화학저널

일본 정부가 2019년 7월4일 강제징용 배상 판결에 대한 보복으로 반도체·디스플레이 소재 3개에 대한 한국수출 규제 조지를 시행하면서 폴리이미드(Polyimide) 필름에 대한 관심이 높아지고 있다.
일본 정부는 한국에 대한 수출정책을 수정해 TV·스마트폰용 OLED(Organic Light Emitting Diode) 소재로 사용되는 불소(Fluorine)계 폴리이미드와 반도체용 포토레지스트(Photoresist), 에칭(Etching) 가스 등 3개 화학제품에 대한 한국수출 규제를 7월4일부터 시행한다고 7월1일 발표했다.
규제 내용은 대상제품을 화이트리스트(White List)에서 제외하겠다는 것으로, 일본기업들은 한국에 수출할 때마다 계약건별로 일본 정부의 허가를 받아야 한다. 허가신청과 심사에 90일 가량 걸리는 것을 감안하면 수급 차질이 불가피할 것으로 예상된다.
특히, 불소계 PI필름과 포토레지스트는 글로벌 생산량의 90%, 에칭가스는 약 70%를 일본이 공급하고 있고 국내 반도체 및 디스플레이 생산기업 대부분이 일본산 수입에 의존하고 있다.

PI, 일본산 수입의존도 94% 달해
일본 정부의 반도체·디스플레이 소재에 대한 한국수출 규제에 따라 국내 관련기업들은 비상이 걸린 상태이다.
일본산에 대한 수입의존도가 자나치게 높고 대체제품을 찾기도 어렵기 때문이다.
한국무역협회에 따르면, 반도체용 포토레지스트는 일본산 수입의존도가 91.9%, 에칭가스는 43.9%, OLED용 불소계 폴리이미드는 93.7%에 달하고 있다.
에칭가스는 일본산 수입의존도가 2010년 72.2%에서 2019년 1-5월 43.9%로 낮아진 반면 포토레지스트는 95.5%에서 91.9%로, 불소계 폴리이미드는 97.7%에서 93.7%로 약간 낮아졌지만 여전히 높은 수준을 유지하고 있다.
2019년 1-4월 일본의 포토레지스트 한국수출 비중은 엔화 기준으로 11.6%, 에칭가스는 85.9%, 불소계 폴리이미드는 22.5%로 상당한 차이를 나타냈다.
2019년 1분기 국내 반도체기업의 생산설비 점유율은 D램 및 낸드플래시를 기준으로 삼성전자가 64%, SK하이닉스는 43%를 차지했다.
불소계 폴리이미드는 폴더블(Foldable) 디스플레이용 투명필름의 원료로 삼성전자는 폴더블폰 갤럭시 폴드에 일본 스미토모케미칼(Sumitomo Chemical) 공급제품을 채용했다. 
삼성전자는 폴더블폰 수십만대 생산을 마치고 2개월 상당의 재고를 쌓아놓고 있지만 일본 정부의 수출제재가 본격화되면 생산에 차질을 가능성이 제기되고 있다. 
화웨이(Huawei), 샤오미(Xiaomi), 모토로라(Motorola) 등이 코오롱인더스트리 생산 소재를 공급받아 폴더블폰을 생산하거나 출시를 준비하고 있으나 삼성전자가 당장 채용하기는 힘든 것으로 판단되고 있다. 적용시험 등 테스트가 필요할 뿐만 아니라 품질수준도 다르기 때문이다.

폴더블 스마트폰 이어 자동차까지…
삼성전자와 중국기업들이 폴더블 스마트폰 개발을 본격화하며 PI 필름 시장 성장이 기대되고 있다.
폴더블 스마트폰은 터치패널 표면에 사용하는 커버필름과 손가락의 움직음을 감지하는 터치센서 필름, 필름 기판 등 필름 부재를 채용하고 있다.
플렉서블(Flexible) 필름 부재에 요구되는 것은 스마트폰용 OLED 디스플레이 분야에만 적용되고 끝나는 것이 아니며 자동차 사이드미러 등을 카메라와 모니터로 변경한 미러리스 자동차 등에도 투입이 가능할 것으로 전망된다.
앞으로 구부러지는 디스플레이 수요가 본격화되면 필름 부재가 투입될 영역이 점차 확대될 것으로 예상되고 있다.
자율주행 기술 발전과 카셰어링 보급 등으로 자동차 내부 공간에 높은 디자인성을 추구하는 흐름이 확대되고 있으며 곡면이나 물결형 등 모양을 갖춘 자동차용 디스플레이 시장도 성장할 것으로 파악되고 있다.
디지털 사이니지도 유망 분야도 주목받고 있다.

