아라미드 섬유는 고강도, 고탄성률, 고온 내구성, 경량 등의 장점이 있습니다.
아라미드 섬유는 고강도, 고탄성률, 고온 내구성, 그리고 경량성이라는 장점을 가지고 있습니다. 아라미드 섬유를 이용하여 제조된 아라미드 종이와 아라미드 허니콤 코어 소재는 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있으며, 다른 분야에서도 필수적인 핵심 소재입니다.
1. 제품 개요
아라미드 섬유의 정식 명칭은 "방향족 폴리아미드 섬유"입니다. 초고강도, 고탄성률, 고온 내성, 산 및 알칼리 내성, 경량성 등 우수한 특성을 가지고 있습니다. 아라미드 섬유는 1960년대 미국 듀폰에 의해 성공적으로 개발 및 상용화되었습니다. 아라미드 섬유는 최종 제품으로 직접 사용되지는 않지만, 최소한 직물이나 그에 상응하는 복합 소재로 제작되어야 합니다.
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 제품에는 주로 메타 아라미드와 파라 아라미드가 포함됩니다. 아라미드는 두 가지 종류가 있습니다. 순수 메타 아라미드로 만든 아라미드 종이는 고강도, 저변형, 고온 내성, 내화학성, 난연성 및 우수한 전기 절연 특성을 가지고 있어 국방, 항공우주, 고속철도 및 전기 절연 등 다양한 분야에 널리 사용됩니다. 파라아라미드는 메타아라미드보다 전반적인 성능이 우수하여 미사일의 고체 로켓 모터 케이싱, 대형 항공기의 2차 구조재(예: 객실 문, 창문 등), 날개 관련 부품, 방탄복, 방탄 헬멧, 칼에 잘리지 않고 잘리지 않는 의류, EOD 의류, 고탄성 낙하산, 방탄 차량 차체, 장갑판 등 방위 산업에 사용될 수 있습니다.
아라미드 섬유에서 아라미드 허니콤 코어 소재까지 생산되기 위해서는 제지, 열간 압착 등 일련의 생산 공정을 거쳐야 합니다. 공정 및 생산 방식에 따라 아라미드 종이와 아라미드 허니콤 코어 소재와 같은 제품이 주로 생산됩니다.
아라미드 종이는 제지용 아라미드 섬유를 습식 성형, 고온 가공 등의 공정을 거쳐 제조한 고성능 신소재입니다. 미국 듀폰사는 1960년대에 아라미드 종이를 개발하는 데 성공했습니다. 고유의 난연성, 단열성, 고온 내구성, 고강도 등 우수한 특성 덕분에 점차 전자, 통신 등 주요 산업 및 분야 발전에 필수적인 핵심 소재로 자리매김하고 있습니다.
아라미드 허니콤은 아라미드 종이를 접착, 라미네이션, 열간 압착, 트리밍, 연신, 성형, 침지, 경화 등 일련의 복잡한 공정을 거쳐 제작한 생체 공학적 구조물입니다. 6면이 자연 벌집 모양 구조를 이루고 있으며, 가볍고 강도가 높으며 탄성률이 높고 구조적 안정성이 뛰어나며 차음, 단열, 난연 등의 장점을 가지고 있습니다. 경량 고강도 구조재(주로 코어재)로 사용 가능하며, 항공우주, 철도 운송, 국방 등 중요 분야에 활용됩니다. 아라미드 허니콤 코어재는 뛰어난 성능으로 항공우주, 철도 운송 등 다양한 분야에서 중요한 경량화 소재로 자리 잡았으며, 프리프레그와 결합하여 파동 흡수 분야에서도 중요한 위치를 차지하고 있습니다.
아라미드 허니컴 코어 소재의 적용 시나리오
허니컴 코어 소재를 기반으로 하는 허니컴 샌드위치 구조 흡수재는 중요한 구조적 흡수재입니다. 허니컴 샌드위치 구조 흡수재는 주로 레이더 스텔스 분야에 사용되며, 흡수제가 함침된 아라미드 허니컴과 우수한 기계적 특성 및 흡수 특성을 가진 전파 투과 패널로 구성됩니다. 아라미드 허니컴 샌드위치 구조 흡수재의 흡수 성능은 주로 허니컴 자체의 크기와 함침된 접착 시스템에 따라 달라집니다. 현재 아라미드 허니컴 샌드위치 구조 흡수재는 0~18GHz 주파수 대역에서 강력한 흡수 성능을 발휘합니다.
