탄소복합소재를 통한 대한민국의 미래 산업 대전환

김태철
한국탄소산업진흥협회 부회장/공학박사
본지 ESG 전문기자

강철보다 10배나 단단하면서도 무게는 4분의 1에 불과한 '꿈의 소재' 탄소섬유는 이제 단순한 신소재를 넘어 국가의 미래 경쟁력을 결정짓는 핵심 전략 자산이 되었다. 우주·항공, 방산, 모빌리티, 에너지 등 첨단 산업의 가치사슬 전반에서 탄소 소재의 중요성이 날로 커지고 있다. 첨단분야, 방산분야, 재생에너지분야 글로벌시장은 이미 소리 없는‘소재 전쟁' 중이다. 대한민국이 이 경쟁에서 퍼스트무버로 도약하기 위해 나아가야 할 발전 방향을 짚어보고자 한다. 대한민국의 탄소산업은 5대 핵심 수요산업이라고 정한 바가 있다. 항공·우주·방산분야로 우주발사체 핵심 소재 등, 에너지·환경분야로 수소 저장 탱크, 풍력 발전기 블레이드 등, 모빌리티 분야로 전기·수소차 경량화 부품, 도심항공모빌리티(UAM), 로봇 등, 건축·토목 분야로 건설 자재 및 구조물 보수·보강재 등, 마지막으로 레저·스포츠 분야로 골프 샤프트, 낚싯대, 자전거 프레임 등이다.

현재 글로벌 탄소 산업은 미국, EU, 일본 등 주요 선진국이 주도하고 있다. 미국과 EU는 풍부한 항공·우주 및 방산 수요를 기반으로 고성능 제품 시장을 선점하고 있다. 특히 고도의 기술력이 요구되는 항공·우주용 탄소복합재 분야에서 미국과 EU의 경쟁력은 세계 최고 수준으로 평가 받고 있다. 주목할 점은 중국의 급격한 부상이다. 중국은 국가 주도의 대규모 투자와 넓은 수요 시장을 바탕으로 레저·스포츠용 제품 등에서 이미 높은 영업이익률(20% 상회)을 기록하며 경쟁력을 강화하고 상황이다. 중국의 매출액 대비 R&D 투자 비중은 4.33%로 주요국 중 가장 높은 수준이며, 이는 한국(1.58%)에 비해 월등히 높다. 이러한 선진국의 기술 독점과 신흥국의 추격 사이에서 대한민국은 기술 자립화라는 중대한 과제에 직면해 있는 것이 현실이다. 이제부터 우리는 기회와 강점을 위주로 목표와 전략을 전문가들과 함께 수립해야 할 시점이 온 것이다.

대한민국의 탄소 산업 종합 경쟁력(61.9점)은 아직 선도국인 EU(89.1점)나 미국(87.9점)에 비해 열위에 있는 것이 사실이다. 특히 고성능 탄소섬유 소재와 핵심 성형·가공 장비의 수입 의존도가 높아 조달 부문의 경쟁력이 취약한 점이 개선해야 할 숙제로 꼽힌다. 하지만 희망적인 지표도 분명하게 있다. 한국은 R&D 설계 부문에서 상대적으로 높은 역량을 보유하고 있으며, 특히 수소연료탱크용 탄소복합재 분야에서는 현대차와 같은 세계적인 수요 기업을 보유하고 있어 중국을 앞서는 경쟁력을 나타내고 있다. 산업에서 수요가 확보되어 있다는 것은 매우 중요하다. 작금의 상황은 R&D를 마치면 제품의 수요가 없어 사장이 되는 사례가 비일비재했다. 그러나 지금의 상황은 터닝포인트의 변화가 생기고 있다. 또한, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 관련 글로벌 특허 출원 순위에서 현대자동차는 미국의 보잉(243건)에 이어 세계 2위(177건)를 기록하며 기술력을 입증하고 있다. 그리고 그들은 수소승용차, 상용차에서 수소저장장치의 수요를 만들고 있다. 뿐만 아니라 다양한 모빌리티에도 수소장치와 그에 따른 수소스테이션과 수소이동탱크를 필요로 하고 있다.

