난연제는 화재로부터 인명과 재산을 지켜주는 첨가제로 글로벌 시장이 꾸준히 성장하고 있다.
세계적으로 수요가 매년 3-4% 수준 증가하고 있는 가운데 난연성 관련 규제 및 기준을 강화하고 있는 아시아 지역이 성장을 견인하고 있다.
그러나 2020년에는 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 확산 방지를 위해 각국 정부가 대대적인 이동제한 및 봉쇄령을 내리면서 난연제 시장 성장을 견인해온 자동차 분야의 침체가 심각한 상황이며 다른 공업 용도 역시 일상생활이 멈추면서 수요가 급감할 것으로 예상되고 있다.
가전제품, 주택 관련 수요가 급감하고 있으며 코로나19 사태가 예상보다 장기화될 것이 확실시되고 있어 난연제 수요 침체가 우려되고 있다.
브롬계, 환경규제 강화로 수요 감소세
브롬계 난연제는 논할로겐 트렌드를 타고 PS(Polystyrene), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 분야에서 한때 인계 난연제로 대체되는 흐름이 본격화됐으나 최근에는 전환 열풍이 일단락된 것으로 파악된다.
뛰어난 난연 효과와 가격 대비 성능을 갖추고 있다는 점에서 수요가 꾸준히 증가하고 있다.
일본은 2019년 브롬계 난연제 시장이 2004년 기록한 사상 최대치에 비해 약 30% 정도 축소된 것으로 파악되고 있다.
TBBPA(Tetrabromobisphenol-A)는 전자기기 에폭시(Epoxy) 적층판에 사용하는 브롬계 난연제 가운데 사용량이 가장 많으며 2019년 일본 수요가 약 1만톤으로 전년대비 17% 급감했다.
2017년, 2018년에는 환경규제로 중국 수요기업들이 공장 가동을 중단하거나 감축한 영향으로 일본 수요가 증가했으나 2019년에는 중국 현상이 약화됐고 하반기에 미국-중국 무역마찰 영향으로 시장 침체가 본격화돼 수요가 감소한 것으로 파악되고 있다.
TBBPA 유도제품 TBBPA PC(Polycarbonate) 올리고머도 수요가 10% 정도 감소한 것으로 추정되고 있다.
세계 각국의 관련 규제는 브롬계 난연제 수요에 큰 영향을 미치고 있다.
건축용 단열재의 발포 PS용으로 투입하는 HBCD(Hexabromocyclododecane)와 범용수지용이 주류를 이루고 있는 DBDPE(Decabromodiphenyl Ethane) 수요량이 가장 많으나 잔류성 유기오염물질에 관한 스톡홀롬 조약(POPs 조약)으로 사용이 금지되면서 일본에서는 생산‧판매‧수입이 모두 금지된 상태이다.
HBCD 대체제품으로 Daiichi Kogyo Seiyaku(DKS)의 Pyroguard SR130과 MANAC의 EB-70 등이 주목받고 있으며 랑세스(Lanxess)와 ICL도 Dow Global Technologies(DGTL)로부터 기술을 도입한 브롬계 부타디엔(Butadiene)-스타이렌(Styrene) 공중합제품을 상업화해 공급하고 있다.
수요기업들의 대체제품 투입도 순조롭게 이루어지고 있다.
HBCD 시장이 일본의 10배 수준으로 큰 중국도 2021년 POPs 조약 유예기간 종료를 계기로 HBCD 사용을 전면 금지할 예정이다.
이에 따라 중국시장에 대체제품을 공급하는 생산기업들의 마케팅 활동이 본격화되고 있다.
DBDPE는 현재 Ethylenebispentabromophenyl(Decabromodiphenylethane)을 대체 투입하고 있으며 2019년에는 수요가 7200톤으로 거의 변하지 않았다.
TBBPA, 유럽‧미국 리스크 평가 결과 주목
브롬계 난연제 가운데 TBBPA는 중쇄염화파라핀, 삼산화안티몬과 함께 유럽의 REACH 및 RoHS 제도 아래 리스크 평가가 진행되고 있다.
RoHS는 2019년 말 전기‧전자제품에서 해당물질의 잔류량이 0.1% 이상을 넘기지 않도록 하는 방안을 제안했고 REACH와 맞추어 2020년 구체적인 규제 내용을 결정할 예정이다.
TBBPA는 미국 TSCA도 고우선도물질로 분류해 규제 후보로 거론하고 있으며 2022년 말 평가 결과가 나올 것으로 예상되고 있다.
일본에서는 리스크 평가 우선후보물질로 선정되지 않은 상태이다.
사용이 금지된 HBCD와 DBDPE, 유럽‧미국에서 리스크 평가가 진행되고 있는 TBBPA 등은 모두 모노머 타입이기 때문에 난연제 생산기업들은 분자량을 크게 늘림으로써 인체나 환경에 노출될 리스크를 줄일 수 있는 폴리머 타입 개발을 강화하고 있다.
인계, 브롬계 대체 일단락으로 고기능화
인계 난연제 가운데 수요량이 많은 것은 인산에스테르계이며 PVC(Polyvinyl Chloride)에 널리 사용되는 모노머형과 고분자량으로 휘발성이 낮은 융합형 등으로 구분하고 있다.
경질‧연질 우레탄(Urethane) 폼 등에 사용하는 할로겐화 인산에스테르 등도 인산에스테르계 난연제로 분류하고 있다.
인계 난연제는 논할로겐을 강점으로 내세우며 1990년대 중반부터 브롬계 대체 수요가 급증했으나 최근에는 대체 투입이 일단락된 것으로 파악된다.
