연결(Connectivity)을 비롯해 자율주행(Autonomous), 공유(Sharing), 전기구동(Electrification)을 포함한 CASE가 5G(5세대 이동통신) 및 차세대 자동차 보급을 좌우하는 기술로 부상하고 있다.
최근에는 차세대 기술 및 트렌드의 발신지로 떠오르고 있는 중국에서 관련기업들의 경쟁이 치열해지고 있다.
자동차, 친환경·경량화 소재 개발 경쟁
아사히카세이(Asahi Kasei)는 중국 광저우(Guangzhou)에서 열린 플래스틱·고무전시회 차이나플라스2019에서 최초로 전기자동차(EV)를 공개했다.
아사히카세이가 특별히 허가를 받아 개조·분석한 중국기업의 양산 자동차로 액셀레이터 및 브레이크 페달, 인버터 케이스, 배터리 엔드 플레이트, 프론트 펜더 등 금속부품을 컴퓨터 이용 설계기술인 CAE(Computer-Aided Engineering)를 활용해 플래스틱으로 대체했다.
도어핸들은 휘발성 유기화합물(VOCs) 함유량이 매우 적은 POM(Polyacetal)에 착색제를 혼합해 성형함으로써 친환경성을 부여했으며 도장 없이 금속 느낌의 외관을 실현했다.
특히, 휠은 리사이클 탄소섬유(Carbon Fiber), 연속유리섬유, PA(Polyamide)를 조합한 소재로 알루미늄을 대체해 이목을 끌었다.
그러나 경량화는 아직 1% 수준에 불과한 것으로 알려졌다.
아사히카세이는 앞으로 천장부위, 백도어, 사이드도어, 시트 등을 플래스틱으로 대체하는데 도전해 2023년까지 10% 수준의 경량화를 실현하겠다는 목표를 세우고 있다.
듀폰(DuPont)은 EV, 하이브리드자동차(HV) 시장이 급속도로 변화하고 있는 가운데 자율주행 시대에 대비한 AHEAD(Accelerating, Hybrid Electric, Autonomous, Driving) 프로젝트를 소개했다.
CASE에 중점을 둔 자동차 사회의 변혁에 따라 우수한 소재기술과 선진적인 전자기술을 조합해 신소재 및 소재 개발수요를 신속하게 확보하겠다는 전략이다.
DuPont Transportation & Advanced Polymers(T&AP)는 중국의 신에너지자동차(NEV) 생산량이 2019년 200만대에서 2023년 1000만대로 증가할 것으로 예상하고 EP(엔지니어링 플래스틱), 신소재, 보호기술을 일체화한 솔루션을 제공할 방침이다.
중점분야로는 절연소재, 실링재를 포함한 배터리 소재, 센서, 반도체 등과 관련된 전기·전자, 레이더, 카메라, 안테나 등 신호전자, 충전 인프라를 주목하고 있다.
EP, ADAS·자울주행의 핵심소재
테이진(Teijin)은 EV, 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance Systems), 자율주행 등 차세대 자동차에 적용할 수 있는 특수 PC의 경량성, 내구성, 내열성, 성형성을 소개했다.
PC는 앞유리를 대체함으로써 경량화를 통해 배터리에 대한 부하를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 디자인 자유도가 높아 테두리와 안쪽 부분의 두께를 다르게 성형해 내구성과 디자인성을 향상시킬 수 있는 강점이 있다.
일본에서는 EV를 생산하는 벤처기업이 한정생산 모델에 채용했으며, 중국에서도 EV에 대한 적용을 목표로 하고 있다.
쿠라레(Kuraray)는 내열성 PA 브랜드 Genestar로 중국 자동차 시장을 공략하고 있다.
내열성, 저흡수성, 절연성, 경량성을 활용해 EV 관련 모터, 브레이크 시스템, 냉각펌프용 등으로 제안하고 있으며 자동차 전장화, ADAS, 자율주행 개발 수요에 대응해 데이터를 고속으로 전송할 수 있는 커넥터용으로도 공급할 계획이다.
