미래 보기: 내일이 이미 와 있는 이유 - 복합재 산업 향후 20년 전망

21세기 첫 20년이 지나면서 지난 20년을 되돌아보는 것은 자연스러운 일이다. 개인적, 전문적, 문화적 관점에서 '베스트/워스트' 리스트가 쏟아지며 관점을 정리하려 한다.

복합재 제조 분야에서도 지난 20년은 업계 역사상 가장 중요한 성장기였다고 볼 수 있다. 하지만 과거를 돌아보면서 나는 계속 자문한다: 지난 20년 복합재 M&P(소재·공정)가 향후 20년을 어떻게 예고하는가? 짧은 답은 '모른다'다. 하지만 지켜봐야 할 몇 가지는 있다.

1. 비용(Cost)

이 업계에 오래 있었다면 복합재가 단위 기준으로 기존 소재보다 비싸다는 것을 안다. 수년간 이는 거대한 장벽이었다. 잠재 고객이 금속 부품을 복합재로 교체하는 선행 비용을 넘어서보게 하기가 어려웠다. 몇 년 전부터 복합재가 '프로그램에 진입하기 위해 비용을 지불한다(buying their way onto programs)'는 이야기가 나오기 시작했다. 부품이나 구조물 수명 주기 관점에서 복합재가 어떻게 더 비용 효율적인지 평가하려는 노력이 본격화된 것이다. 복합재는 기존 소재보다 내구성이 뛰어나기 때문이다. 경량화 시 연료·에너지 절약이라는 연쇄 효과도 있다. 수년간 복합재의 부가가치는 유지보수 이점이었다. 보잉 787과 에어버스 A350이 서비스 20년 차에 접어들면서 항공사들이 이 복합재 집약적 항공기의 성능을 평가함에 따라, 복합재 구조물의 유지보수 용이성이 실제로 주요 이점임을 발견하게 될 것이다.

2. 자동화와 데이터(Automation/Data)

이 둘을 함께 묶는 이유는 서로 밀접하게 연관되어 있기 때문이다. 복합재가 제조사 표준 소재 팔레트의 일부가 된 결과, 기대치가 높아졌다. 업계의 핸드 레이업(hand layup)과 스프레드시트 의존은 향후 20년간 통하지 않을 것이다. 복합재를 소비하는 모든 주요 최종 시장은 전례 없는 물량으로 그렇게 할 것이다. 737과 A320 대체 단일 통로기는 월 60-100대 생산될 것이다. 일상적 승용차·트럭 모델은 연 50만 대 생산된다. 이미 최대 복합재 소비처인 풍력 산업은 향후 20년 크게 성장할 태세다. 석유·가스 산업이 내일 복합재 파이프가 미래라고 결정하면 세계 탄소섬유가 부족할 수도 있다. 유일한 대처는 고객의 물량, 품질, 일관성 요구를 충족하는 자동화다. 그리고 머지않아 설계, 소재, 가공, 마감, 품질 사양 적합성을 문서화한 데이터 없이 복합재 부품이나 구조물을 고객에게 납품할 수 없게 될 것이다. 요컨대, 복합재 제조사인데 최고데이터책임자(CDO)를 고용하지 않았다면 지금부터 찾아야 한다.

3. 설계 엔지니어링(Design Engineering)

복합재는 다양한 수지, 섬유, 공정 유형으로 거의 모든 용도에 엔지니어링 솔루션을 제공하므로 훌륭하다. 동시에 그 다양성이 복잡성을 낳아 소프트웨어 환경에서 모델링하기 어렵게 만드는 도전이기도 하다. 지난 20년간 이는 설계 불확실성을 낳았다 - 설계한 복합재 부품이 예상대로 성능을 낼지 아닐지 알 수 없는 불안감. 이로 인해 '10% 규칙'이 생겼다: 복합재 부품을 사양대로 설계한 뒤 '혹시 몰라' 10%(수지, 섬유 등) 추가. 이 불확실성은 향후 20년 내 해소될 것이다. 설계 소프트웨어가 복합재의 복잡성을 감당할 수준으로 발전 중이다.

내가 틀렸을 수도 있다. 시간만이 답을 줄 것이다. 여러분이 향후 20년을 어떻게 보는지 알려달라. jeff@compositesworld.com으로 이메일 바란다.