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화학이야기

LG Chem MAGAZINE – VOLUME 02 ‘복합소재/탄소나노튜브/경량화/친환경’

2017년 2월 17일

LG Chem MAGAZINE – VOLUME 02 ‘복합소재/탄소나노튜브/경량화/친환경’ – 지난달 LG Chem MAGAZINE CHEMISTRY ISSUE & TREND VOLUME 01 에서는 기초소재부터 다양한 산업분야의 소재를 개괄적으로 보여드렸습니다. 이번달 VOLUME 02 에서는 다양한 산업분야의 소재 중 기초소재를 위주로 소개해 드리려고 합니다! LG Chem MAGAZINE VOLUME 03를 기대해주세요.

복합소재탄소나노튜브
경량화친환경
소재혁명 불 지피는 복합소재-하단 설명 참조

소재혁명 불 지피는
복합소재

복합 소재는 금속, 세라믹, 화학 소재 등 서로 다른 종류의 소재들이 필요에 따라 결합된 형태의 소재이다. 그러나 최근 들어 나노기술의 발전 등으로 기존의 복합소재에서 아예 새로운 소재로 환골탈태할 수 있는, ‘복합’의 재정의가 일어나고 있다. 복합 소재는 복합 혹은 융합의 특성에 따라 나노필러 복합소재, 하이브리드형 복합소재, 알로이형 복합소재 등 크게 세 가지로 구분된다. 복합 소재는 최근 대부분 산업에서 가장 이슈가 되고 있는 환경·에너지 문제 해결에 상당한 기여를 할 것으로 보인다. 경량화·절전을 통한 에너지 효율화, 이산화탄소 포집 성능 향상, 희소 자원 절감 등을 통한 환경 보호, 수질개선과 물 부족 해소를 위한 수처리 고도화 등의 분야에서 복합 소재의 수요가 확대되고 저변도 넓어질 전망이다.

일부 소재기업들은 새롭게 부각되고 있는 환경·에너지 문제 등 새로운 고객 니즈에의 효과적 대응을 위해 비즈니스 모델의 혁신을 선제적으로 추진하고 있다. 이와 동시에 소재의 복합화가 단편적인 소재 기술만으로 구현되는 것이 아니기 때문에 관계사 또는 외부 기업과의 협력을 통해 방향을 찾고 있다. 수요 산업의 융·복합화 니즈에 맞춰 소재도 융복합화가 강조되고 있어 기업들만의 노력으로는 소재 개발이 갈수록 어려워지는 것이 현실이다. 소재 개발의 활성화를 위해서는 개방형 혁신을 지원하기 위한 정부의 코디네이터 역할도 어느 때 보다 요구되고 있다.

LG경제연구원 REPORT ‘소재혁명 불 지피는 복합소재(문희성)’발췌

자원 절감을 위한
탄소나노튜브(CNT)

탄소나노튜브 복합소재는 탄소나노튜브(CNT)를 금속 또는 고분자 소재와 결합한 것이다. 나노소재 중 대표격인 탄소나노튜브는 구리보다 1000배나 전기전도도가 높고, 강철의 100배 수준인 뛰어난 강도 등 물질의 특성이 우수하다. 이로 인해 탄소나노튜브는 기존의 소재와 결합하여 전기/전자제품, 자동차 분야 등의 고성능화, 경량화, 소형화를 구현하는 용도로 사용되고 있다. 구체적인 응용분야로 동일 무게 대비 높은 강도 특성을 이용한 구조소재, 기존 디스플레이용 투명 소재를 대체하는 투명전도성 필름, 제품에서 발생하는 열을 효율적으로 분산시키기 위한 방열소재 등을 들 수 있다.

탄소나노튜브 자체의 제조에 주력하던 기업들은 상용화의 통로를 확장하기 위해 화학업체들과 제휴를 통하거나, 직접 복합소재 영역에 진입하고 있다. 예를 들어, 탄소나노튜브 소재 업체인 미국 하이페리온(Hyperion)은 독일 바스프(BASF), 에보닉(Evonik) 등 화학 소재 업체에 탄소나노튜브를 공급, 자동차 부품 및 일부 차체용 소재로 적용시키고 있다.