일본에서는 인산에스테르계 난연제 수요가 2만톤 초반대 수준에 머무르고 있다.
인계 난연제는 설계자유도가 높고 브롬계, 무기계에 비해 종류가 다양한 것이 특징이며 생산기업들은 더 높은 난연성과 환경특성을 갖춘 고기능제품 개발에 총력을 기울이고 있다.
아데카(ADEKA)는 자동차부품이나 전선 피복용으로 사용하고 있는 TPU(Thermoplastic Polyurethane)용 팽창성 난연제 신제품 ADEKA STAB FP-2600U를 출시했다.
수지에 30% 정도 첨가하면 UL94V 시험에서 V-O를 확보할 수 있으며, 기존 ADEKA STAB FP-2000 시리즈와 마찬가지로 연소할 때 형성되는 탄화피복을 통해 일산화탄소(CO)와 흑연 발생을 억제할 수 있는 것으로 알려졌다. 인장신도가 우수해 전선용을 중심으로 평가가 이루어지고 있다.
Phosphaphenanthrene계 난연제는 산코(Sanko)가 HCA 및 HCA 유도제품을 글로벌 시장에 공급하고 있으며, 열안정성이 우수하고 비중도 가볍다는 점에서 에폭시수지(Epoxy Resin)용 반응형 난연제로 채용이 확대되고 있다.
일본, 목질 건축자재용 수요 증가 기대
인계 난연제 가운데서는 목질 건축자재 난연화 분야의 성장이 기대되고 있다.
일본 정부가 2000년 건축기준법 개정을 통해 건축자재와 관련된 기술적 기준을 규정해 사양을 중시하던 기존 방침에서 성능을 중시하는 방향으로 전환했기 때문이다.
가연소재인 목재도 방화 처리를 하고 기준을 충족시킨다면 집합주택의 고층부나 공공 건축물 내장소재 등으로 사용할 수 있도록 범위가 대폭 확대됐다.
2010년부터는 공공 건축물 등의 목재 이용 촉진법을 통해 정책적으로 목재 사용을 권장하고 있다.
이에 따라 목재에 대한 난연화 니즈가 높아지고 있다.
그러나 난연제를 나무에 합침시킨 내장소재가 일부에서 실용화됐음에도 불구하고 나무의 흡습작용으로 표면의 약제가 드러나는 백화현상 등 문제가 있어 본격적인 도입은 이루어지지 못하고 있다.
다이하치케미칼(Daihachi Chemical)은 불연기준을 충족시키면서 백화현상을 대폭 개선한 목재용 인계 방화제를 개발했다.
기존 인산염계나 붕산염계보다 높은 내흡습성을 갖추고 있어 기존제품의 문제였던 약제 노출이나 백화 등을 개선한 것으로 알려졌다.
인계의 여러 성분을 조합함으로써 높은 내흡습성을 유지한 채로 고농도화를 실현시켰으며 불연목재 처리법에 맞추어 수용액으로 공급하고 있고 분체제품도 라인업해 신규수요 개척에 박차를 가하고 있다.
무기계, 브롬계와 함께 사용하면 비약적 효과…
무기계 난연제는 삼산화안티몬, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등이 사용되고 있다.
삼산화안티몬은 브롬계 난연제와 함께 사용하면 브롬계만 사용했을 때에 비해 난연성이 비약적으로 향상되는 것으로 알려졌다.
PVC 등 할로겐 구조를 보유한 수지에는 무기계 단독으로만 사용되고 있다.
일본에서는 Nihon Seiko와 Yamanaka Sangyo, Touko Sangyo 등이 생산하고 있다.
일본은 내수용 출하량과 수출을 더한 무기계 난연제 수요가 2017년과 2018년에는 2년 연속 증가했으나 2019년에는 7800톤으로 18.6% 급감했다.
브롬계 난연제와 마찬가지로 미국-중국 무역마찰로 세계경기가 둔화된 영향을 받고 있다. 수요량이 8000톤 이하로 감소한 것은 리먼 브라더스 사태의 영향이 확대됐던 2009년 7900톤 이후 10년만이다.
2020년에는 코로나19 팬데믹(Pandemic: 세계적 대유행)으로 수요가 크게 감소할 것으로 예상된다.
일본은 2017년 삼산화안티몬을 특정화학물질장애예측규칙 대상으로 지정했으며 취급 사업자들에게 의무적으로 공조설비를 설치하고 작업환경 측정 등을 실시하도록 했다.
이에 대응해 삼산화안티몬 생산기업들은 마스터배치(MB), 과립상제품, 습윤타입 등을 라인업하는 등 분진 대책을 강화하고 있다.
EU(유럽연합)의 REACH 및 RoHS는 리스크 평가를 진행하고 있다.
수산화마그네슘은 내열성이 우수해 주로 높은 온도에서 성형가공되는 분야에 투입되고 있다.
각종 전선피복용 논할로겐계 난연화 소재로 수요 범위가 넓어지고 있으며 최근 수년 동안 일본 수요가 1만톤대 후반으로 급증했다.
수산화알루미늄은 흡열 작용으로 온도 상승을 억제하는 메커니즘을 통해 난연 효과를 발휘하고 있다.
주로 충진 필러로 사용되며 섬유 카펫의 백코팅제나 FRP(Fiber Reinforced Plastic)로 제조한 욕조, 유리 등이 용도로 파악되고 있다.
난연용 수요는 1만톤 정도로 추정되고 있다.
