UV경화수지(Ultraviolet Durcissement Resin)는 친환경·고기능성을 바탕으로 수요가 증가하고 있다.
UV경화수지는 용제를 사용하지 않는 친환경제품으로 자외선을 이용해 액상물질을 고체화시킴으로써 건조시간이 짧고 생산성이 우수해 전자기기, 인쇄, 코팅, 의료, 미용 등 다양한 분야에 적용되고 있다.
도료, 잉크, 접착제 등 용제 베이스 화학제품은 주로 자연건조, 열건조를 통해 경화하지만 UV경화제품은 자외선을 통한 경화로 에너지 절감에 기여하고 있다.
UV경화수지 시장규모는 2014년 기준 글로벌 2조4000억원, 국내 3000억원으로 추산되며 환경규제가 강화됨에 따라 기존의 용제형을 대체할 것으로 예상된다.
UV경화기기의 기능성이 향상되고 소형화됨에 따라 UV경화수지의 품질도 지속적으로 향상되고 있다.
친환경제품으로 성장 잠재력 높아…
UV경화수지는 경화가 완료된 중합체로 생산성, 친환경성이 우수해 성장 잠재력이 높은 것으로 판단된다.
UV경화는 희석제인 모노머(Monomer)와 중간체인 올리고머(Oligomer)를 자외선과 광중합개시제를 이용해 경화시킴으로써 폴리머(Polymer) 형태의 중합체로 만드는 반응을 가리킨다.
경화기기가 차지하는 공간이 작고 열을 직접 가하지 않아 에너지를 절약할 수 있으며 무용제 타입의 도료, 접착제, 잉크 등을 생산함으로써 VOCs(휘발성 유기화합물) 감축에도 기여하고 있다.
또 자외선을 이용해 경화함에 따라 짧은 시간에 건조작업을 마칠 수 있어 생산성이 우수한 것으로 평가되고 있다.
시장 관계자는 “UV경화수지는 용제 기반 시스템의 대체소재로 VOCs 절감, 빠른 경화에 따른 생산성 향상, 에너지 효율성 제고 등 장점이 많다”며 “친환경적이고 생산성이 높아 성장 잠재력이 높다”고 밝혔다.
UV경화수지는 올리고머, 모노머, 광중합개시제, 첨가제 등으로 구성된다.
올리고머 및 모노머는 1기압, 25℃의 조건에서 액체상태로 존재하지만 자외선을 통해 고체상태인 폴리머로 변화시키면 다양한 형태로 가공할 수 있고 저온에서도 경화가 가능한 것으로 나타나고 있다.
이에 따라 열가소성 플래스틱, 목재, 종이 등 열에 따라 변형될 우려가 있는 소재의 적용에 유리한 것으로 나타나고 있다.
올리고머는 분자 구조에 따라 폴리에스테르(Polyester)계, 에폭시(Epoxy)계, 우레탄(Urethane)계, 폴리에테르(Polyether)계, 폴리아크릴아마이드(Polyacrylamide)계 등의 아크릴레이트(Acrylates)로 분류되고 있다.
중합반응에 따른 고분자 결합을 통해 경화 피막을 형성하는 주요 성분으로 UV경화수지의 물성을 크게 좌우하고 있다.
모노머는 반응성 올리고머의 가교제, 희석제로서 올리고머가 경화 피막을 형성하도록 돕는 원료로 사용되고 있다.
광중합 개시제는 올리고머, 모노머의 경화가 가능하게 하는 물질로 자외선을 흡수해 라디칼 혹은 양이온을 생성함으로써 중합을 개시하는 역할을 담당하고 있다.
첨가제는 용도에 따라 광증감제, 착색제, 증점제, 중합금지제 등이 투입되고 있고 수요기업의 요구 및 용도에 따라 수지에 특별한 기능성을 부여하고 있다.
시장 관계자는 “UV경화수지는 열경화제품과 경쟁이 가속화되고 있다”며 “건조공정을 단축할 수 있고 친환경적이기 때문에 적용분야가 점차 확대될 것”이라고 주장했다.
미원스페셜티케미칼, 국내시장 주도
UV경화수지 시장은 미원스페셜티케미칼이 주도하고 있다.
미원은 UV경화에 사용되는 핵심 원료인 모노머, 올리고머, 광개시제, 파우더코팅 첨가제 등을 생산하고 있다.