아라미드 허니컴 코어 소재
2. 주요 응용 프로그램 시나리오
1. 아라미드 종이의 주요 응용 시나리오
제품의 기능적 용도에 따라, 제품의 하류 응용 분야는 주로 전기 절연(절연재) 및 허니콤 코어재(구조적 중량 감소재)를 포함합니다.
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 소재 분야에 사용됩니다. 메타-아라미드 종이로 만든 허니콤 코어 소재와 비교했을 때, 파라-아라미드 종이로 만든 허니콤 코어 소재는 종합적인 기계적 특성이 메타-아라미드 종이로 만든 허니콤 코어 소재보다 크게 향상되었으며, 강도는 동급 강철의 5배에 달합니다. 하지만 밀도는 강철의 5분의 1에 불과하며, 높은 가격으로 인해 고강도가 요구되는 허니콤 코어 소재 분야에 일반적으로 사용됩니다.
2. 아라미드 허니컴 코어 소재의 주요 응용 시나리오
항공 분야: 아라미드 종이 허니콤 코어 소재를 패널과 결합하여 샌드위치 구조를 형성한 후 이상적인 구조 형태 중 하나로 사용할 수 있으며 항공 분야에서 널리 사용되고 있습니다.주요 적용 부품에는 플랩, 에일러론, 수직 꼬리 전연, 러더, 카나드, 동체, 블레이드, 레이돔, 벽 패널, 해치, 바닥 및 기타 구성 요소와 항공기의 대형 강성 및 2차 응력 지지 구성 요소가 포함됩니다.항공기 복합 허니콤 샌드위치 구조의 첫 번째 선택 코어 소재로 항공기의 구조적 품질을 낮추고 기능 구성 요소의 전파 전달, 소음 감소 및 단열 성능을 실현할 수 있습니다.통계에 따르면 국내 직립 9기 항공기에는 280개가 넘는 노멕스 허니콤 패널이 있으며 전체 기계의 약 80%를 차지합니다.미국 F-111 전투기의 허니콤 패널은 전체 형상 면적의 90% 이상을 차지합니다. C919 항공기에는 경량화 요구를 충족하기 위해 많은 부품에 허니컴 코어 소재가 대량으로 사용되고 있습니다. 단일 비행에서 아라미드 허니컴 코어 소재에 대한 수요는 1,000만 위안(약 15억 원)을 넘을 것으로 예상됩니다.
선박 분야에서 허니콤 샌드위치 구조는 공선의 무게를 줄이고, 선박의 기동성과 내충격성을 향상시킬 뿐만 아니라, 선박의 내식성과 스텔스 성능을 크게 향상시킵니다. 최근 여러 국가의 해군은 수상함의 갑판실, 격벽, 항공기 천장과 같은 상부 구조에 허니콤 샌드위치 소재를 사용하여 선박의 모든 측면의 종합적인 성능을 향상시키고 있습니다. 미국 해안경비대 쾌속정은 석면 패널을 대체하기 위해 노멕스 허니콤 구조를 사용했는데, 이는 쾌속정의 무게를 9톤 이상 줄일 뿐만 아니라 석면으로 인한 잠재적 위험을 제거합니다. 가격은 평방미터당 1,500~2,000위안입니다. 중국선급협회(CSIC)의 주요 연구 기관들은 아라미드 허니콤 패널을 경량 선박 내부 프로젝트에 사용하기 시작한 것으로 알려졌습니다.
철도 운송 분야에서 아라미드 소재는 고속철도의 에너지 소비와 소음을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 고속철도 차량의 측면 패널, 루프 패널, 좌석, 칸막이, 러기지 랙, 채광창 패널에 적용되어 차량 중량을 줄였습니다. 열차 속도를 높이기 위해 시속 200km 이상의 자동차는 다량의 아라미드 페이퍼 허니콤 소재를 사용해야 합니다. 창춘 버스 공장은 CRH-5 전동차의 고속철도 중간층 구조재로 아라미드 허니콤 소재 사용을 권장합니다. 10~15mm 두께의 아라미드 허니콤 소재에 대한 연간 수요는 5만 제곱미터에 달합니다. 경량화와 편의성에 대한 요구가 증가함에 따라, 바닥형 차량과 같은 신형 차량도 내부 부품 설계에 아라미드 허니콤 구조를 채택하고 있습니다.
