산업계에서 ‘소재’는 곧잘 ‘쌀’에 비유된다. 그만큼 없어서는 안될 필수 기본 요소라는 뜻이다. 저탄소 녹색성장 시대를 추구하는 지금, 녹색성장은 소재기술의 뒷받침 없이는 어렵다. 휴대폰과 자동차, 가전 등 첨단 제품은 물론이고 일상생활용품까지 모두 소재를 가공해 만들기 때문이다. 소재기술과 산업 발전이 에너지 절감과 고효율화에 기여해 결국 녹색성장으로 이어지는 이유다. 전자신문은 재료연구소와 공동 기획으로 전 세계의 관심 속에 연구개발이 집중되고 있는 첨단 녹색소재 10가지를 선정, 국내외 연구개발 현황과 성과를 소개한다.
현재 전 세계는 풍력발전 핵심 소재와 부품을 개발하기 위해 투자를 아끼지 않고 있다. 그 중에서도 고효율·초경량의 블레이드 설계·제조는 풍력발전시스템의 대형화와 고효율화로 직결되는 핵심 기술이다. 블레이드는 갈수록 거대해지는 풍력발전기 전체의 출력은 물론이고 하중의 근원이기 때문이다.
고효율·초경량 블레이드 개발의 키를 쥐고 있는 핵심 소재가 바로 ‘복합재’다.
복합재는 성분이나 형태가 다른 두 종류 이상의 재료를 혼합해 각각의 장점을 극대화한 새로운 특성의 소재다. 일반 금속재에 비해 가볍고 높은 비강도와 비강성, 내부식성, 내화학성, 단열, 절연 등의 특징을 지닌다.
풍력발전용 블레이드를 만들 때 주로 사용하는 섬유강화 고분자 복합재는 고온에 잘 견딜뿐 아니라 화학적 내구성도 우수해 잘 부식되지 않는다. 또 높은 인장강도와 전단강도를 지니며 열적·전기적 특성도 우수하다.
그동안 국내 블레이드용 복합재 개발은 주로 유럽 등 선진국의 기술지원을 받아 제조 기술을 습득하는 데 집중됐다. 하지만 최근 지식경제부의 신재생에너지 기술개발 지원 아래 관련 기업 및 출연연 등에서 속속 자체 복합재 기술을 개발하고, 이를 실제 블레이드 제조에 적용하는 등 의미 있는 성과를 내고 있다.
그 중 하나가 재료연구소와 두산중공업, 케이엠이 연계해 국내 처음으로 독자 개발한 ‘3㎿급 복합재 블레이드’다.
이 블레이드에는 재료연구소의 복합재 기술 노하우와 두산중공업의 발전시스템 기술, 그리고 케이엠의 블레이드 제조기술이 함께 녹아 있다. 총 중량 9.6톤인 이 블레이드는 유럽의 경쟁 제품(11.2톤)에 비해 10% 이상 가벼워 국내 복합재 제조기술력과 이를 적용한 블레이드 제조기술의 우수성을 그대로 입증했다.
박지상 재료연구소 복합재료연구그룹 책임연구원은 “풍력이 다른 에너지원에 비해 상대적으로 경쟁력을 가질 수 있는 요소는 바로 풍력발전 시스템의 대형화”라며 “비강도와 비강성이 우수한 복합재 블레이드 제조기술이 그 열쇠를 쥐고 있다”고 말했다.
공동기획:재료연구소·전자신문
창원=임동식기자 dslim@etnews.co.kr
