비욘드포스트

2022.10.02(일)

섬유 역사 바꾼 나일론, 수소 에너지 핵심소재로 탈바꿈

금속·플라스틱 소재 대비 가볍고 수소 누출 차단 탁월

해외업체 독점서 완벽한 대체 가능, 수소시장 견인 기술

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지난 8월 열린 수소전문전시회 H2 MEET에서 효성티앤씨가 국내 기업 최초 독자기술로 개발한 수소차 연료탱크의 라이너 소재용 나일론 수지에 대해 설명하는 모습. [효성 제공]
[비욘드포스트 조동석 기자]
합성섬유의 신화를 이뤄내며 의류의 역사를 바꾼 나일론이 수소 에너지 산업의 핵심 소재로 진화했다.

효성티앤씨는 국내 기업 최초 독자기술로 수소차 연료탱크의 라이너 소재용 나일론을 개발 및 활용하는 데 성공했다고 7일 밝혔다.

라이너는 연료 탱크의 내부 용기로 수소를 저장하고 누출을 방지하는데 필요한 핵심 부품이다.

효성티앤씨의 나일론 소재는 기존 금속 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 라이너 소재 보다 경량성, 가스차단성, 내충격성 등이 우수하다.

□ 금속보다 가볍고 안전…온도차에 따른 내충격성도 뛰어나

효성티앤씨가 개발한 나일론 라이너 소재는 기존 금속 소재 대비 70%, HDPE 소재 대비 50% 가볍고, 수소 가스의 누출을 막는 가스차단성도 기존 금속 소재 대비 30% 이상, HDPE 소재 대비 50% 이상 높다.

기존의 금속 소재 라이너는 무겁고 장기간 수소에 노출 시 취성(깨지기 쉬운 정도)의 위험도가 높아지는 반면, 나일론 소재의 라이너는 수소 흡수력과 통기력이 낮아 취성 위험이 없다.

HDPE 라이너는 400bar수준의 고압 용기로는 사용되나, 일반적인 수소전기차가 요구하는 700bar의 압력을 견디지 못한다.

뿐만 아니라, 수소용기 라이너는 수소의 잦은 충전과 방전에 따른 급격한 온도차에 견딜 수 있어야 하는데, 나일론 소재의 라이너는 -40도에서 85도까지 견디는 등 온도차에 따른 내충격성도 뛰어나다.

□ 2030년까지 연간 약 2700억원의 수입 대체 효과 예상

이번 개발 성공은 그 동안 해외 업체들이 독점해 온 나일론 소재의 라이너 시장에 국내 기업으로는 처음으로 효성티앤씨가 진입할 수 있는 기반을 마련했다는 데 큰 의미가 있다.

수소시장 전문조사기관인 H2리서치에 따르면, 2025년부터 유럽의 주요 도심지역의 내연기관트럭 운행이 제한되는 등 글로벌 수소차 시장이 본격 성장해 2030년에는 연간 수소차 생산대수가 105만대로 확대될 것으로 예상된다.

이에 나일론 소재 라이너 시장의 수입 대체 효과도 2030년 연간 약 2700억원 규모로 성장할 것으로 전망된다.

또한, 수소전기차를 포함해 드론, 트램, 선박, UAM(도심항공모빌리티)등 다양한 수소 모빌리티 시장이 확대됨에 따라 수소용기용 라이너 소재로 나일론도 더욱 각광받을 것으로 기대된다.

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효성티앤씨가 국내 기업 최초 독자기술로 개발한 수소차 연료탱크 라이너 소재용 나일론 수지 [효성제공]


□ 수소의 생산-유통-저장 및 활용까지 수소 밸류체인의 완성


이번 나일론 소재의 라이너는 효성의 수소 밸류체인 완성에도 기여할 것으로 기대된다.

효성은 △국내 1위의 수소충전소 공급력 △수소 경제의 판도 변화를 일으킬 액화수소 플랜트 건립과 액화수소 충전소 구축 △수소차용 연료탱크에 필수 소재인 탄소섬유 생산 등으로 수소 밸류체인을 구축해 왔다.

이번 개발 성공은 효성이 수소의 생산과 유통뿐만 아니라, 저장과 활용 분야에서도 글로벌 시장을 견인할 수 있는 기술력을 확보했다는 데 의의가 있다.

□ 조현준 회장 “섬유가 기술력과 결합, 에너지 핵심 소재로 진화”

효성티앤씨의 나일론을 적용한 수소용기는 지난 6월 수소용기 국제 품질 규격(UN/ECE R134) 시험을 통과하여 라이너 소재로서 기능과 품질, 기술적 완성도를 갖추게 되었고 수소연료탱크 제조업체 및 완성차 업체와 협력하여 상용 테스트도 진행할 계획이다.

이와 함께 앞으로 -60~90도까지 내온 및 내충격성 범위를 넓혀 상용 트럭의 튜브트레일러부터 남극과 적도 등 전세계 바다를 항해하는 CNG 및 수소 선박에 이르기까지 라이너 소재로 나일론 적용을 확대해 나간다는 방침이다.

또한, 효성티앤씨가 세계 최초로 바다에 버려진 어망을 재활용한 나일론 리싸이클 섬유 기술을 개발한 만큼, 향후 라이너 소재로도 리싸이클 나일론을 적용해 친환경 플라스틱 소재 시장을 확대한다는 계획을 세우고 있다.

조현준 회장은 “효성티앤씨의 나일론 라이너 소재 개발은 사양산업으로 치부된 섬유 산업에서도 기술력을 갖추면 첨단 수소 산업의 핵심 소재로 탈바꿈하는 혁신이 일어날 수 있다는 점을 보여준 것”이라며, “효성이 오랫동안 쌓아온 첨단 소재와 섬유의 기술력으로 미래 친환경 에너지 산업 발전에도 기여할 것”이라고 밝혔다.

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