차세대 통신기술 5G 시대를 맞아 PI(Polyimide) 필름이 부상하고 있다.
글로벌 PI필름 시장에서는 듀폰-도레이(DuPont-Toray)가 선두를 달리고 있는 가운데 국내에서도 SKC코오롱PI, SKC 등이 5G 통신에 맞는 고기능 그레이드 개발을 서두르고 있다.
고기능 PI필름은 2020년부터 시작되는 5G 시대를 타깃으로 주목하고 있다.
PI필름, 5G 시대 맞아 시장환경 급변
PI필름을 둘러싼 시장 환경은 최근 크게 변화되고 있다.
주력 용도인 연성회로기판(FPC: Flexible Printed Circuit)용은 스마트폰에 자동차용까지 추가되며 급성장하고 있고 스마트폰의 고기능화를 타고 FPC용 뿐만 아니라 방열용 그라파이트(Graphite) 시트용 역시 증가하고 있다.
특히, OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이를 탑재한 스마트폰, 스마트폰의 무선충전 기능 유닛은 방열 니즈가 높아 수요증가를 견인하고 있다.
LiB(리튬이온전지)용 내열 테이프용도 호조를 보여 2017년 수요신장률이 10%에 가까워진 것으로 파악되고 있다.
PI필름은 2018년 이후에도 성장세를 이어나갈 것으로 예상된다.
FPC용은 시장 성장과 함께 앞으로 하이엔드제품으로 전환될 가능성이 커지고 있다.
특히, 2020년 이후에는 5G 시대가 시작되면서 5G 대응기기가 개발됨에 따라 FPC용 PI필름에도 더욱 높은 수준의 기능이 요구될 것으로 예상된다.
듀폰-도레이, 고기능 그레이드 확충
듀폰-도레이는 고기능 PI필름 공급을 확대하고 있다.
스마트폰의 고성능화에 맞추어 FPC용 수요가 증가하고 있는 초박형 타입과 저열팽창 타입의 수요를 확보하기 위한 것으로, 최근에는 고속통신에 대응이 가능한 저유전 타입도 개발해 샘플 공급하고 있다.
FPC용은 스마트폰 뿐만 아니라 자동차 탑재 분야에서도 수요가 증가하고 있으며 듀폰-도레이는 최첨단 영역에 특화된 성장전략을 펼쳐나갈 계획인 것으로 알려졌다.
듀폰-도레이가 생산하는 두께 5마이크로미터의 초박형 타입, 촌법안정성이 우수한 저열팽창 타입도 5G에 대응하기 위한 그레이드이다.
초박형 타입은 채용영역을 확대함으로써 매출이 매년 2배 성장하고 있다. 5마이크로미터 그레이드는 생산 뿐만 아니라 가공도 어려워 수요처가 편하게 가공할 수 있도록 다양한 방법을 제공하며 공급을 확대하고 있다.
저열팽창 타입은 액정TV에 채용되고 있으며 스마트폰용 도입도 시도하고 있다.
5마이크로미터 그레이드는 SKC코오롱PI도 생산을 시도하고 있으며, 저열팽창 그레이드는 도요보(Toyobo)가 2018년 유리기판과 동일한 촌법안정성을 갖춘 PI필름을 상업화함으로써 진출할 예정이다.
5G 시대에 맞추어 다양한 신제품 개발도 이루어지고 있다.
듀폰-도레이는 차별화를 위해 저유전 타입을 개발했으며 액정폴리머(LCP: Liquid Crystal Display) 필름에 가까운 저유전제품을 생산함으로써 접착층, 동박 등 FPC를 구성하는 다양한 영역에서 기능을 발휘할 것으로 기대하고 있다.
LCP필름은 스마트폰의 안테나 용도로 수요가 늘어나고 있으나 열가소성인 LCP보다 열경화성 PI를 채용하면 촌법안정성이 우수하기 때문에 저유전 PI필름의 경쟁력이 높아지고 있다.
듀폰-도레이는 범용제품을 고기능제품으로 전환함으로써 고부가가치화에 박차를 가할 예정이다.
