아라미드 종이는 종이 등급의 아라미드 섬유를 습식 성형, 고온 마감 및 기타 공정을 통해 만들어지는 고성능 신소재입니다.
아라미드지의 응용 분야가 확대됨에 따라 아라미드지 시장은 향후 긍정적인 발전 전망을 가지고 있습니다. 제3자 공공 데이터에 따르면, 중국의 아라미드지 소비량은 2017년 2,742톤에서 2021년 4,215톤으로 증가했으며, 2028년에는 12,357톤에 이를 것으로 예상됩니다. 허니콤 구조는 항공우주 분야에서 가장 우수한 하중 지지력을 가진 구조로, 항공기 및 우주선의 구조 설계에 오랫동안 사용될 것입니다.
아라미드 종이 제품 개요
아라미드 섬유는 "방향족 폴리아미드 섬유"라고 불리며, 초고강도, 고탄성률, 고온 저항성, 내산성 및 내알칼리성, 경량성 등 우수한 특성을 가지고 있습니다. 아라미드 섬유는 1960년대 미국 듀폰에 의해 성공적으로 개발 및 상용화되었습니다. 아라미드 섬유는 최종 제품으로 직접 사용되지는 않습니다. 최소한 직물이나 그에 상응하는 복합 재료로 가공되어야만 사용 가능합니다. 아라미드 섬유의 종류와 성능은 최종 제품의 성능에 비교적 큰 영향을 미칩니다. 아라미드 섬유는 오르토 아라미드, 파라 아라미드(아라미드 1414, PPTA), 메타 아라미드(아라미드 1313, PMTA)의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 이 중 산업화된 제품은 주로 메타 아라미드와 파라 아라미드입니다. 순수 메타아라미드로 만든 아라미드지는 고강도, 저변형, 고온 저항성, 내화학성, 난연성 및 우수한 전기 절연 특성을 지녀 방위, 항공우주, 고속철도 및 전기 절연 분야에 널리 사용됩니다. 파라아라미드는 메타아라미드보다 종합적인 물성이 우수합니다. 항공우주 산업에서는 미사일용 고체 로켓 엔진 쉘, 대형 항공기의 2차 구조재(객실 문, 창문, 날개 관련 부품 등), 방탄조끼, 방탄 헬멧, 방탄 및 방절복, 폭탄 처리복, 고탄성 낙하산, 방탄 차체, 장갑판 등 방위 산업에 사용될 수 있습니다.
아라미드 섬유에서 아라미드 허니콤 코어 소재까지 제지, 열간 압착 등 일련의 생산 공정이 필요합니다. 공정 및 생산 흐름에 따라 아라미드 종이, 아라미드 허니콤 코어 소재, 기타 제품이 주로 생산됩니다. 아라미드 종이는 종이 등급의 아라미드 섬유를 습식 성형, 고온 후가공 등의 공정을 거쳐 만든 고성능 신소재입니다. 듀폰은 1960년대에 아라미드 종이를 개발했습니다. 고유의 난연성, 단열성, 고온 내성, 고강도 등 뛰어난 특성 덕분에 국방, 항공우주, 전력, 철도 운송, 신에너지, 전자 통신 등 주요 산업 및 분야의 발전에 필수적인 핵심 소재로 점차 자리 잡았습니다.
아라미드 허니콤은 아라미드 종이를 접착, 라미네이팅, 열간 압착, 트리밍, 연신, 성형, 침지, 경화 등 일련의 복잡한 공정을 거쳐 제작한 생체공학적 구조물입니다. 천연 벌집의 육각형 구조를 가지고 있으며, 경량, 고강도, 고탄성률, 강력한 구조적 안정성을 갖추고 있으며, 차음, 단열, 난연성 등의 장점을 가지고 있습니다. 경량 고강도 구조재(주로 코어재)로 사용 가능하며, 항공우주, 철도 운송, 국방 등 핵심 분야에 응용될 수 있습니다. 아라미드 허니콤 코어재는 뛰어난 성능으로 항공우주, 철도 운송 등 다양한 분야에서 중요한 경량화 소재로 자리 잡았습니다. 동시에 프리프레그와 결합하여 전자파 흡수 분야에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다.
허니컴 코어 소재를 기반으로 하는 허니컴 샌드위치 구조 흡수체는 중요한 구조적 흡수체입니다. 허니컴 샌드위치 흡수체는 주로 레이더 스텔스 분야에 사용됩니다. 이 흡수체는 아라미드 허니컴에 흡수체와 전파 투과 패널을 함침시켜 구성되며, 우수한 기계적 특성과 흡수 특성을 모두 갖추고 있습니다. 아라미드 허니컴 샌드위치 흡수체의 경우, 흡수 특성은 주로 허니컴 자체의 사양 및 치수와 함침 접착제 시스템에 따라 달라집니다. 현재 아라미드 허니컴 샌드위치 흡수체는 0~18GHz 주파수 대역에서 강력한 흡수 성능을 보입니다.
