[에너지데일리 최일관 기자] 서울 코엑스 전시장에서 11월 1일부터 3일까지 개최되는 JEC 아시아 전시회 기간 동안 12 개 주요 분야에서 12 개 기업이 JEC 아시아 상을 수상한다. 다른 국가들과 마찬가지로 아시아 태평양 지역은 탄소 -SMC 재료, 더 가볍고 안전한 자동차 및 운송 시스템, 재생 에너지, 공정 및 원자재 분야에서 큰 발전을 이뤄내고 있다.

항공공학
Composite Technology Centre / CTC GmbH – An Airbus Company (독일)
파트너: Polynt Composites Germany GmbH (독일), Helmut Schmidt University Hamburg – Laboratory for Manufacturing Technology (독일), Airbus Operations GmbH (독일)

하이브리드 SMC 기술은 맞춤형 사전 함침 화이버 보강재 및 시트 몰딩 컴파운드 (SMC)를 원스텝 압축 성형 공정에 결합하여, 복잡하고 가볍고 기능적인 기내 항공기 부품을 시간과 비용 면에서 효율적으로 생산한다.

파트너들은 세절 및 연속 유리 섬유뿐만 아니라 탄소 섬유 보강재 (함침된 TFP, 직조 및 UD 패브릭)와 불포화 폴리에스테르 레진 및 난연재를 사용하여 항공기 기내 응용을 위한 엄격한 화재, 연기, 독성, 열 방출 요구 기준을 충족시키는 새로운 SMC 소재를 개발했다.

파트너들은 몰드와 관련하여 SMC 패브릭의 특수 사전 성형을 특징으로 하는 적절한 압축 성형 공정을 개발했다. 이 새로운 기술은 비용 절감, 완전 자동화, 높은 생산 속도, 기능 통합 및 복잡한 모양의 새로운 디자인을 가능하게 한다.
www.ctc-gmbh.de

자동차
Daimler AG (독일)
파트너: Mercedes-AMG GmbH (독일), EACC GmbH (독일)

처음으로, 신형 메르세데스 - AMG E – 클래스는 탄소 섬유 SMC 재료로 구성된 새로운 다기능 스페어 휠 팬으로 만들어진다.

스페어 휠 팬은 차량 후방 구조의 구조재로서 충돌 시 강성, NVH (소음, 진동 및 충격) 성능 및 구조적 충실성의 높은 기능적 요구를 충족시킨다.

이 부품은 보다 균형감 있는 차량을 통해 주행 성능을 향상시키고 승차 및 핸들링 성능을 향상시킨다. 제조 공정으로 인해 이 신소재는 부품 설계 단계에서 높은 자유도뿐 아니라 매우 우수한 재료 특성을 지닌 부하 지향 구조의 통합을 제공한다.

기존의 철강 구조에 비해 약 44 % 중량을 줄일 수 있다. 탄소 SMC는 효율적이고 경제적인 방법으로서 사이클 시간 및 관련 비용을 급격히 낮추고, 낮은 불량 비율 및 그물형 지오메트리를 통해 우수한 원가비를 제공한다.

탄소 SMC는 허용 범위 내에서 경제성을 유지하면서 복합재료 부품의 대규모 생산을 위한 하나의 선택이다.
www.daimler.com

건설
Logelis (프랑스)

Logelis는 Logimur® 기술을 사용하여 저비용으로 매우 높은 에너지 가치를 제공하는 개인 및 집단 건물을 건축한다.
 
Logimur® 건축은 프랑스에서 950유로 / m2까지 가격을 내리면서7이상의 열 저항을 유지하고 있다.
 
건축 시스템은 매우 혁신적이며 복합소재 스킨과 폴리우레탄 폼 코어를 결합한 샌드위치 패널 (2.80x1.25x0.16m)을 사용하기 때문에 빠르고 고품질의 건축이 가능하다. 이러한 공사는 날씨와 관계없이 3 ~ 10 일 이내에 완성될 수 있다.

이 특허 기술은 병원, 주택, 상업용 건물, 학교 등 전 세계 모든 빌딩 요구 사항을 충족한다. Logelis 시스템은 요구 사항 및 현지 규정에 따라 목재, 철골 또는 콘크리트 구조물과 함께 사용할 수 있다.

