CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic; 탄소섬유 강화 플라스틱)는 탄소섬유(Carbon Fiber; CF)를 수지(Resin)에 함침(impregnated) 하여 경화함으로써 고강도(강철의 10배), 고탄성(강철의 7배) 및 초경량(강철의 4분의 1) 특성을 구현하는 첨단 복합 소재이며, 차량, 선박, 항공기, 풍력발전 블레이드 등 경량화를 추구하는 분야는 물론 건축/토목, 의료, 레저 및 생활용품에 이르기까지 우수한 물성을 이용하기 위하여 산업 전반에서 그 수요가 급증하고 있습니다.

1. Carbon Fiber Reinforced Plastic (Polymer)

2. 탄소섬유의 종류

초경량화, 초고강도, 고탄성 소재 필요

초기 : 고비용 ➔ 스포츠/레저(골프채, 낚시대 등), 군사(스텔스기, 블랙호크, 미사일), 우주선
최근 : 자동차, 선박, 풍력발전, 유전(파이프, 굴삭기), 건축/토목, 스포츠, 의공학 등, 환경산업(공기정화, 정수기 등)

한편, 사용 후 폐 CFRP는 열경화성 수지의 난분해 성질로 인하여 처리가 어려웠기 때문에 최근까지도 단순 매립(land-fill)에 의존해왔으나, 각종 환경규제의 강화로 인하여 현재는 매립이 불가능하고, 대부분 열소각법(thermal burning, incineration)을 이용한 처리를 진행하고 있습니다. CFRP 리사이클링은 고가의 탄소섬유를 함유하는 폐 CFRP 내의 탄소섬유를 재사용하기 위한 기술로, 그 중 열소각법은 폐 CFRP를 불에 태워 잔류하는 탄소섬유를 회수하는 방법이고, 영국의 ELG Carbon Fibre 등 해외 여러 업체에서 사업을 진행하고 있습니다.

최근, 폐 CFRP의 배출량 증가 및 환경오염에 대한 규제 강화에 따라, 종래 열소각법에 의한 CFRP 리사이클링 방법은 대형 소각로 등 거대 시설 및 장치가 필요하게 되고, 심각한 대기오염을 유발하는 독성가스(CO, CO2, NOx, 다이옥신 등)를 정화하기 위한 대형 정화처리 시설이 필수적이어서 설비투자 비용 및 유지 비용이 급격히 증가하여 사업의 확장성과 경제성이 악화되는 문제점을 보이고 있습니다. 또한, 열소각법에 의한 리사이클링은 고열 소각로를 이용하므로 연소 중 산화 또는 불순물 흡착 등에 의해 재생탄소섬유의 품질 손상이 발생하고 탄소섬유 회수율이 낮아져서 리사이클링에 의한 재생탄소섬유 임에도 불구하고 높은 가격으로 인하여 산업 전반에의 적용이 제한적인 상황입니다.

1. CFRP Recycling의 필요성

2. CFRP Recycling의 기술

1. 친환경 리사이클링 기술

종래 열소각법은 심각한 환경오염을 유발하는 문제점이 있으나,카텍에이치의 기술은 화학 용액을 이용한 열경화성 수지의 해중합법으로 대기오염이 발생하지 않고 폐 용액은 증류 및 농축을 통해 응축액의 재사용이 가능하므로 실제 배출되는 물질은 젤(gel) 상태의 유기 잔류물이며, 이 또한 수지 포밍(resin forming) 기술을 통해 대부분 업사이클링(upcycling)이 가능하여 실질적으로 폐기물이나 폐용액의 배출이 거의 없는 친환경적인 기술입니다.

2. 고품질, 고수율 리사이클링 기술

카텍에이치의 화학적 분해법은 고품질 재생탄소섬유를 높은 회수율로 생산하는 기술입니다. 이 기술은 재생탄소섬유의 품질(인장강도)을 원사 품질의 90% 이상(실험 데이터 95% 이상) 유지하며, 90% 이상의 회수율(실험 데이터 95% 이상)을 달성합니다. 이는 기존의 열소각법과 달리 소각 과정이 없어 탄소섬유의 표면 손상이 거의 발생하지 않기 때문입니다. 동일한 이유로 불량품 발생이 거의 없어 탄소섬유 손실을 최소화합니다. 또한, 회수된 재생탄소섬유에 잔류하는 수지 잔류물 함량이 열중량 분석 결과 2% 이내로 유지되어 오염되지 않은 고품질 회수가 가능합니다.

3. 경제적 리사이클링 기술

카텍에이치에서 화학적 분해법을 이용하여 회수된 재생탄소섬유는 낮은 설비 투자 비용과 유지 비용, 높은 공정 수율 및 품질을 통해 우수한 가격 경쟁력을 확보할 수 있습니다. 기존 열소각법에 의한 재생탄소섬유 대비 70% 이하의 가격으로 시장에 공급이 가능하며 이를 통해 유럽이나 미국 등 열소각법 리사이클링 업체들과의 시장 경쟁력을 확보할 수 있으며, 우수한 품질의 재생탄소섬유를 경쟁력 있는 가격으로 공급함으로써 재생탄소섬유 관련 업체의 불모지인 국내는 물론 전세계 산업 전반에 재생탄소섬유의 적용을 지속적으로 확대할 예정입니다.

카텍에이치는 회수된 재생탄소섬유 뿐만 아니라, Chopped CF(절단된 탄소섬유), Milled CF(탄소섬유 분말) 등의 1차적 가공 제품, 플라스틱 수지와 혼합하여 압출한 컴파운딩 펠릿(Pellet), 3D 프린팅 필라멘트 및 탄소섬유 부직포(carbon paper, 건식) 등의 2차 가공품을 제공함으로써 재생탄소섬유의 부가가치를 극대화하기 위한 노력을 지속하고 있으며, 향후 차량 부품 등의 3차 응용 제품을 공급하기 위한 기술 및 설비에도 투자를 계속하고 있습니다.