주요 응용 프로그램 시나리오
1. 아라미드 종이의 주요 응용 분야는 제품의 기능적 용도에 따라 다릅니다. 제품의 후속 응용 분야로는 주로 전기 절연(절연재) 및 허니콤 코어재(구조적 경량화 소재)가 있습니다.
메타아라미드 종이 계열 제품은 주로 전기 절연 분야에 사용되며, 허니콤 코어 재료 분야에도 소량 사용됩니다. 현재 우리나라에서 아라미드 종이가 가장 많이 사용되는 분야는 변압기입니다. 또한, 우리나라 철도의 전철화와 도시 지하철 및 경전철의 대규모 건설로 인해 고출력 견인 변압기를 포함한 고속철도 관련 장비에 대한 요구 사항이 더욱 높아지고 있습니다.
파라-아라미드 종이 계열 제품은 주로 허니콤 코어 재료 분야에 사용됩니다. 메타-아라미드 종이로 만든 허니콤 코어 재료와 비교했을 때, 파라-아라미드 종이로 만든 허니콤 코어 재료의 종합적인 기계적 특성은 현저히 향상되었습니다. 강도는 동일 품질의 강철보다 5배 높지만, 밀도는 강철의 5분의 1에 불과합니다. 그러나 가격이 높기 때문에 일반적으로 강도가 더 높은 허니콤 코어 재료 분야에 사용됩니다.
2. 아라미드 허니컴 코어 소재의 주요 응용 시나리오
항공 분야: 아라미드 페이퍼 허니콤 코어 소재는 패널과 결합하여 샌드위치 구조를 형성하며, 이상적인 구조 형태 중 하나로 항공 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 주요 적용 부품으로는 플랩, 에일러론, 수직 꼬리날개, 러더, 카나드, 동체, 블레이드, 레이돔, 벽면 패널, 도어, 바닥 등 항공기의 주요 강성과 2차 하중 지지 부품이 있습니다. 항공기 복합재 허니콤 샌드위치 구조의 핵심 소재로 선호되는 이 소재는 항공기의 구조적 중량을 줄이고, 기능 부품의 전파 전달, 소음 감소 및 단열 성능을 달성할 수 있습니다. 통계에 따르면, 국내 Z-9 항공기에는 280개 이상의 노멕스 허니콤 패널이 사용되어 전체 항공기 면적의 약 80%를 차지합니다. 미국 F-111 전투기의 허니콤 패널은 전체 외부 면적의 90% 이상을 차지합니다. C-919는 항공기의 여러 부분에 허니콤 코어 소재를 대량으로 사용하여 중량 감소 요구를 충족합니다. 단일 비행에 필요한 아라미드 허니컴 코어 소재에 대한 수요는 1,000만 위안을 넘을 것으로 예상된다.
선박 분야: 허니콤 샌드위치 구조는 공선의 무게를 줄이고, 선박의 기동성과 내충격성을 향상시킬 뿐만 아니라, 선박의 내식성과 스텔스 기능을 크게 향상시킵니다. 최근 여러 국가의 해군은 수상함의 갑판실, 격벽, 항공기 천장과 같은 상부 구조에 허니콤 샌드위치 소재를 사용하여 선박의 모든 측면에서 종합적인 성능을 향상시켜 왔습니다. 미국 해안경비대 함정은 석면 보드를 대체하기 위해 노멕스 허니콤 구조를 사용했는데, 이는 함정의 무게를 9톤 이상 줄일 뿐만 아니라 석면으로 인한 잠재적 위험을 제거합니다. 랴오닝 항공모함의 내부 장식에는 10만 제곱미터 이상의 아라미드 시트가 사용되었으며, 가격은 제곱미터당 1,500~2,000위안입니다. 중국조선중공업그룹(CSC)의 주요 연구 기관들은 아라미드 허니콤 시트를 경량 선박 내부 장식 프로젝트로 사용하기 시작한 것으로 알려졌습니다.