도어, 창 및 전기 도관은 공장에서 통합된다. 공장에서 패널을 미리 조립하기 때문에 특별한 기술이 요구되지 않는다.
www.logelis.com

해양
Talon Technology Pty Ltd. (호주)

현재 전세계의 대부분의 힌지는 금속으로 만들어져 있으며 응력이 적은 플라스틱 디자인은 소수인데, 적어도 지난 100 년간 그랬다.

이 카본 / 케블라 힌지는 첨단 복합 재료를 매우 특별한 방식으로 사용하여 부식에 강하고 유지 보수가 필요없는 고강도, 경량 및 내구성이 뛰어난 힌지를 만든다.

두께 1.6mm (닫힌 상태) 힌지는 아마도 세계에서 가장 얇은 힌지이지만 150kg하중 (50mm 폭)을 지탱할 수 있다.

금속 부품이 없으며 전체적으로 에폭시 / 카본 / 유리 / 케블라 복합재료로 만들어진 힌지는 매우 극한의 환경에서도 사용할 수 있다.

복합재료 구조 (유리 섬유 보트)에 쉽게 접착 가능하여 피팅 시간을 단축하고 고가의 패스너 비용을 절감할 수 있다.

또한 Talon은 최근 100 만회 이상의 플렉스 사이클에 힌지를 테스트했는데 힌지의 안정성은 거의 변화가 없었다.
www.carbonhinge.com

비파괴검사 및 모니터링
R-TECH Services Ltd. (영국)
파트너: Pancom Ltd. (영국), TWI Technology Centre Wales (영국), Arcola Energy (영국), SiPlan Electronics Research Ltd. (영국)

R-TECH Services Ltd.와 파트너들은 수소 연료 전지 자동차 용 III 형 수소 저장 용기의 손상을 감지하기 위한 지속적인 모니터링 시스템을 개발했다.

이러한 용기는 알루미늄 라이너가 있는 필라멘트로 감긴 에폭시 매트릭스 CFRP 재질로 제조되며 350 bar의 작동 압력에 대응할 수 있게 설계되었다.
 
모니터링 시스템은 음향 방출 (AE) 기술을 기반으로 하며 용기에 영구적으로 적용되도록 설계되었다.

용기의 충전 사이클 중에 모니터링할 수 있는데, AE 트랜스듀서에 의해 진행중인 손상이 감지 될 수 있다. 이 시스템은 수소 연료 전지 자동차의 안전성과 기술에 대한 소비자의 신뢰를 향상시킬 수 있다.
www.rtech-materials.co.uk

공정
주식회사 티포엘Textile For Life Co., Ltd. (한국)

T4L은 2015 년에 CFRP 브레이딩에 의해 생산된 세계 최초의 프로펠러 샤프트를 개발했다.

프로펠러 샤프트는 매우 높은 품질과 생산성을 요구하는 자동차 구동 부품이다.

이 프로젝트를 통해 T4L은 IoT (사물 인터넷), CAE (가상 물리 시스템) 및 빅 데이터 기술을 적용했다.

인더스트리 4.0 공장이 구축되었으며 가상 공간에서 공정 및 공정 제어가 수행된다.

이 공정은 한 공장 내에서 완벽하게 가능하며 다른 공장과 협력할 수 있다. 이를 통해 신속한 생산 및 신속한 제품 변경이 가능하다.

응용 분야는 다양한데 자동차 부품, 스포츠 용품, 생활용품 등이 포함된다. 이 프로젝트는 산업 자원부, DYETEC(다이텍연구원), 경상북도, 경산시가 지원하고 있다.
www.t4l.co.kr

경주용 자동차
Epotech Composite Corporation (대만)
파트너 : KC MotorGroup Ltd. (홍콩)

Epotech Composite Corporation은 GT86 경주용 경량 차체 구조 설계 개발을 위해 복합재료 레이싱 카 제조업체 인 KCMG를 지원했다.

이 작업 방식은 기계적 강도와 Tg가 우수한 저온 경화 레진 시스템인 EPO-RT 213TM (510)을 사용하여 작업 수명이 향상되고 금형 위에 압연할 때 가공 윈도우가 넓어 프로토 타이프 제작 및 대형 부품 제조에 이상적이다.

루프의 경우 Epotech는 EPO-624 강화 에폭시 레진 시스템을 사용하여 우수한 가공성과 우수한 내손상성을 부여했다. 또한 표면 마감은 기동성에 결정적인 자동차의 바람 저항 (항력)을 낮 춘다.
www.epotechcorp.com

철도
한국 철도 기술 연구원 (한국)

초고성능 시멘트 복합재료(UHPC)는 최첨단의 시멘트 기반 복합재료 중 하나이며 150MPa 이상의 압축 강도, 높은 연성, 내충격성 및 내구성을 포함한 우수한 기계적 특성을 갖추고 있다.

