난연제는 화재로부터 인명과 재산을 보호해주는 첨가제로 글로벌 수요가 꾸준히 증가하고 있다.
2020년에는 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)의 영향으로 수요가 감소했으나 2021년에는 급속도로 회복세를 나타내 코로나19 이전 수준을 상회한 것으로 파악된다.
그러나 최근에는 수요 확대에 따른 공급부족과 원료가격 상승이 문제시되고 있다.
특히, 브롬계 난연제는 글로벌 수요가 급속도로 회복되고 있는 가운데 중국이 환경규제를 강화하면서 공급이 줄어들어 수급타이트가 심화되고 있다.
여기에 컨테이너선 부족에 따른 물류난, 미국 브롬 생산기업의 불가항력 선언, 중국의 전력 공급 제한 영향으로 공급이 더욱 감소해 브롬계 난연제 가격은 2021년 12월 톤당 7만위안 이상으로 사상 최고치를 형성했다.
인계와 무기계 난연제도 황인, 안티몬 등 원료가격이 상승함에 따라 수익성이 나빠지고 있다.
난연제는 앞으로도 자동차용을 중심으로 글로벌 수요가 계속 증가할 것이 확실시돼 대책이 요구되고 있다.
전기자동차(EV), 하이브리드자동차(HV) 보급으로 열처리 대책에 대한 요구가 높아지고 자동차에 탑재하는 기기가 늘어나면서 난연화 대책이 필요한 부품이 증가하는 가운데 5G(5세대 이동통신)에 따른 시스템 개선이 시작되기 때문이다.
브롬계, 글로벌 경기 회복으로 수요 확대
브롬계 난연제는 뛰어난 난연효과와 가격 대비 성능이 높이 평가됨에 따라 안정적인 수요를 확보하고 있다.
최근에는 신제품 및 용도 개발이 이루어짐에 따라 범용수지 뿐만 아니라 EP(엔지니어링 플래스틱) 등 고기능성 수지에도 채용이 확대되고 있다.
다만, 일본은 브롬계 난연제 수요가 사상 최대치를 기록한 2004년에 비해 약 30% 급감한 것으로 파악된다. 가전 및 전자제품 생산설비와 함께 컴파운드 생산기업 및 수지 가공기업이 해외로 이전했기 때문이다.
2020년에는 코로나19의 영향으로 수요가 약 10% 감소했으나 2021년에는 자동차용을 중심으로 회복세를 나타내 약 20% 증가한 것으로 추정된다.
브롬계 난연제 중 사용량이 가장 많은 TBBPA(Tetrabromobisphenol-A)는 2021년 일본 수요가 1만2000톤으로 약 30% 급증했다.
TBBPA는 전기‧전자의 에폭시(Epoxy) 적층판이 최대 용도로 약 2만톤에 달하던 이전 수준에는 미치지 못했으나 안정적인 수요를 유지하고 있다.
일본 수요는 2017년부터 증가세를 나타내다 2019년 미국-중국 무역마찰, 2020년 코로나19에 따른 경기침체로 2년 연속 감소했으나 2021년 다시 회복했다.
TBBPA의 유도제품인 TBBPA PC(Polycarbonate) 올리고머도 비슷한 움직임을 나타내고 있다.
유럽‧미국 중심으로 사용규제 강화
건축 단열재용 EPS(Expandable Polystyrene)에 투입되는 HBCD(Hexabromocyclododecane)와 범용수지용이 주류를 이루고 있는 DBDPE(Decabromodiphenyl Ether)는 잔류성 유기오염물질(POPs)에 관한 스톡홀롬 협약에 따라 사용이 금지되면서 일본은 생산‧판매‧수입을 모두 금지하고 있다.
최근에는 HBCD 대체제품으로 DKS가 Pyroguard SR130 공급을 시작했으며 MANAC은 섬유용을 중심으로 EB-70을 투입하고 있다. 랑세스(Lanxess)와 ICL도 브롬계 부타디엔(Butadiene)-스타이렌(Styrene) 공중합제품을 공급하고 있다.
HBCD 대체제품은 2021년 일본 수요가 1500톤으로 변함이 없었다.
목재 공급부족으로 주택 착공이 주춤했기 때문이다. 최근에는 러시아의 우크라이나 침공으로 목재 공급부족이 심화되고 있어 단열재용 난연제 수요침체가 계속될 가능성이 제기되고 있다.
장기적으로는 글로벌 수요가 계속 확대될 것으로 예상된다.
HBCD 시장이 일본의 10배 이상에 달하는 중국도 2021년 말부터 HBCD 사용을 전면 금지해 앞으로 대체제품 보급이 가속화될 것으로 판단된다.
DBDPE는 Ethylenebispentabromophenyl(Decabromodiphenylethane)을 대체제품으로 투입하고 있다.