폴리플라스틱스(Polyplastics), 도소(Tosoh), DIC는 EV 등 차세대 자동차용 특수 PPS(Polyphenylene Sulfide)에 주력하고 있다.
인성이 높고 내구성, 내열성, 내트래킹성 등이 우수한 특징을 바탕으로 배터리 주변의 열관리 시스템, 파워모듈 등 자동차에 탑재하는 전장부품·기기에 대한 적용을 목표로 하고 있다.
5G, 안테나·센서에 LCP 적용
5G는 생활을 크게 변화시킬 가능성이 있는 기술로 주목받고 있다.
한국·미국이 개발 경쟁을 벌이고 있는 가운데 세계 최대의 스마트폰 시장인 중국도 2019년 시험운용을 시작한 것으로 알려졌다.
자동차, 건축, 의료, 엔터테인먼트 등 광범위한 분야에 응용됨으로써 세계적으로 12조달러에 달하는 경제효과를 창출할 것이라는 의견이 제기되고 있다.
이에 따라 관련소재를 공급하는 화학기업들은 수요 확보에 박차를 가하고 있다.
스미토모케미칼(Sumitomo Chemical)은 전기·전자부품용 LCP(Liquid Crystal Polymer) 및 PES(Polyether Sulfone)를 주목하고 있다.
스미토모케미칼이 공급하고 있는 LCP는 고도의 기술이 요구되는 필름 가공에 대응한 용융·용액 프로세스용으로 5G 분야에서 PI(Polyimide)와 차별화할 수 있는 소재로 주목받고 있다.
5G에서는 프린트 배선기판 등에 기가헤르츠 단위의 고주파 신호에 대응하기 위해 유전율과 손실이 낮고 고주파 특성이 뛰어난 LCP 수요가 확대될 것으로 예상되고 있다.
스미토모케미칼은 고주파 대역에서 유전정접이 적고 고온다습한 환경에서 흡수율이 적은 LCP의 특성을 5G 분야에서 충분히 발휘할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
LCP는 소형 커넥터 및 기판으로 가공할 수 있어 통신기기 소형화에 기여한데 이어 앞으로는 안테나, 센서 등 주파수가 높은 영역에서도 수요가 확대될 것으로 예상되고 있다.
폴리플라스틱스도 LCP필름으로 5G 시장에 공세를 가하고 있다.
기존에 사용되고 있는 PPA(Polyphthalamide) 필름은 전송손실이 커 5G에 대응할 수 없는 문제점이 발견됨에 따라 LCP에 대한 요구가 높아지고 있으나 LCP를 필름으로 성형하는 기술은 난도가 높아 일부만 생산이 가능한 것으로 파악되고 있다.
폴리플라스틱스는 데이터센터의 커넥터, 냉각팬 등에 대한 적용을 예상하고 게임, 엔터테인먼트, 산업용으로 보급되고 있는 VR(가상현실) 기기의 영상전송 용도도 개척할 방침이다.
5G·자율주행에는 PC·PPS 적용
5G로 실현할 수 있는 자율주행 분야도 주목하고 있다.
자율주행은 센서가 사방을 항상 감시함에 따라 열을 띤 상태가 계속돼 열관리를 위해 내구성, 고인성, 유연성을 보유한 수지부품이 요구되고 있다.
폴리플라스틱스는 PPS, POM, PBT(Polybutylene Terephthalate) 등을 종합적으로 제안할 수 있는 강점을 바탕으로 수요처의 니즈에 유연하게 대응할 방침이다.
테이진도 자율주행용 센서를 주목하고 있다.
센서 카메라에 사용되는 렌즈는 유리에서 플래스틱으로 전환되고 있는 것으로 알려졌다.