이러한 탁월한 기계적 성질을 얻기 위해, 대부분의 UHPC 혼합물은 의도적으로 굵은 골재를 배제하는데, 이로 인해 계면 전이 구역을 최소화함으로써 높은 강도를 얻게 된다.

한국 철도 기술 연구원 (KRRI)이 개발 한 UHPC는 기계적 성질을 손상하지 않고 적절하게 굵은 골재를 포함한 혁신적인 설계 개념을 채택하여 UHPC분야에서 이전에 없던 혁신을 달성했다.

이를 통해 KRRI의 UHPC는 표준 UHPC와 비교하여 재료 비용을 22 %까지 절감 할 수 있다. UHPC를 사용하는이 세계 최초의 철도 침목은 최근 복합재료의 우수한 기계적 장점을 최대한 활용하도록 개발 및 설계되었다.

새로운 디자인은 침목의 철근 보강을 최소화하는데, 철근을 모두 제거 할 수도 있고 철근의 직경을 11.0mm에서 9.2mm로 줄일 수 있어, 기존의 콘크리트 침목에 비해 철강 사용량을 25 % 이상 줄일 수 있다.

또한 새로운 시멘트 기반 복합재료의 높은 내구성, 연성, 내충격성으로 인해 기존의 콘크리트 침목에 비해 수명을 5 배 연장할 수 있다.
www.krri.re.kr

원재료
OCSiAl (Luxemburg)

OCSiAl의 Tuball 나노 튜브는 광범위한 산업 분야에서 상업적으로 이용 가능한 최초의 단일 벽 탄소 나노 튜브다.

Tuball 나노 튜브를 위해 OCSiAl가 발명한 획기적이면서도 저렴한 비용의 대량 생산 기술은 무제한의 스케일링 잠재력을 가지며 경제적으로 실용적인 단일 벽 탄소 나노 튜브 (CNT)의 광범위한 사용을 가능케 한다.

대량 생산 공정은 CNT의 고품질을 유지할 수 있다 (철분 함량은 1 % 미만). 뛰어난 물리적 특성, 나노 미터 차원 및 Tuball 나노 튜브의 화학적 보편성은 기계적 강도 및 전기 전도성과 같은 복합 재료의 주요 특성을 향상시키는 데 있어서 큰 도약을 가져다 준다.

다중 벽 탄소 나노 튜브, 탄소 섬유 및 대부분의 카본 블랙과 같은 기존의 첨가제와 달리 Tuball은 단지 중량의 0.01-0.1 % 를 첨가하면 재료 특성에 있어서 상당한 개선이 이뤄진다.

OCSiAl은 CNT를 재료에 효과적으로 결합시키기 위해 Tuball Matrix를 개발했다. Tuball Matrix는 다양한 산업 표준 제정과 상응하는 사용하기 쉬운 사전 분산 농축물이다.

R & D 결과를 검증하기 위해 독일의 프라운호퍼, 라이프니츠, DIK 및 TUHH, 한국의 삼성첨단기술연구소, 러시아의 모스크바 국립 대학교, 이스라엘의 바-일란 대학교, 미국의 라이스 대학을 포함한 20 개 이상의 전세계의 독립 과학 센터의 전문 기술을 활용하고 있다.

OCSiAl은 유럽의 Lanxess, 한국의 Grace Continental, 중국의 Union Chemical 및 Haiyi, 일본의 Kusumoto를 비롯한 전 세계의 첨단 제조업체 및 화학 회사와 파트너 관계를 맺고 있다.

복합 재료의 성능을 향상시키기 위해 OCSiAl은 또한 Tuball 나노 튜브로 고유의 고성능 수지 제형을 개발중인 Büfa Composite Systems와 파트너 관계를 맺고 있다.
www.ocsial.com

 스포츠 & 레저
Chomarat(프랑스)
파트너: Cobra (태국), Neilpryde (스페인)

Chomarat은 혁신적인 윈드 서핑 보드 제조를 돕기 위해 Neilpryde 및 Cobra에 C-PLY ™ Non-Crimp Fabric (NCF) 기술을 제공했다. 패브릭의 비주얼 스티칭은 시각적인 매력과 기계적 성능을 결합시켰다.