또한, 아라미드 종이 허니콤 코어 소재는 선풍기 날개, 선박, 요트, 조정 보트, 스노보드, RV 및 기타 제품의 제조에도 사용될 수 있습니다.
3. 산업 수요와 공급
1. 아라미드 섬유의 수요와 공급
현재 전 세계 아라미드 섬유 생산능력은 약 14만~15만 톤이며, 이 중 메타아라미드 섬유가 5만 톤 이상, 파라아라미드 섬유가 9만~10만 톤입니다. 메타아라미드 섬유의 경우, 약 60%가 중국의 비교적 저급 산업용 여과 분야에 사용되고 있으며, 약 10%만이 고급 단열재 및 허니콤 코어재 분야에 사용됩니다. 파라아라미드 섬유의 경우, 40%는 중국에서 섬유 보강재로, 20%는 방탄 보호구, 군용 방탄 헬멧, 장갑 등에, 20%는 자동차 고무 산업에, 나머지 20%는 복합 재료에 사용됩니다.
2. 아라미드지의 수요와 공급
아라미드지: 통계에 따르면, 전 세계 아라미드지의 명목 생산 능력은 연간 약 2만 톤, 유효 생산 능력은 연간 약 1만 2천 톤입니다. 전 세계 아라미드지 수요는 연간 약 1만 톤이며, 듀폰이 주요 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 중신증권연구소가 집계한 데이터에 따르면, 전 세계 아라미드지는 주로 전기 절연재와 허니콤 코어재에 사용되며, 각각 64%와 34%를 차지합니다. 전 세계 소비 구조를 살펴보면, 2020년 중국 아라미드지 수요의 90.76%는 전기 절연재에서 발생했으며, 허니콤 구조재 및 기타 복합재 소비는 9.24%에 불과했습니다.
현재 국내 주요 아라미드지 제조업체는 민시다(Minshida)입니다. 민스타는 중국 최초의 아라미드지 제조업체로, 아라미드지 제품의 세계 시장 점유율은 미국 듀폰에 이어 세계 2위를 차지하고 있습니다.
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 시장에서 아라미드 허니컴의 이론적 생산능력은 24만세제곱미터에 달할 수 있다. 유효 생산능력은 아라미드 허니컴 코어재 약 54,000세제곱미터에 해당한다.
현재 국내 아라미드 허니콤 코어 소재의 주요 제조업체는 AVIC 복합소재(AVIC Composite Materials)입니다. AVIC 복합소재의 허니콤 생산은 주로 베이징과 난퉁에 분포되어 있습니다. 그중 난퉁의 대형 허니콤 생산 라인은 국제적인 선진 수준과 높은 자동화 수준을 갖추고 있으며, 주로 민간 항공기 분야를 대상으로 하며, 에어버스, 보잉, 야치(Yaqi)와 같은 해외 무역 고객을 주요 고객으로 하고 있습니다.
최근 몇 년 동안 우리나라는 아라미드 섬유 소재와 아라미드 종이에 대한 정책 지원을 지속적으로 확대해 왔습니다. 특히 최근 몇 년 동안 우리나라 고속철도, 국내 항공기 제조 및 항공모함, 기타 장비 제조 산업의 급속한 발전은 아라미드 절연지와 아라미드 종이 허니콤 코어 소재 개발을 촉진했습니다.
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 지지 구조로, 항공기 및 우주선의 구조 설계에 오랫동안 사용될 것입니다.
수이인캐피탈은 앞으로도 국방 및 군수산업과 첨단 제조 분야에서 신소재의 응용 및 개발에 주력하고, 시장의 숨은 강자와 선도 기업을 발굴하며, 자본을 활용하여 국방 및 군수산업의 발전을 돕고, 국가 발전에 기여하며, 사회에 가치를 창출할 것입니다.