철도 교통 분야: 아라미드 소재는 고속철도의 에너지 소비와 소음을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 고속철도 차량의 측면 패널, 루프 패널, 좌석, 칸막이, 러기지 랙, 채광창 패널 등에 아라미드 소재가 사용되어 차량 중량을 줄이고 속도를 높였습니다. 시속 200km 이상의 고속철도 차량에는 아라미드 페이퍼 허니콤 소재를 다량 사용해야 합니다. 창춘 객차공장 CRH-5 전동차는 고속철도의 샌드위치 구조재로 아라미드 허니콤 소재 사용을 권장하고 있으며, 연간 5만 제곱미터당 10~15mm 두께의 아라미드 허니콤 소재 수요가 있습니다. 또한, 일반 전동차, 침대차, 신에너지 저상차 등 신형 차량에도 아라미드 허니콤 구조가 적용되어 경량화 및 편의성 향상에 대한 요구를 충족하고 있습니다.
또한, 아라미드 종이 허니콤 코어 소재는 풍력 터빈 블레이드, 선박 및 요트, 경주용 보트, 스키, RV 및 기타 제품의 제조에도 사용될 수 있습니다.
산업 수요와 공급
1. 아라미드 섬유 공급 및 수요
현재 전 세계 아라미드 섬유 생산 능력은 약 14만~15만 톤이며, 이 중 5만 톤 이상이 메타 아라미드 섬유이고 9만~10만 톤이 파라 아라미드 섬유입니다. 메타 아라미드 섬유의 경우, 약 60%가 중국에서 비교적 저급 산업용 여과 분야에 사용되고 있으며, 약 10%만이 고급 단열재 및 허니콤 코어 소재에 사용됩니다. 파라 아라미드 섬유의 경우, 40%는 중국에서 광섬유 보강재로, 20%는 방탄 보호구, 군용 방탄 헬멧, 장갑 등에, 20%는 자동차 고무 산업에, 나머지 20%는 복합 소재에 사용됩니다.
2. 아라미드지의 수요와 공급
아라미드지: 통계에 따르면, 세계 아라미드지의 명목 생산 능력은 연간 약 2만 톤, 실효 생산 능력은 연간 약 1만 2천 톤입니다. 세계 아라미드지 수요는 연간 약 1만 톤이며, 듀폰이 주요 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 중신증권연구소가 집계한 데이터에 따르면, 세계 아라미드지는 주로 전기 절연재와 허니콤 코어재에 사용되며, 각각 64%와 34%를 차지합니다. 세계 소비 구조를 살펴보면, 2020년 중국 아라미드지 수요의 90.76%는 전기 절연재에서 발생하며, 허니콤 구조재 및 기타 복합재 소비는 9.24%에 불과합니다.
현재 국내 주요 아라미드 제지 제조업체는 민시다(Minshida)입니다. 민시다는 중국 최초의 아라미드 제지 제조업체로, 현재 아라미드 제지 제품 세계 시장 점유율은 미국 듀폰에 이어 2위입니다.
3. 아라미드 허니컴 코어 소재의 수급 현황
100kg의 아라미드 종이를 3세제곱미터의 허니컴 코어재로 만들 수 있다는 계산에 따르면, 전 세계 아라미드 허니컴의 이론적 생산능력은 204만세제곱미터에 달하고, 중국 시장의 아라미드 허니컴의 이론적 생산능력은 24만세제곱미터에 달할 수 있다. 유효 생산능력에 대응하는 아라미드 허니컴 코어재는 약 54,000세제곱미터이다.
현재 국내 아라미드 허니콤 코어 소재의 주요 제조업체는 AVIC Composites입니다. AVIC Composites의 허니콤 생산은 주로 베이징과 난퉁에 분포되어 있습니다. 그중 난퉁의 대형 허니콤 생산 라인은 국제적으로 선진적인 수준과 높은 자동화 수준을 자랑합니다. AVIC Composites의 제품은 주로 민간 항공기 분야를 대상으로 하며, 에어버스, 보잉, 야치 등 해외 무역 고객을 대상으로 합니다.
최근 몇 년 동안 우리나라는 아라미드 섬유 소재와 아라미드 종이에 대한 정책 지원을 지속적으로 확대해 왔습니다. 특히 최근 몇 년간 우리나라 고속철도, 국내 항공기 제조, 항공모함 및 기타 장비 제조 산업의 급속한 발전은 아라미드 단열지와 아라미드 종이 허니콤 코어 소재 개발을 촉진했습니다.
아라미드지의 응용 분야가 확대됨에 따라 아라미드지 시장은 긍정적인 발전 전망을 가지고 있습니다. 제3자 공개 데이터에 따르면 중국의 아라미드지 소비량은 2017년 2,742톤에서 2021년 4,215톤으로 증가했으며, 2028년에는 12,357톤에 이를 것으로 예상됩니다. 허니콤 구조는 항공우주 분야에서 가장 우수한 하중 지지 구조로, 항공기 및 우주선의 구조 설계에 오랫동안 사용될 것입니다.