SKC·코오롱 합작투자 동시에 경쟁대열
국내에서는 SKC, 코오롱인더스트리 그리고 SKC와 코오롱인더스트리가 합작 설립한 SKC코오롱PI가 투명제품을 중심으로 PI필름 생산 경쟁을 펼치고 있다.
코오롱인더스트리는 2018년 구미공장에서 투명 PI필름 양산에 성공했으며, SKC는 우선 SKC코오롱PI 생산설비를 통해 투명필름을 상업화한 후 진천 소재 자사공장에서도 2019년 10월까지 상업화를 추진할 예정이다.
코오롱인더스트리가 생산하는 PI필름 브랜드 CPI는 전자기기 화면보호용으로 활용이 가능한 투명(Colorless) 필름으로, 폴더블 스마트폰 등 강화유리를 사용할 수 없는 신개념 스마트폰 디스플레이에 투입이 가능할 것으로 기대되고 있다.
2006년부터 연구개발(R&D)을 진행함으로써 2010년 시험 생산에 돌입했으며 투명필름으로는 세계 최초로 양산화에 성공하며 시장의 관심을 모았다. 
코오롱인더스트리는 CPI를 삼성전자가 2019년 출시할 첫 폴더블 스마트폰에 투입할 수 있을 것으로 기대하면서 최초 납품 후 수요 증가까지 감안해 No.2, No.3 생산라인 증설을 계획했다.
하지만, 삼성전자의 폴더블 스마트폰 출시 일정이 계속 연기된 가운데 삼성전자가 일본 스미토모케미칼 생산제품을 채용함으로써 납품 기회를 놓친 것으로 파악된다.
스미토모케미칼은 100% 자회사인 동우화인켐과 협력해 CPI필름 코팅 작업을 진행하며 타이완기업으로부터 베이스 필름을 아웃소싱하고 있으며 파일럿 플랜트를 개조함으로써 삼성전자의 필요물량을 전량 공급하고 있다.
코오롱은 최근 모토로라의 폴더블 스마트폰 공급을 확정해 수익성 개선을 기대하고 있다.
SKC는 SKC코오롱PI를 통해 PI필름을 생산하는 한편 자체생산도 검토하고 있다.
SKC코오롱PI는 현재 유색 PI필름을 스마트폰용 연성인쇄회로기판(FPCB), MLCC(적층세라믹컨덴서), 반도체, 플렉서블 OLED 등에 투입하고 있으며 투명필름 공급을 계속 시도하고 있는 것으로 알려졌다.
SKC는 2017년 말부터 진천공장에 총 680억원을 투입해 투명 PI필름 양산라인 건설을 추진하고 있으며, 100% 자회사인 SKC하이테크앤마케팅도 170억원을 들여 중국공장에 투명 PI필름 생산설비를 건설할 계획이다.
생산제품은 플렉서블 디바이스의 커버 글래스 대체소재로 공급할 예정이며, 경쟁기업 생산제품에 비해 투명도가 높아 폴더블, 롤러블(Rollable) 디스플레이 시장에도 적합할 것으로 기대되고 있다.
다만, SKC는 경쟁기업에 비해 시장 진출이 늦어 경쟁력이 의문시되고 있다.
LG화학도 PI필름 시장 진출 의사를 밝힌 상황이며, SK이노베이션은 2019년 자체 개발한 브랜드인 플렉서블 커버윈도(FCW) 플랜트를 대전 기술 혁신연구원에 마련해 4월부터 본격 가동한 후 10월에는 상업가동을 목표로 증평공장에 400억원을 투자해 신규공장을 건설할 방침이다.

