EPTA, 펄트루전 복합소재 시장 견조한 성장세 발표

유럽 펄트루전 기술 협회(EPTA, 독일 프랑크푸르트)가 2018년 3월 1~2일 빈에서 열린 제14회 세계 펄트루전 컨퍼런스 심층 보고서를 발간했다. 전 세계에서 기록적인 150명의 복합소재 전문가가 참석했으며 북미, 남미, 유럽, 인도, 남아프리카에서 참가했다. 12페이지 보고서 World Pultrusion Conference 2018: Attractive Long-Term Prospects for Pultruded Composites는 EPTA 웹사이트에서 다운로드 가능하다. "EPTA 14차 세계 펄트루전 컨퍼런스는 역대 최대 규모였습니다."라고 EPTA 사무총장 엘마르 비텐(Dr. Elmar Witten) 박사는 말한다. "기록적인 150명 참가자는 펄트루전에 대한 전 세계적 관심 증가를 명확히 보여줍니다. 광범위한 컨퍼런스 프로그램에서 선보인 높은 기술 수준과 애플리케이션 개발 활동은 펄트루드 제품의 경쟁력 향상과 성장 기회 추구에 대한 강한 의지를 입증합니다."

3월 프로그램 하이라이트(전체 보고서에 상세): 유럽과 북미가 글로벌 복합소재 시장의 3분의 2를 차지하며 펄트루전의 긍정적 장기 미래가 예상된다. 미국 복합소재 제조사 협회(ACMA, 버지니아주 알링턴) 시장 개발 부사장 댄 코클린(Dan Coughlin)에 따르면 펄트루전은 북미 최종 제품 시장의 3%를 차지하며 2016년 약 7억 9천만 달러 규모로 추산된다. 애널리스트들은 연평균 5% 성장(CAGR)으로 2020년 10억 6천만 달러에 달할 것으로 예측하며, 건설과 인프라가 주요 성장 부문이다. 인프라 성장 분야에는 콘크리트 건설용 복합소재 리바(rebars)와 흥미로운 신규 애플리케이션이 있다. 엑셀 컴포지츠(Exel Composites, 핀란드 만튀하리우) 통신 사업부 제품 오너 미코 라실라(Mikko Lassila)는 5G 시대를 위한 인프라 및 빌딩 요소 개발 중으로, 펄트루드 유리섬유 라미네이트가 고주파·단파장 5G 신호의 감쇠를 최소화하면서 설치 및 내구성 이점을 제공하도록 설계될 수 있다고 설명한다. 이 회사는 스마트 시티 디지털 생태계 생성을 위한 럭스투림5G(LuxTurrim5G) 이니셔티브에 참여해 통합 소형 5G 기지국을 갖춘 스마트 조명 기둥을 개발 중이다. 복합소재 기둥은 마스트, 건축 외장, 기상 보호, 5G 안테나용 레이돔 기능을 동시에 수행한다.

풍력 터빈 분야에서 스파 캡 제조에는 현재 인퓨전이 지배적 기술이라고 STRUCTeam Ltd.(영국 와이트섬 카우즈) 라케시 라지(Dr. Rakesh Raj) 박사는 말한다. 블레이드의 약 5%만 프리프레그 기반, 5%만 펄트루전 기반이다. 펄트루전은 구조적으로 중요한 스파 캡에 품질 수준과 낮은 스크랩률을 제공한다. 펄트루드 솔루션은 인퓨전 대비 전체 블레이드 비용 절감뿐만 아니라 설비투자(CAPEX)와 운영비(OPEX) 절감도 제공한다. 풀윈드(Pullwind) 컨소시엄(스트럭팀, 올린 코프(미국 미주리주 클레이턴), CPIC(중국 충칭), DNV-GL(노르웨이 오슬로))이 블레이드 펄트루전 적용 과제 해결을 위해 결성됐다. 일반적인 80m 블레이드에 풀윈드 펄트루드 스파 캡 설계를 적용하면 전체 비용 9~12% 절감, 10% CAPEX 절감, 전체 블레이드 중량 3~7% 감소 효과가 있다고 그룹은 밝혔다.

스콧 베더(Scott Bader, 영국 노샘프턴셔) 제프리 스타처(Jeffrey Starcher)는 자동차 부품을 애플리케이션에 맞게 맞춤 펄트루전할 수 있는 방안을 제시했다. 잠재적 펄트루전 애플리케이션: 범퍼 빔, 루프 빔, 프론트엔드 지지 시스템, 도어 침입 빔, 섀시 레일, 트랜스미션 터널. 자사의 우레탄 아크릴레이트는 수천 가지 수지 조합 선택, 높은 신율과 높은 탄성률로 강인함, 거의 300°C의 Tg 제공. 탄소섬유와 유리섬유에 매우 잘 결합하며, 스냅 큐어 특성과 자동차 가공 온도 통과.

시장 잠재력 논의와 함께 생산성 향상이 컨퍼런스의 강력한 초점이었다. 불포화 폴리에스터와 비닐 에스테르 같은 전통 수지 대비 성능 개선과 물성 영향 없이 더 높은 라인 속도를 가능케 하는 새로운 펄트루전 수지와 공정 기술이 추구되고 있다. 폴리우레탄, 에폭시, 열가소성 수지 같은 고반응성 수지 발전이 새로운 가능성을 열고 있다. 폴리우레탄 수지가 펄트루전에 가장 비용 효율적 솔루션일 수 있다. 불포화 폴리에스터, 비닐 에스테르, 에폭시 수지 대비 폴리우레탄은 향상된 굽힘 강도와 높은 층간 전단 강도(ILSS)를 제공한다. 장비 전문 크라우스마페이(KraussMaffei)와 협력해 코베스트로(Covestro, 미국 펜실베이니아주 피츠버그)가 펄트루드 폴리우레탄 복합소재를 위한 새로운 폴리우레탄 시스템 개발 중. 코베스트로 도이칠란트 알리파틱 컴포지츠 책임자 폴 하인츠(Dr Paul Heinz) 박사는 라인 속도와 코팅 비용이 펄트루전 공정 비용 효율에 가장 큰 두 가지 영향 요소라며, 높은 라인 속도와 코팅 제거를 가능케 하는 수지 시스템을 개발했다고 설명했다.

프라운호퍼 화학 기술 연구소(독일 핀츠탈) 루돌프 에머리히(Rudolf Emmerich)가 유럽 콜라인(Coaline) 프로젝트 일환으로 개발된 마이크로웨이브 보조 펄트루전 신개념을 발표했다. 경화 시간은 펄트루전에서 중요한 파라미터로 부품 벽 두께에 의존하며, 에폭시와 폴리우레탄처럼 경화 시간이 긴 수지에 특히 그렇다. 마이크로웨이브는 소재의 빠르고 균일하거나 선택적인 가열을 제공한다. 마이크로웨이브 보조 펄트루전은 최첨단 기술이나 금형 전체를 마이크로웨이브 투과성 세라믹 금형으로 교체하거나 부분적으로 세라믹 인서트를 사용해야 해 산업에서 주로 사용되지 않는다. 금형 형상을 마이크로웨이브 전송에 활용해 세라믹 부품 없이 마이크로웨이브 가열하는 개념이 개발됐으며, 기존 펄트루전 금형 개조도 가능하다고 에머리히는 말한다.

보고서에 더 많은 내용이 있다: https://pultruders.org/pdf_news/1_WPC%202018%20report_final.pdf. 오래된 기술이지만 펄트루전은 속도와 유연성을 고려할 때 자동화 제조 환경에 적합할 잠재력이 있다.