SKC코오롱, 초박형 상업화 추진하나…
국내기업들도 세계 최초로 폴더블(Foldable) 스마트폰의 핵심 소재로 PI필름 공급을 시도하고 있으나 차질이 우려되고 있다.
삼성전자가 2019년 초 출시할 폴더블 스마트폰에 일본 Sumitomo Chemical(SCC) 기술을 적용하기로 결정했기 때문이다.
SKC와 코오롱이 합작한 SKC코오롱PI가 일본기술 추격에 나섰지만 아직 기술력에 미치지 못하는 것으로 평가되고 있다.
삼성전자 관계자는 “2019년 말 출시 예정인 폴더블 스마트폰에 국내기업이 생산하는 PI필름을 탑재하지 않을 것”이라며 “SCC가 개발한 PI필름을 적용할 계획”이라고 밝혔다.
PI필름은 스마트폰 유리를 플래스틱으로 대체하는 차세대 기술로 SKC와 코오롱이 각각 개발에 나섰지만 개발이 지연되자 10년 전 SKC코오롱PI를 합작 설립해 기술협력에 들어갔으나 핵심기술은 끝까지 공유하지 못해 고기능 그레이드 개발에 실패한 것으로 알려졌다.
SKC는 투명 PI필름 기술개발이 늦어 2019년에야 대량 생산이 가능하고, 코오롱은 코오롱인더스트리를 통해 투명 PI필름 기술개발에 성공했지만 필름의 내구성을 좌우하는 코팅 기술을 확보하지 못한 것으로 알려졌다.
SKC가 확보한 코팅 기술을 이전받지 못했기 때문으로, 코오롱은 2016년 8월 설비투자에 나서 2018년 초 완공했지만 삼성전자의 승인을 받지 못하고 있다.
SKC는 800억원을 투입해 고경도 코팅 등 필름 가공기술을 확보했지만 최근에야 투명 PI필름 생산에 돌입했고 대량 생산은 설비투자가 필요하기 때문에 2019년 10월 이후 가능할 것으로 예상하고 있다.
SKC, 투명 PI필름 일관생산체제 구축
SKC(대표 이완재)는 투명 PI필름 일괄생산체제를 구축할 계획이다.
SKC는 2018년 6월 필름가공 전문 자회사인 SKC하이테크&마케팅(대표 김희수)과 함께 SKC 진천공장에서 SKC 투명PI필름 양산·가공 착공식을 개최했다.
SKC는 2017년 12월 SKC하이테크&마케팅과 함께 약 850억원을 투명PI필름 사업에 투자하기로 결정한 바 있으며, 2019년 상반기에 신규 설비를 도입해 10월 이후 상업화를 목표로 일괄생산체제 구축을 추진하고 있다.
투명 PI필름은 유리처럼 표면이 딱딱하지만 잘 접히는 특성 때문에 폴더블 또는 롤러블(Rollable) 디바이스에 탑재되는 차세대 디스플레이의 핵심 소재로 평가되고 있다.
SKC 관계자는 “투명 PI필름의 일괄생산체제를 구축하는 곳은 SKC가 유일하다”면서 “원단 생산기능과 코팅기능을 한 공간에서 실행함으로써 수요처 대응이 빨라지고 품질관리도 용이할 수 있다”고 강조했다.
SKC는 투명 PI필름 소재 연구개발(R&D) 인력 및 코팅·가공 전문가 영입도 추진하고 있다.
SKC는 투명 PI필름의 전 단계인 유색 PI필름 양산 경험도 보유하고 있어 투명 PI필름 제조공정을 유색 PI 필름과 동일하게 고안해 양산 초기의 시행착오를 최소화할 방침이다.
투명 PI필름은 깨지지 않는 특성 때문에 스마트폰 액정의 커버, 터치스크린 패널, 박막 태양광 기판 등으로 용도가 확대되고 있다.
SKC하이테크&마케팅은 2004년 SKC가 미디어 사업을 중단하면서 필름가공 사업을 영위하기 위해 설립했고 2007년 미국 Rohm & Haas(R&H)와 합작투자로 전환했으며 2017년 7월 R&H 지분 51%를 인수함으로써 SKC의 100% 자회사로 편입됐다.