대한민국은 '2030년 탄소 소재 융·복합 산업 3대 강국' 도약을 목표로 원대한 여정을 시작해 보자. 이를 실현하기 위한 구체적인 발전 방향은 다음과 같다.
첫째, 생태계 확장을 통한 규모의 경제 달성이다. 정부는 2030년까지 탄소 전문기업을 1,600개 이상 육성하고, 매출 50조원, 수출 10조원을 달성하겠다는 계획이다. 이를 위해 항공·우주, 에너지, 모빌리티 등 5대 핵심 수요 산업을 중심으로 300개 이상의 실증 프로젝트를 추진하여 초기 시장을 창출해야 한다.
둘째, 지역 특화 클러스터 기반의 '첨단 산업 심장' 구축이다. 전북 새만금은 그 중심에 서 있다. 현대차그룹은 새만금에 약 9조 원을 투자하여 로봇, 수소, AI 데이터센터가 융합된 혁신 거점을 조성하기로 했다. 이는 약 16조 원의 경제 유발 효과와 7만여 명의 고용 창출을 가져올 역사적인 투자이다. 전주를 중심으로 한 효성첨단소재의 탄소섬유 생산 라인 증설과 새만금의 미래 모빌리티 인프라가 결합할 때, 대한민국은 세계에서 가장 역동적인 탄소 산업 생태계를 갖게 될 것이다. 무주에 로템은 어떠한가? 대한민국 탄소산업의 개척자이셨던 강신재 교수가 작금의 상황을 보셨다면 얼마나 기뻐하셨을까?
셋째, 기술 자립화와 지속가능한 첨단기술 경쟁력 확보이다. 글로벌리더들과의 전략적 협력을 통해 기술 격차를 줄이는 동시에, 자체적으로 생산 단가 절감 및 공정 혁신 기술을 확보해야 한다. 특히 전 세계적인 탄소섬유 생산기술과 성형기술을 선제적으로 확보함으로써 친환경성과 경제성을 동시에 잡는 전략이 필요하다.

필자는 대한민국 탄소산업을 주도한 공공기관에서 20년 가까이 근무한 경험으로 작금에 와서 탄소메인사업으로 방산제품, 해상풍력발전기, 수소저장탱크를 함께 개선하고 혁신된 기술개발이 필요하다. 사업으로 드론을 포함한 무인항공기, 스포츠 레저, 발열기기를 글로벌시장을 겨냥하여 추진하였으면 한다. 탄소 산업은 단순히 새로운 소재를 만드는 것을 넘어, Co2와 C가 만나서 현시대가 요구하고 필요로 하는 것을 수요를 만드는 시대가 왔다. RE100이 돈이고 바람과 태양이 그리고 파도가 돈인 세상이 온 것이다. 탄소산업의 타이밍이 온 것이다. 자동차 산업의 전동화, 항공·우주의 국산화, 에너지의 수소화 등 대한민국 산업 전반을 재설계하는 대전환의 시간이다. 대기업과 중견기업, 창업기업과 대학과 연구소가 함께 하여 방산분야, 해상풍력발전기 분야, 수소카트리지 분야에 예타사업으로 미래를 선도할 실용화사업에 투자해보자. 레저·스포츠분야, 무인항공기·드론분야 그리고 탄소발열 분야에 시제품제작 지원사업과 글로벌 마케팅지원에 과감하게 기업지원사업을 만들어 기업들을 도와 효과를 내 보자. 이제 우리는 선진국을 뒤쫓는 추격자에서 시장을 선도하는 ‘퍼스트 무버'로 체질을 과감하게 적극적으로 개선해야 한다. 정부가 의지를 가진 제도 개선과 인프라 지원, 기업의 끊임없는 기술 혁신, 그리고 지역 클러스터의 시너지가 하나로 모일 때, 대한민국은 탄소 소재를 통해 세계 무대에서 당당히 승리할 것이다. 방산과 수소산업을 중심으로 다양한 프리프레그를 개발하여 대만처럼 글로벌마케팅 해 보자. 꿈의 소재 탄소가 그려낼 대한민국의 미래가 바로 이곳, 우리 곁에서 시작되고 있다. 세계가 부러워할 탄소밸리를 새만금지역과 전북 서해안지역과 전주 주위에 만들어 보자.
개척자가 꿈꾸웠던 탄소밸리에 이제는 타 지역의 대학생들이 몰려드는 꿈을 그리고 대한민국의 진보된 기술로 제작된 수소항공기로 전세계를 누비는 날이 오리라 확신하며 대한민국 100년 먹거리 미래첨단산업을 만들어 가보자.

필자는 2015년 제70차 UN총회에서 세계 인류가 2030년까지로 달성하기로 약속한 지속가능발전목표 (Sustainable Development Goals)에 초점을 두고 쓴 글이다. 지속가능발전목표(SDGs)의 관점에서 볼 때, 탄소산업은 원소재, 부품, 완제품의 단계별 여러 전문 인력이 필요하다. (SDGs 8: 좋은 일자리와 경제성장) 전문인력 양성으로 경제성장은 필연적이다. 탄소복합소재산업처럼 지역경제를 지속가능하게 만들어 줄 산업이 필요하다 (SDGs 9: 산업의 성장과 혁신활성화) 만들어진 산업생태계로 지속가능한 산업성장을 필연적으로 만든다. 미래의 첨단산업은 창의적이고 혁신적으로 발전하면서 지속가능의 원천이 된다. 이는 SDGs 12(지속 가능한 소비와 생산) 다음 세대에게 온전히 전달하겠다는 약속인 것이다. SGDs을 기본으로 한 기관을 운영하는 것은 기관들을 기업성과 공익성을 조화 시키게 만든다. 무엇보다 책임감과 청렴한 픔성을 가지고 대한민국과 세상이 원하는 인재상을 충분하게 만들어 글로벌 탄소밸리를 만드는 코디네이터의 역할을 충분하게 수행하고도 남을 역량 있는 전문가를 양성해 낸다.

전라매일관리자 기자 / jlmi1400@hanmail.net

입력 : 2026년 03월 18일