위해 아직 상용화된 사례가 없는 인장강도 7.4GPa급 초고강도 탄소섬유 개발에도 도전한다.

ㅇ 경량화 소재 시장의 게임체인저로 불리는‘반값 탄소섬유($20/kg→$10/kg)’개발에 선진국이 투자하고 있는 만큼 우리도 뒤처지지 않도록 반값 탄소섬유 생산에 필요한 저가 원료나 저에너지 공정기술 개발에도 나서기로 했다.

* PAN계 탄소섬유 원가구조: 전구체(원료) 50%, 열처리 40%, 기타 10%② 국내 탄소복합재 기업이 글로벌 선도기업이나 강소기업으로 성장해 나가도록 기업의 생산능력 확대와 제품의 신뢰성 향상도 적극 지원할 계획이다. 

ㅇ 일본 도레이(Toray)나 미국 헥셀(Hexcel)과 같은 글로벌 기업들은 시장 지배력을 강화하기 위해 생산라인을 증설하고 인수합병을 통해 사업 영역을 우주항공 분야로 넓히고 있다.

ㅇ 국내 기업들도 탄소복합재 시장의 성장 전망에 따라 2030년까지 생산시설 확충에 약 2.1조원을 투입한다는 계획이다.

ㅇ 산업부는 기업 투자를 촉진하기 위해 연간 3천억원 규모의 대출에 대해 이차보전 지원을 추진할 예정이다. 이러한 시설 투자 확대로 국내 탄소섬유 생산능력이 2028년 2만4천톤에 도달하면 세계 3위권*내에 진입할 것으로 전망된다.

* ’28년 탄소섬유 생산능력 Top 3 : 日Toray社 6.9만톤, 韓H社 2.4만톤, 獨SGL 1.9만톤

ㅇ 우수한 국산 탄소복합재가 신뢰성 부족으로 해외에서 제대로 인정받지 못하는 일이 없도록 산업부는 국제인증(美 NCAMP) 취득 비용을 1억원 한도 내에서 지원하고, 방사청은 트랙레코드를 쌓도록 무기체계 개발 시 국산 탄소복합재를 적용하는 프로그램* 추진을 검토한다.

* 방산소재개발 지원사업(’23년~): ‘소재개발~실증지원~무기체계 적용’ 전주기 종합 지원

③ 탄소복합재의 내수 규모를 키우고 세계 시장을 공략하기 위해 총 1,000억원 규모로 우주항공 분야 3대 실증 프로젝트도 추진키로 했다.

ㅇ 산업부는 선진국과 마찬가지로 탄소복합재의 활용을 촉진하기 위해 수소차 저장용기, 풍력발전 날개 등에 실증을 지원하고 있으나 규모가 작아 우주항공 분야에는 적합하지 않은 한계가 있었다.

ㅇ 이에, 국내외적으로 수요*가 많을 것으로 예상되는 4인승급 도심항공교통(UAM), 소형 발사체, 저궤도 소형 인공위성을 실증 대상으로 선정하고 상세 기획**을 한 후 단계적으로 추진할 예정이다.

* 2030년 글로벌 수요 전망: (4인승급 UAM) 386조원, (소형 발사체) 25조원
(저궤도 소형 인공위성) 13,912기

** ’23년 상반기 소형발사체 실증사업 기획, ’24년 추진ㅇ 또한, 한국판 탄소복합재 랩팩토리*(LabFactory)를 신규로 구축해 우주항공 분야의 스타트업이나 벤처기업이 탄소복합재로 발사체 등을 시제작할 수 있도록 지원할 예정이다.

* 독일 Open Hybrid LabFactory(14-16년, 830억원 투자)를 모델로 하며, 장비, 전문인력 등을 갖추고 우주·항공·방산 분야의 탄소복합재 시제작·시험 서비스를 제공하는 시설

□ 산업부는 탄소복합재 및 우주항공·방산 업계로 구성된‘탄소복합재 얼라이언스’를 ’23년 출범하여 민간의 역량을 결집하고, 오늘 발표된 탄소복합재 경쟁력 강화전략의 실행을 뒷받침할 계획이다.

ㅇ 얼라이언스에는 탄소섬유, 중간재(프리프레그 등), 부품 및 우주항공·방산 기업 등 가치사슬 각 단계의 주요 기업들과 한국탄소산업진흥원, 한국산업기술평가관리원 등 관계기관이 참여한다.

ㅇ 얼라이언스는 ‘우주항공 분야 3대 실증 프로젝트’ 세부 기획, 탄소섬유 기술로드맵 이행 점검*, 정부-업계간 소통채널 강화 등을 지원하며, 특히 산하에 ‘투자촉진 분과’를 구성하여 기업 투자와 관련된 애로사항을 체계적으로 발굴·관리할 계획이다.

* 로드맵 내 R&D 사업은 산업기술평가관리원의 검토를 거쳐 예산 우선 반영 추진

□ 이창양 장관은 모두 발언을 통해‘철강의 전략적 육성이 자동차·조선 등 주력산업 발전의 토대가 되었듯, 우리가 우주항공을 미래 성장동력으로 삼고 K-방산을 수출 전략산업으로 육성하고 있는 만큼 필수 소재인 탄소복합재의 내재화는 매우 중요한 사안’이라고 강조하며,

ㅇ‘민관이 함께 만든 이번 전략을 잘 이행해 나간다면 반도체와 함께 「미래산업의 쌀」로 불리는 탄소복합재의 자립화 달성은 물론 제2 철강산업으로의 육성도 가능할 것’이라고 밝혔다.

ㅇ 또,‘과거 철강산업 육성이 국가 주도의 단독 플레이였다면 탄소복합재는 그 특성상 민간 주도의 팀 플레이로 진행될 필요가 있다’고 덧붙였다.