나노기술 및 정책 정보

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중국 ‘중항(中航) 가오커(高科) 회사’는 중국 내에서 장기간 복합 소재 개발 및 응용을 추진해온 전문 회사임. 동 회사는 중국 국산 중형 항공기용 엔진인 CJ2000 터보팬 엔진(turbofan engine) 복합 소재 블레이드(blade) 연구개발에 성공함으로써 중국 국산 항공 엔진 발전을 위해 중요한 기술성과를 획득함. CJ2000 항공기 엔진은 중국 국산 차세대 상용(商用) 항공 엔진으로서 중국 국산 CJ1000 항공 엔진 발전형에 속하며, 중국 국산 CR929 여객기 매칭 항공 엔진이 될 것으로 전망되고 있음.

CR929 여객기는 중국과 러시아 양국이 2020년도 출시할 차세대 넓은 동체형(型) 여객기(wide-body aircrafts)로서 보잉 787, A350 등 신형 여객기와 경쟁하게 될 여객기에 속함. CR929 여객기는 더욱 우수한 경제성과 안정성을 보유해야하기 때문에 항공 엔진에 대한 요구가 더욱 높고 까다로운 상황이며, CJ2000 항공 엔진을 연구 개발할 때 이미 다양한 신기술을 사용하여 엔진 성능을 대폭 향상시켰으며, 특히 복합 소재 블레이드(blade) 개발을 추진한 상황임.

중국은 현재 중국 내 관련 연구개발 기관, 대학교, 기업체들을 조직하여 신형 항공 엔진 및 소재 개발을 추진하고 있는데 관련 내용에 따르면 중국 국산 최신형 상용(商用) 대형 컬버트(Large culvert) 블레이드(blade) 엔진인 CJ1000 항공 엔진은 티타늄 합금 펜 블레이드(Titanium alloy fan blade)를 사용하고 있는 상황인 것으로 나타났으며, 중국은 관련 연구개발 역량을 집중하여 핵심 복합 소재 연구개발을 대폭 추진하고 있으며, 중국은 현재 이미 T1000 레벨의 탄소 섬유 개발에 성공함으로써 중국 국산 복합 소재를 사용한 항공 엔진용 팬 블레이드 연구개발을 위해 탄탄한 기반을 구축한 상황임.

중국은 기존의 연구개발 성과를 활용하여 차세대 항공 엔진용 복합 소재 팬 블레이드 개발을 다음과 같은 2개 단계로 나누어 추진하고 있는데, 우선 소형 컬버트(culvert) 항공 엔진용 복합 소재 블레이드(blade) 기술 개발을 추진하고, 다음 대형 컬버트(Large culvert) 항공 엔진용 복합 소재 블레이드(blade) 개발을 추진하고 있으며, 이런 과정을 통해 중국은 CJ2000 대형 항공기용 컬버트(Large culvert) 항공 엔진에 사용될 복합 소재 블레이드(blade) 개발을 중점적으로 개발하고 있는 상황임.

CR929 여객기의 최대 이륙 무게, 여객 탑승 수는 보잉 787 여객기와 동일 수준이기 때문에 CJ2000 항공 엔진의 사이즈, 매개 변수는 미국 GE 회사의 GENX와 동일하거나 비슷한 수준에 도달해야 하는데 GENX 팬 지름은 3m에 달하고 현 스윕(Chord sweep) 형태의 블레이드를 사용하고 있으며 탄소 섬유를 이용한 강화된 에폭시 수지 복합 소재를 개발하여 이물질 충격 능력을 향상시키고 블레이드 리딩 에지(leading edge)에 티타늄 합금을 사용한 상황임.

중국은 미국 GE 회사의 GENX 항공 엔진과 같은 팬 블레이드 개발을 추진하는 과정에서 여러 가지 난제에 직면하여 있는 상황이지만 중국은 관련 노력을 통해 CJ2000 항공 엔진의 팬 섹션 무게(Fan section weight)를 200kg 정도 감소시키고, 동력 전달 시스템과 케이싱(Casing) 부분을 포함하여 전체 항공 엔진 무게를 500kg 정도 감소시키고, 여객기 날개와 여객기 동체 구조면에서도 무게를 500kg 감소시킴으로써 CR929 여객기 구조 무게를 1톤 정도 감소시켜 여객기의 경제성과 안정성을 보증하고 있는 상황임.

중국은 현재 이미 CJ2000 항공 엔진용 대형 컬버트(Large culvert) 항공 엔진용 복합 소재 블레이드(blade) 기술을 보유한 상황이며, 중국의 항공 엔진용 복합 소재를 이용한 팬 블레이드의 폭넓은 응용 및 CJ2000 항공 엔진 개발은 빠른 기간 내에 현실화 될 것으로 전망되고 있음.