브롬계 난연제 가운데 TBBPA는 중쇄 염화파라핀, 삼산화안티몬과 함께 유럽에서 리스크 평가가 진행되고 있다.
RoHS는 2019년 말 전기‧전자제품의 잔류량이 0.1% 이상을 넘지 않도록 하는 방안을 제안했으나 REACH와 맞출 필요성이 있다는 의견이 제기됨에 따라 구체적인 규제내용 결정을 보류하고 있다.
TBBPA는 미국 TSCA도 고우선물질로 분류해 규제 후보로 거론하고 있으며 2022년 말 평가 결과가 나올 것으로 예상된다.
다만, TBBPA는 대부분 TBBPA 에폭시 올리고머 등 난연제 원료로 투입되며 유도제품은 규제대상에 포함되지 않고 있어 TBBPA에 대한 규제가 이루어져도 난연제 시장에는 별다른 영향이 없을 것으로 판단된다.
사용이 금지된 HBCD와 DBDPE, 유럽‧미국에서 리스크 평가가 진행되고 있는 TBBPA 등은 모두 모노머 타입으로 난연제 생산기업들은 분자량을 늘림으로써 인체나 환경에 노출될 리스크를 줄일 수 있는 폴리머 타입 개발을 강화하고 있다.
인계, 고기능성 타입 개발 가속화
인계 난연제는 할로겐을 함유하지 않은 특징을 바탕으로 안정적인 시장을 형성하고 있으며 인산에스테르계가 주류를 이루고 있다.
인산에스테르계는 TPP(Triphenyl Phosphate), TCP(Tricresyl Phosphate) 등 모노머형과 BDP(Bisphenol A bis(Diphenyl Phosphate)) 등 축합형으로 분류된다.
PVC(Polyvinyl Chloride)를 중심으로 널리 사용되는 모노머형은 합성피혁, 방수시트, 전선‧케이블 등에, PC(Polycarbonate), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PS(Polystyrene) 제조용이 주류인 축합형은 TV, 컴퓨터, 사무기기 하우징 등에 투입되고 있다.
인계 난연제는 설계자유도가 높고 브롬계, 무기계에 비해 종류가 다양한 강점이 있다.
일본기업들은 난연성을 높임과 동시에 환경특성을 보유한 고기능제품 개발에 총력을 기울이고 있다.
아데카(ADEKA)는 일본 최대의 축합형 인산에스테르계 난연제 생산기업으로 다양화‧고도화된 니즈에 대응하고 있다. 주력인 ADEKA STAB FP-600은 디지털가전 케이스 소재인 EP에 투입되고 있으며 컴퓨터, 프린터, TV 수요 확대의 영향으로 호조를 나타내고 있다.
고성능 타입인 ADEKA STAB FP-900은 뛰어난 난연성과 BPA를 함유하지 않은 친환경성을 바탕으로 높은 평가를 받고 있다.
폴리올레핀(Polyolefin)용 팽창성 난연제 ADEKA STAB FP-2000 시리즈는 연소할 때 탄화피막을 형성함으로써 일산화탄소 등 유독가스 발생량을 억제할 수 있으며 할로겐을 함유하지 않아 친환경적인 난연제로 주목받고 있다.
유리섬유 강화 PP(Polypropylene) 제조용 ADEKA STAB FP-2500S는 자동차 전동화에 따른 난연화 요구에 대응할 수 있는 난연제로 EV용 배터리 주변을 중심으로 채용이 확대되고 있다.
최근에는 우레탄 엘라스토머(Urethane Elastomer)용으로 FP-2600U을 개발해 수요처에서 샘플 평가를 진행하고 있다.
다이하치케미칼(Daihachi Chemical)은 수요처 니즈에 대응한 난연제를 다양하게 공급하고 있으며, 특히 EP용은 액체타입 축합형 인산에스테르인 CR-741과 취급이 용이하고 내가수분해성, 내열성, 저유전성이 뛰어난 분말타입 PX-200에 주력하고 있다.
최근에는 인산에스테르계에 없는 특징을 보유한 지방족 인산아미데이트계 DAIGUARD-850을 출시해 다양한 소재의 난연화에 기여하고 있다.
목재용 SR-2500 시리즈, 폴리올레핀계 SR-8000 시리즈, 5G 등 데이터 고속화에 대응한 SR-3000 등을 개발해 인명, 재산을 보호하는 기능성 소재로 제안하고 있다.
Phosphaphenanthrene계 난연제는 산코(Sanko)가 HCA 및 유도제품을 공급하고 있다. 열안정성이 뛰어나고 비중이 가벼워 에폭시수지(Epoxy Resin)용 반응형 난연제로 채용이 확대되고 있다.