특히, 자율주행 자동차는 외부와 내부의 발열을 고려할 필요가 있어 내열성을 향상시킨 특수 PC를 제안하고 있으며 유리전이온도(Tg)가 150도 이상인 고내열 그레이드를 투입해 중국 개발수요에 대응할 방침이다.
테이진은 5G 기지국용으로도 특수 PC를 제안하고 있다.
내충격성이 뛰어나며, 특히 저온에 강한 특징을 활용해 기지국에 설치하는 외부 라우터에 대한 채용을 목표로 하고 있다.
DIC는 PPS로 5G 시장을 개척하고 있다.
DIC는 2019년 여름 금속과 밀착할 수 있는 PPS를 5G 안테나 회로용으로 투입해 레이저로 회로를 형성한 후 패턴대로 도금할 수 있는 LDS(Laser Direct Structuring) 대응용으로 제안하고 있다.
5G 기지국용으로 도금을 실시한 PPS도 공급하고 있다.
5G 기지국은 전자파 차단이 필요함에 따라 노이즈 대책용으로 수요가 증가할 것으로 예상하고 있다.
생분해성 수지에 리사이클도 부상
최근에는 해양에 유출되는 미세플래스틱 등 폐기물 문제, 중국의 폐플래스틱 수입 금지, 환경규제 강화의 영향으로 자원순환형 사회에 기여하는 소재로 생분해성 수지 및 필름에 대한 관심이 높아지고 있다.
플래스틱 회수 및 리사이클 기술 개발도 가속화되고 있다.
미츠비시케미칼(Mitsubishi Chemical)은 바이오 EP 브랜드 Durabio, 생분해성 수지인 바이오 PBS(Polybutylene Succinate)를 부각시키고 있다.
식물 베이스 숙신산(Succinic Acid)과 1.4-BDO(Butanediol)를 원료로 생산하는 바이오 PBS는 흙속에 존재하는 미생물에 따라 이산화탄소(CO2)와 물로 분해돼 PBAT(Polybutylene Adipate Terephthalate), PLA(Polylactic Acid)에 비해 생분해성이 우수할 뿐만 아니라 내열성을 보유하고 있고 다른 소재와 복합화할 수 있어 주목되고 있다.
미츠비시케미칼은 하이엔드(High-end) 영역을 공략하고 있어 중국에 진출한 유럽 및 미국 화학기업으로부터 높은 관심을 받고 있으나 앞으로는 중국기업을 대상으로 보급을 확대할 방침이다.
경쟁제품도 다수 시장에 투입되고 있으나 생분해성 수지라도 모두 바로 분해되는 것이 아니어서 성형성, 품질안정성, 분해성 등이 균형을 잘 이루고 있는 점을 내세우며 공급에 힘을 기울이고 있다.
중국 OPP(Oriented Polypropylene) 생산기업 Jintian Group은 식품포장용 배리어필름 등을 생산하고 있는 가운데 생분해성 필름 개발에 주력하고 있다.
최근 리사이클 가능한 포장소재를 사용하지 않으면 유럽 수출이 어려워짐에 따라 조기 출시를 목표로 개발을 가속화하고 있다.
세계적인 문제로 부상한 플래스틱 쓰레기와 관련해 재생가능 수지도 주목받고 있다.
중국의 Shanghai Auxerre Materials Technology(SAMT)는 리사이클 PC를 공급하고 있다. 상하이, 장시(Jiangxi)에서 공장을 가동하고 있으며 닝보(Ningbo)에도 생산설비를 건설해 곧 신규 가동할 계획이다.
2005년 설립한 이후 자동차 헤드램프, 가전 등에 사용된 PC를 회수해 자체기술로 분쇄한 후 PC 재생소재 및 PC/ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 얼로이(Alloy)를 생산하고 있다.
리사이클제품은 다시 자동차, 가전 등에 사용하고 있으며 대체로 신규 수지에 비해 코스트가 낮은 것으로 알려졌다.
중국은 정부가 리사이클산업을 지원하고 있어 재생수지 수요가 증가하고 있다.