PVC(Polyvinyl Chloride) 상업재용, 목공용에 집중하고 있으며 잉크 및 휴대폰의 외장코팅, 디스플레이의 핵심 소재의 각종 필름코팅 등 다양한 용도로 공급하고 있다.
미원스페셜티케미칼은 UV경화수지 생산능력이 4만9500톤으로 2015년에는 4만2461톤을 생산해 가동률이 85.8%로 양호한 수준을 기록했으며 해외 및 내수 거래처에 직판하고 나머지는 상사를 통해 유통하고 있다.
국내에서는 LG전자, 코오롱인더스트리에게 공급했으며 Toyo Chemical 등에 수출한 것으로 파악되고 있다.
미원스페셜티케미칼은 매출이 2013년 2633억4286만원, 2014년 2379억4134만원, 2015년 2074억4231만원으로 감소세를 기록했다.
영업이익도 2013년 382억3800만원에서 2014년 333억9775만원으로 줄어들었으나 2015년 369억126만원까지 회복했고 영업이익률은 2013-2014년 14.0% 수준에서 2015년 17.8%로 크게 향상됐다.
시장 관계자는 “UV경화수지는 도료, 접착제, 잉크 등을 생산하는데 주로 사용된다”며 “국내시장은 성장세가 크지 않지만 글로벌 수요가 꾸준히 신장할 것”이라고 밝혔다.
UV경화수지 평균가격은 kg당 2013년 5527원, 2014년 5129원, 2015년 4725원으로 산(Acid) 등 원료가격의 하락에 따라 감소세를 나타내고 있다.
KPX그린케미칼, UV모노머 증설
KPX그린케미칼은 아크릴레이트 모노머(Acrylate Monomer)를 증설해 UV경화수지에 신규 진입했다.
아크릴레이트 모노머는 UV경화수지 제조에 사용되는 핵심 원료로 알코올(Alcohol)의 말단(R-OH)에 아크릴산(Acrylic Acid)을 중합 반응시켜 생산하고 있다.
장치산업으로 초기에 대규모 시설투자가 요구되지만 광학제품, 목재 코팅, 잉크 및 도료 제조공정 등 다양한 분야에서 수요가 증가하고 있다.
KPX그린케미칼은 590억원을 투자해 2015년 5월 아크릴레이트 모노머 2만톤 생산공장을 준공하고 7월부터 상업가동을 본격화하고 있다.
아크릴레이트 모노머의 내수가격은 톤당 581만3000원, 수출가격은 387만원 수준으로 나타나고 있으며 최근에는 모노머 시장경쟁이 치열해 고기능성 모노머 개발에 집중하고 있다.
KPX그린케미칼은 상업생산 이후 2개월 동안 아크릴레이트 모노머의 총 매출액이 16억8700만원을 기록했고 내수가 11억8000만원, 수출은 5억700만원으로 나타났다.
시장 관계자는 “아크릴레이트 모노머는 광학필름 및 플래스틱 코팅 분야에 적용이 확대되고 있다”며 “글로벌 경쟁이 과열돼 시장성장이 가파르지 않지만 수요가 꾸준할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
UV경화기기 발전속도에 따라…
UV경화수지는 UV경화기기의 기능 향상에 따라 부가가치가 높아지고 있다.
UV경화 기술은 개발 초기 고압의 수은 램프를 사용했으나 이후 메탈 할라이드(Halide) 램프가 보급돼 현재까지 채용비중이 높은 것으로 파악되고 있다.
1980년대 이후 광학·전기부품 조립 공정에서 UV경화 접착제의 도입이 활성화되면서 초고압 수은 램프, 수은 크세논(Xenon) 램프 등이 사용됐으나 2005년 이후부터는 LED (Light Emitting Diode) 기반의 UV경화기기인 UV-LED가 주목되고 있다.
UV-LED는 365-405나노미터 파장대의 고출력이 가능하고 친환경성을 인정받아 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 수은 크세논 램프의 대체기술로 부상하고 있다.
기존의 UV경화기기들은 수은 규제강화 등 환경문제로 난항을 겪고 있는 반면 UV-LED는 에너지 저감을 실현하고 설비 수명도 길어 R&D(연구개발)가 활발히 진행되고 있다.