듀폰, 5G 시대 대응해 생산 확대한다!
듀폰(DuPont)은 PI필름 등 첨단기술 분야에 대한 투자를 적극화하고 있다.
듀폰은 5G 시대의 도래, 인공지능(AI) 활용 등을 타고 미래 전자소재 시장이 변화할 것이라는 예측 아래 관련 소재 공급 확충을 위해 2억2000만달러를 투입하기로 결정했다.
미국 오하이오 서클빌(Circleville)에 신규 생산기지를 건설할 예정이며 2021년경 상업가동이 가능할 것으로 예상하고 있다.
신규 생산기지에서는 PI필름 브랜드 Kapton과 플렉서블 회로기판 소재 브랜드 Pyralux 등을 생산할 방침이다.
Kapton은 기계특성, 온도특성, 전기특성 등이 뛰어나 오랜 기간 첨단분야에서 채용실적을 축적해온 듀폰의 대표제품 가운데 하나로 5G, 자동차 전장화, AI 등 차세대 성장영역에서 수요가 증가하고 있어 신규 생산기지를 구축함으로써 대응하기로 결정했다.
신규 생산기지 건설을 추진하는 서클빌은 각종 전자소재, 공업용 PI 생산실적을 갖추고 있으며 R&D 기능도 보유하고 있어 생산과 이노베이션을 일체화할 수 있다는 점에서 신규투자 목적에 가장 적합한 장소라고 판단하고 있다.
타이완 신주(Hsinchu) 공장에서도 Kapton 생산능력을 20% 확대해 공급체제를 안정화시킬 방침이다. 2019년 6월 다우듀폰(DowDuPont)으로부터 분할된 신생기업 듀폰의 전자 & 이미징 사업부가 투자할 예정이다.
듀폰의 강점인 이노베이션을 발휘할 수 있는 영역으로 5G와 자동차 전장화 등을 설정했으며, 5G에 대해서는 당분간 시장성장률 50%, 자동차 전장화는 10% 이상으로 계산하고 신규투자 계획을 세움으로써 잠재수요 확보에 나설 계획이다. 

가네카, 투명 PI필름 시장 진출한다!
일본 가네카(Kaneka)는 투명 PI필름을 개발해 국내기업들과의 경쟁이 예상된다.
가네카는 OLED 디스플레이 커버 윈도우용으로 투입할 수 있는 투명 PI필름을 개발했다고 2019년 3월28일 발표했다.
그동안 축적해온 PI 분자 설계기술과 광학필름 제막기술을 조합해 OLED 디스플레이에 적합한 물성을 구현하는데 성공했으며 PI필름 고부가화를 추진하는 사가(Saga) 공장 광학필름용 생산설비에서 생산해 2019년 상반기에 샘플 출하를 시작한 것으로 알려졌다.
투명 PI필름 사업에서 2025년 매출액을 100억엔 이상 올리는 것을 목표로 하고 있으며 박막 트랜지스터(TFT) 기판용 PI 와니스를 잇는 대형 주력제품으로 설정했다.
새로 개발한 투명 PI필름의 물성은 아직 자세히 공개하지 않았으나 반복적으로 구부렸다가 펼 수 있는 굴절성과 투명성, 표면경도, 표면평활성 등 디스플레이 소재에 요구되는 물성을 모두 갖추어 국내기업과의 경쟁이 불가피해지고 있다.
OLED 디스플레이 시장은 2018년 670만평방미터에서 2025년 2520만평방미터로 확대가 예상되며 플렉서블 적용, 통신기기 고도화 등을 타고 앞으로도 계속 성장할 것으로 기대되고 있다.
특히, 플렉서블 OLED 디스플레이는 폴더블 스마트폰에 채용돼 수요 호조가 예측되고 있다.
이미 삼성전자와 화웨이(Huawei) 등이 신기종 출시를 발표했고 투명 PI필름은 높은 굴절성을 통해 유리 대체용 커버윈도우 소재로 투입이 확대될 것으로 전망된다.