SKC와 SKC하이테크&마케팅은 2019년 하반기 가동을 목표로 진천에 필름 양산설비를 건설하고 있으며, SKC가 생산한 베이스필름을 공급받아 SKC하이테크&마케팅이 가공하게 된다.
SKC하이테크&마케팅은 모바일기기에 사용되는 비산 방지 데커레이션 필름 시장에서 세계 1위를 달리고 있고, LCD· OLED 컬러필터에 들어가는 밀 베이스와 실리콘(Silicone) 이형필름도 인기를 끌고 있다.
전문가들은 투명 PI필름 시장이 2023년경 1조2000억원에 달할 것으로 예측하고 있다.
시장조사기관 UBI는 폴더블 스마트폰 시장이 2022년 5600만대로 성장할 것으로 전망하고 있다.
투명 PI필름이 유리 커버와 터치스크린 패널을 대체하면 2023년 1조2000억원 시장을 형성할 것으로 예상된다.
PI, 투명 그레이드 시장 급성장
글로벌 내열 및 투명·광학 폴리머 시장은 2022년 6조6590억엔(약 70조원)으로 2017년에 비해 18.8% 성장할 것으로 예상된다.
특히, 접을 수 있는 폴더블 타입의 디스플레이가 생산되면서 투명 PI 수요가 급신장하고 있으며 특수 PC(Polycarbonate)도 광학렌즈용 수요 증가에 힘입어 대폭 늘어날 것으로 예측되고 있다.
Fuji Chimera Research가 내열성, 투명·광학특성을 중심으로 채용되는 폴리머 35개 품목과 필러 등을 추가해 특성을 향상시킨 특수 컴파운드 6개 품목을 대상으로 시장조사를 실시한 결과 35개 품목은 2018년 시장규모가 5조8697억엔으로 2017년에 비해 4.7% 확대될 것으로 예상되고 있다.
건축자재, 잡화·생활용품, 가전제품 등 범용의 신흥국 수출이 꾸준히 증가하고 있고 자동차 생산이 호조를 보이고 있기 때문이다.
폴리머는 성형 후 형상 자유도가 높고 경량성, 양산성이 뛰어나 자동차, 광학 분야 등에서 유리 및 금속 대체소재로 채용이 확대되고 있으며 세계시장은 2022년 6조5000억엔을 돌파할 것으로 예상되고 있다.
투명 PI는 내열성, 기계적 특성, 전기특성이 뛰어나 디스플레이 커버필름, 센서기판필름, OLED 조명, FPC, 태양전지용을 중심으로 샘플 출하가 이루어지고 있다.
2019년 이후에는 투명 PI가 커버시트에 채용되는 폴더블형 디스플레이가 양산됨에 따라 시장이 급속도로 성장해 2022년 시장규모가 800억원에 달할 것으로 예상되고 있다.
앞으로는 투명 PI필름 양산화로 코스트다운이 이루어져 유기박막 태양전지, OLED 조명 등에도 채용될 것으로 기대되고 있다.
특수 PC는 광학렌즈를 중심으로 광디스크, 광학필름용으로 투입되고 있으며 2017년에 이어 2018년에도 대폭 성장할 것으로 예상되고 있다.
모바일기기에 듀얼카메라가 탑재되고 안면인식 시스템이 도입됨에 따라 단말기 대당 투입되는 렌즈 유닛수가 증가하고 있으며 렌즈 사용량도 고정밀화 니즈에 따라 유닛당 4장에서 6-7장으로 늘어나고 있기 때문이다.
자동차 탑재 카메라, 감시카메라, HMD(Head Mounted Display) 등 VR(가상현실)용 렌즈도 수요가 신장해 2022년 347억엔으로 2017년에 비해 무려 87.6% 폭증할 것으로 예측되고 있다.
PPS(Polyphenylene Sulfide) 컴파운드는 자동차용을 중심으로 2018년 870억엔에서 2022년 1120억엔으로 확대될 것으로 예상되고 있다.
자동차는 경량화를 목적으로 금속소재를 수지로 대체하고 있으며, 특히 EV(전기자동차), PHV(플러그인하이브리드자동차), HV(하이브리드자동차) 등 친환경 자동차 생산이 확대되고 있다.