UV-LED는 고가의 광원으로 일부 한정된 용도에만 사용돼 수요가 신장하지 못했으나 글로벌 신규진입이 가속화됨에 따라 가격이 하락해 보급이 확대되고 있는 것으로 파악된다.
기존의 램프보다 가격 대비 기능성이 우수한 설비로 인식됨에 따라 채용이 더욱 늘어나고 있고 글로벌기업들의 관심도 높아지고 있다. 또 기존의 램프 설비와 달리 소형화가 가능해 공간 확보에 용이하고 섬세함이 요구되는 작업에도 유리한 것으로 파악되고 있다.
시장 관계자는 “UV경화수지는 경화기기의 특성과 성능에 따라 물성이 좌우된다”며 “UV경화기기의 광원이 발달함에 따라 UV경화수지의 물성도 함께 발달해 용도 다변화가 가능해져 수요가 증가하고 있다”고 밝혔다.
UV도료, 생산성·기능성 향상으로…
UV도료는 열변형이 쉬운 목재, 플래스틱, 제지, PVC 등에 주로 사용되고 있다.
광택 및 경도, 내약품성, 내오염성 등 도막의 물성이 기존의 용제형 도료에 비해 우수하며 경화속도가 빨라 짧은 시간에도 대량의 도장이 가능한 것으로 나타나고 있다.
도장 대상인 소지의 표면에 점조한 액체 조성물을 10-50마이크로미터 두께로 도포하고 조사장치를 통해 UV광을 조사하면 고속으로 경화돼 도막이 형성된다.
자외선 조사장치의 광원은 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, UV-LED가 사용되며 소지에 따라 UV 조사량, 조사 면적, 조사 분포 등 다양한 조건의 최적화가 요구되고 있다.
UV도료는 PVC, 목공용으로 60-70%가 투입되고 있고 무용제 타입이 주류를 이루고 있으나 용도에 따라 용제가 투입된 타입도 일부 생산되고 있다.
올리고머, 모노머 등 원료는 중국산도 일부 채용하고 있으나 품질차이가 있어 국산을 선호하는 것으로 나타나고 있다.
UV도료는 일반도료에 비해 고가제품이고 자외선을 통해 경화됨에 따라 유색 코팅 안료가 다양하지 못해 색감 표현에 한계가 있는 것으로 나타나고 있다. 또 요철을 보유한 소지에서는 자외선 조사량을 고르게 하기가 어려워 완전한 경화작업을 실시하는 것이 극복과제로 인식되고 있다.
시장 관계자는 “UV도료는 여러 한계점에도 적용 가능한 분야가 다양해 신규수요 개발에 따라 지속적인 성장이 기대된다”고 밝혔다.
잉크용 정체에 접착제용 부상
UV잉크는 인쇄산업의 침체로 성장이 정체되고 있다.
UV잉크는 기존의 용제형 잉크를 대체하며 시장규모가 확대될 것으로 예상됐으나 IT기술의 발달로 인쇄산업 부진이 장기화돼 수요 신장이 저해되고 있다
잉크시장은 경쟁이 과열됨에 따라 제조코스트에 민감해 올리고머, 모노머, 광개시제 등 UV경화수지 원료들을 저렴한 중국산으로 대체하고 있는 것으로 파악된다.
시장 관계자는 “글로벌 제조업 경기가 어렵고 국내 인쇄시장이 포화상태에 접어들어 UV잉크 수요가 크게 확대되지 못하고 있다”며 “그러나 친환경성이 높아 용제형 잉크보다는 전망이 밝다”고 강조했다.
최근에는 UV접착제가 가전제품, 휴대폰 액정 필름의 코팅소재, LCD(Liquid Crystal Display) 등의 디스플레이 소재로도 적용되고 있다.
휴대폰, 태블릿 등에 사용되는 액정 필름은 UV경화를 통해 접착하면 생산성이 향상되고 필름의 박막화가 가능해 고부가가치를 실현할 수 있는 것으로 나타나고 있다.
UV-LED 개발이 활발해짐에 따라 UV경화기기의 소형화가 가능해지면서 휴대용 기기에 사용되는 UV접착 및 코팅소재의 수요가 증가할 것으로 예상되고 있다. <정현섭 기자: jhs@chemlocus.com>