우베코산, 기판용 하니스 증산 검토
우베코산(Ube Kosan)은 구부릴 수 있는 플렉서블 패널용 OLED 소재 공급을 확대하고 있다.
중국 패널 공장이 양산에 들어가면서 발광층을 형성하는 기판후면(구동회로)용 필름기판 분야에서 하니스 수요가 증가하고 있기 때문이다.
이에 따라 우베코산은 생산을 확대하는 방안을 검토하고 있다.
우베코산이 공급하는 하니스는 PI의 기초가 되는 전구체로, 기재에 도포해 고온에 가열함으로써 필름기판을 제조할 수 있으며 박막화, 평활화에 적합한 이점이 있다.
우베코산은 원료인 모노머 BPDA부터 PI 필름, 하니스, 파우더 등을 일괄 생산하고 있으며 500℃에 달하는 고온 프로세스에 대응할 수 있는 높은 내열성을 보유할 뿐만 아니라 내약품성, 기계특성이 우수한 것으로 파악되고 있다.
OLED 기판용 하니스는 2011년 삼성과 합작기업을 설립해 선구자적인 존재로 자리 잡고 있다.
중국에서는 최근 플렉서블 OLED 패널 공장 건설계획이 잇따르고 있다.
우베코산은 이전부터 OLED 기판용 하니스를 중점분야로 설정해 중국 등 주요 성장시장 개척을 추진했으며 PI 사업을 시작한 이후 30년 이상 축적한 기술력 및 품질 신뢰성이 높은 평가를 받아 OLED 패널 생산기업 대부분에 채용되고 있다.
특히, 수요기업 공장이 양산을 본격화한 2018년 하니스 판매가 급속도로 확대됐다.
앞으로는 중국에 건설되고 있는 플렉서블 OLED 패널 공장이 가동해 하니스 수요가 더욱 증가할 것으로 예상하고 있다.
이에 따라 우베코산은 차기 3개년 경영계획에서 생산을 확대하기 위해 사업계획 검토에 착수했다.
접고 펼칠 수 있는 폴더블 스마트폰은 2019년부터 판매가 본격화될 전망이기 때문이다.
접을 수 있는 고정밀 플렉서블 OLED 패널은 자동차 디스플레이 분야에서도 크게 주목받고 있다.
자율주행 및 셰어링카 보급으로 자동차 내부공간의 디자인성이 중요해지면 곡면 등 설계자유도가 높은 플렉서블 패널의 강점을 활용할 수 있다.
우베코산은 PI 사업에서 액정패널 등에 탑재하는 반도체 실장기판 COF(Chip On Film)용 필름을 주력제품으로 공급하고 있다.
미세한 배선 패턴을 그리는 COF는 품질에 대한 요구수준이 매우 높은 것으로 파악되고 있다.
우베코산이 생산하는 필름은 OLED 분야에서 높은 시장점유율을 확보하고 있고 플렉서블 OLED 패널 소재로도 주목받고 있으며 기판 후면에 붙여 강도를 보장하는 용도로 채용되고 있다.
신규 성장동력으로 기대하고 있는 PI 하니스는 고용량인 차세대 LiB(리튬이온전지), 내열필터 바인더용으로 수요처 평가를 진행하고 있으며 디스플레이용 투명 그레이드도 개발하고 있다.
우베코산은 차기 3개년 경영계획에서 하니스를 필름과 같은 주력제품으로 육성해 PI 사업 전반의 고성장을 견인하겠다는 목표를 세우고 있다.

MGC, 투명 PI 와니스 양산화 추진
일본 Mitsubishi Gas Chemical(MGC)은 2020년까지 투명 PI 소재를 상업화할 예정이다. 
MGC는 미즈시마(Mizushima) 공장에서 투명 PI수지 브랜드 Neopulim의 액상소재(와니스)를 양산화할 계획이다.
Neopulim은 투명성이 높을 뿐만 아니라 화면의 왜곡을 야기시키는 복굴절이 적어 광학특성이 뛰어난 것으로 평가되고 있다.
폴더블 스마트폰 등의 등장으로 유연한 디스플레이 부재에 대한 수요가 급신장할 것으로 기대됨에 따라 Neopulim을 새로운 수익원으로 육성하는데 박차를 가할 예정이다.
와니스는 필름의 원료로 사용되는 액상 수지소재를 가리키며, MGC는 그동안 위탁생산을 통해 투명 PI 와니스를 공급해왔다.
하지만, 앞으로 폴더블 스마트폰 시장의 성장이 본격화될 것으로 예상하고 미즈시마 공장에 상업생산이 가능한 설비를 도입하기로 결정했다.
필름은 이미 위탁생산처 등을 통해 양산화 체제를 갖춘 상태이며, 와니스를 투자함으로써 수요 확보에 유리한 위치를 선점할 것으로 기대하고 있다.
MGC가 생산하는 Neopulim은 수지를 구성하는 분자 설계를 개선시킴으로써 무색에 가까운 투명성을 실현했으며 투과한 화상이 이중으로 보이는 복굴절도 억제가 가능한 것으로 알려졌다.
PI수지의 와니스는 폴리아미드산(Polyamide Acid)으로 알려진 전구체로 공급하는 비중이 높으며 고온 및 장시간 가열해 필름을 생산하고 있다.
용제를 날리는 가열만으로 필름을 제조할 수 있기 때문에 수요기업의 편의성 확보에도 도움이 되고 있다.
MGC는 2018-2020년 실시하는 중기 경영계획에서 2020년 Neopulim을 포함한 아로마틱(Aromatics) 화학제품 사업의 영업이익을 230억엔으로 설정하고 있다.
수지 경화제 등 범용제품은 원료가격 급등으로 수익성이 악화될 우려가 있으나 특수제품과 신제품을 원동력으로 수익 창출에 속도를 낼 방침이다.
Neopulim은 MGC의 새로운 수익원으로 기대를 모으고 있으나 생산능력 등은 아직 밝히지 않고 있다.
<강윤화 선임기자: kyh@chemlocus.com>

표, 그래프: <한국 수입비중, 일본 수출비중>

<화학저널 2019년 7월 15일>