LG경제연구원 REPORT ‘소재혁명 불 지피는 복합소재(문희성)’발췌

경량화 1.0에서
2.0시대로의 전환

경량화 하는 것도 어렵지만 이것만으로는 차별화가 부족한 시대가 도래하고 있다. 예를 들어, 경량화만을 추구한다면 스마트폰에 알루미늄 같은 메탈이 굳이 사용될 이유가 없다. 과거에 주로 사용되던 일반 플라스틱이야말로 가볍고 저렴하다. 물론 메탈보다 강도는 약하지만 대신 교체 비용이 아주 저렴하기 때문에 고객들의 사용 편의성이 높다. 여기서 강도를 높이는 것이 필요하다면 엔지니어링 플라스틱 같은 고강도의 플라스틱 소재를 사용할 수도 있다. 하지만 고객들은 단순히 가벼운 스마트폰을 원하는 것이 아니다. 경량화에 추가적인 가치 제공을 통한 차별화가 필요하다.

경량화 하는 것도 어렵지만 이것만으로는 차별화가 부족한 시대가 도래하고 있다. 예를 들어, 경량화만을 추구한다면 스마트폰에 알루미늄 같은 메탈이 굳이 사용될 이유가 없다. 과거에 주로 사용되던 일반 플라스틱이야말로 가볍고 저렴하다. 물론 메탈보다 강도는 약하지만 대신 교체 비용이 아주 저렴하기 때문에 고객들의 사용 편의성이 높다. 여기서 강도를 높이는 것이 필요하다면 엔지니어링 플라스틱 같은 고강도의 플라스틱 소재를 사용할 수도 있다. 하지만 고객들은 단순히 가벼운 스마트폰을 원하는 것이 아니다. 경량화에 추가적인 가치 제공을 통한 차별화가 필요하다.

LG경제연구원 REPORT ‘경량화2.0’,‘소재의 새로운 가치 요구하고 있다.(문희성,이윤하)’발췌

소재 기술 혁신의
Enabler 탄소소재

탄소소재는 지구상에 가장 흔한 자원 중 하나인 탄소로 이뤄진 소재이다. 다재다능한 특성을 가지고 있음에도 기존의 활성탄, 카본블랙 등과 같은 탄소소재는 범용화가 진전되어 부가가치가 별로 높지 않은 분야로 인식되어 왔다. 그러나 점차 탄소소재 자체의 응용기술뿐만 아니라 주변의 기술 기반이 급속히 발전하면서 탄소소재도 고부가가치 창출이 가능해지고 있다. 탄소나노튜브의 상용화에 이어 그래핀도 시장 진입이 가시화되고 있는 상황이다.

소재의 트렌드를 보면 시장 지향적인 니즈에 따라 점진적인 개선은 지금 이순간에도 이뤄지고 있다. 그러나 파괴적인 기술 혁신을 통해 산업에 큰 파장을 일으키는 소재들은 좀처럼 나타나지 않고 있다. 이러한 점에서 탄소소재는 소재산업의 활력을 제고할 수 있는 새로운 모멘텀이 될 것으로 기대된다. 탄소소재 자체의 혁신, 그리고 소재의 융복합화 촉진은 소재 산업에 활력을 줄 것이고 전후방 산업의 제품과 기술 혁신에 핵심 역할을 할 것이라 기대한다. 20세기가 실리콘의 시대라면 21세기는 탄소의 시대라고 한다. 탄소소재가 선진 소재 기업들만의 잔치가 되지 않기 위해서는 기업과 정부의 보다 적극적인 관심이 필요한 시점이다.

LG경제연구원 REPORT ‘소재 기술 혁신의 Enabler 탄소소재(문희성)’발췌

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