C-PLY ™는 Chomarat과 복층 NCF 개념을 개발한 스탠포드 대학의 스티븐 차이 박사가 공동으로 개발한 것이다.
 
원래는 항공 부품의 설계를 위해 개발된 이 개념은 이제 스포츠 및 레저 부문에 성공적으로 적용되었다. C-Ply ™는 스티치 플라이로 구성된 NCF 다축 탄소 보강재로서 하중 방향의 섬유 각도를 정밀하게 조절할 수 있다.

이 구조 (C-PLY SP)에서는 토우는 스프레드되어 박층이 되고 ± 45 °의 정확한 각도로 스티치된다. C-PLY ™ NCF 구조는 섬유 정렬을 중요하게 여기며 독특한 스프레딩 기술 덕분에 섬유 각도 및 플라이 웨이트 측면에서 최적화된다.

그 결과 구조 설계 장점을 갖고, 우수한 표면 품질 및 전반적인 부품 원가 절감이 가능한 최첨단 카본 NCF 강화재가 탄생했다.
 
C-PLY ™ SP BX 150 X1은 생산 라인에서 쉽게 가공되고, 레진 함침 후 가시성을 유지하며, 레진 색상 안료를 포착하고, Z축의 추가 보강에 기여하도록 고안된 독특한 스티칭 얀을 가진 혁신적인 카본 NCF이다.
www.chomarat.com

운송
Omni Willig Carbon GmbH (독일) 
파트너: Omni Tanker Pty Ltd. (호주), Kurt Willig GmbH & Co. KG (독일)

이 카본 미니 탱크는 부식성이 강한 화학 물질을 운송하기 위해 개발되었다.

이 탱크는 특수 위험물과 함께 트럭이나 트레일러에 장착되어 도로 운송 탱커로 사용할 수 있다.
 
4bar의 시험 압력으로 평가 된 카본 미니 탱크는 도로 운송을 위한 복합재료 기술의 획기적인 도약을 의미한다. 그것은 유엔 ADR의 기준을 통과한 최초의 탄소 섬유 강화 폴리머 탱크로서 시판중인 스틸 및 유리 섬유 보강 폴리머 기술보다 상당히 가볍다.

이 탱크는 단열재없이 30분간의1,000 ° C의 화재를 견뎌낼 수 있도록 혁신적인 내화 시스템을 갖추고 있다. 각 탱크는 약 430kg이고, 해당 장착 장비는 약 250kg이며 4,000 리터 탱크 당 총 중량은 680kg이다.

가장 가까운 시장 경쟁자는 3,200 리터 탱크 당 930 kg의 무게가 나간다. 이것은 액체 1 리터당 약 40 %의 무게를 줄이는 것과 같다.

탱크는 트럭의 손상없이 차아염소산나트륨, 염산, 황산, 염화제일철, 염화제이철, 가성소다 같은 부식성 화학 물질을 운송하는 데 적합하다.
www.owc-gmbh.eu

풍력 에너지
Arkema (프랑스)
파트너: Pontis Engineering (네덜란드)

Pontis Engineering (네덜란드)와 Arkema (프랑스)는 풍력 터빈 블레이드 제조에서 새로운 Elium 열가소성 레진의 장점을 활용했다.

현재의 블레이드 생산은 주로 에폭시 수지를 사용하고 있고, 블레이드 구성 요소는 에폭시 구조 본드 페이스트를 통해 결합된다.

Elium 수지는 열경화성 수지의 대체재로서 실온에서 주입 할 수 있고 실온에서 메타크릴계 구조 본드 페이스트를 통해 결합할 수 있다.

열가소성 수지를 사용하면 블레이드의 서로 다른 구성 요소를 함께 결합할 수 있다. 이러한 유형의 가공 기술은 에너지, 무게 및 원자재 절감과 함께 빠른 사이클 타임을 제공한다.

현재 트렌드인 아주 긴 블레이드 디자인으로 인해 제조 및 물류가 점점 더 어려워지고 있다. 이러한 유형의 열가소성 소재를 사용하면 모듈식 블레이드 디자인이 생산 가능하고 효율적인 컨셉트가 된다.
 
Elium 열가소성 수지는 리사이클링 생산 폐기물 및 수명이 다한 부품을 재활용 할 수 있는 새로운 가능성을 제시한다.
www.arkema.com