테이진(Teijin)은 난연화 메커니즘이 브롬계와 동일한 인계 난연제 FCX-210을 개발했다. 다양한 수지에 높은 난연성을 부여할 수 있으며 플래스틱 뿐만 아니라 페인트, 접착제 등에도 투입할 수 있는 것으로 알려졌다.
무기계, 원료 공급부족으로 강세 지속
무기계 난연제는 삼산화안티몬, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등이 사용되고 있다.
삼산화안티몬은 브롬계 난연제와 함께 사용하면 난연성이 비약적으로 향상되나 PVC 등 할로겐(Halogen) 구조를 보유한 수지에는 무기계 단독으로 투입하고 있다.
일본에서는 Nihon Seiko와 Yamanaka Sangyo, Touko Sangyo가 생산하고 있다.
일본은 2017년 삼산화안티몬을 특정화학물질 장애 예방규칙 대상으로 지정하고 취급자들에게 공조시설 설치 및 작업환경 측정 등을 의무화했고 삼산화안티몬 생산기업들은 마스터배치(MB), 과립제품, 습윤타입 등을 라인업하는 등 분진 대책을 강화하고 있다.
수요는 브롬계 난연제와 연동되고 있다.
2020년에는 코로나19의 영향으로 10% 감소했으나 2021년에는 8700톤으로 24% 증가해 코로나 이전 수준을 크게 상회한 것으로 추정된다.
아직은 반도체 공급부족에 따른 자동차 생산 감소의 영향이 나타나지 않고 있으나 자동차부품 생산기업들은 자동차 생산 재개에 대비해 재고 축적에 힘을 기울이고 있다.
삼산화안티몬 가격은 러시아, 타지키스탄 등에서 원료인 안티몬 광석 수급이 타이트해 중국 수출이 감소한 가운데 물류 대란이 발생함으로써 강세를 유지하고 있다.
수산화마그네슘은 내열성이 우수해 주로 높은 온도에서 성형·가공하는 분야에 투입되고 있으며 일본 수요는 1만톤대를 유지하고 있다.
수산화알루미늄은 주로 충진 필러로 사용되며 카펫의 백코팅제, FRP(Fiber Reinforced Plastic)로 제조한 욕조, 유리 등에 투입되고 있다.
일본은 난연용 수요가 약 1만톤으로 추정된다.
국내시장, 할로겐계 수입량 감소추세
난연제는 연소하기 쉬운 고분자물질에 첨가해 연기 발생을 막아주는 첨가제로 유기물질의 성질을 개선해 잘 타지 않도록 하며 유독가스 확산 등을 억제하는 역할을 한다.
국내에서는 전기·전자제품에 가장 많이 투입하고 있으며 건축, 전선, 자동차용 플래스틱에도 활용되고 있다.
브롬계를 포함한 할로겐계 난연제가 성능 및 경제성이 우수해 가장 큰 시장을 형성하고 있으며 할로겐계 난연제는 전자제품의 하우징에 사용되는 PC, ABS 뿐만 아니라 HIPS(High Impact PS)에 주로 투입되고 있다.
다만, 브롬과 할로겐 원소를 둘러싼 환경규제가 강화되면서 인계 및 무기계 난연제가 대체재로 거론되고 있다.
국내에서는 할로겐계 난연제 생산이 전무해 미국 Albemarle, 독일 랑세스, 이스라엘 ICL 등 메이저 생산제품을 전량 수입하고 있으나 환경규제 강화에 따라 점점 감소하는 추세이다.
2019년 수입량이 5만154톤으로 정점에 도달한 후 2020년 4만5438톤, 2021년 3만9655톤으로 감소했고 2022년 1-4월 수입량은 1만3033톤으로 전년동기대비 8.9% 줄어든 것으로 파악된다.
EU 규제 강화에 물류‧코스트 상승으로 몸살
브롬계 난연제를 대표하던 HBCD는 스톡홀름협약에서 잔류성 유기오염물질로 지정돼 사용이 금지됨에 따라 유럽 및 일본이 일찌감치 사용을 금지했고 다른 국가들도 유럽과 일본의 뒤를 따르고 있다.
EU(유럽연합)는 각종 환경규제를 선도하고 있으며 유럽 시장을 노리는 관련기업들은 EU가 내놓은 지침을 따르고 관련 인증을 받아야 하기 때문이다. 특히, 난연제 수요가 가장 많은 전기·전자는 유럽 수출을 위해서는 EU에서 정한 유해물질 함량이 기준치 이하임을 증명하는 RoHS(유해물질 제한지침) 인증을 받아야 한다.
RoHS가 정한 유해물질은 납, 카드뮴, 수은, 6가 크롬 등이 있으며 PBBs(Polybrominated Biphenyls), PBDEs(Polybrominated Diphenyl Ethers) 등 브롬계 난연제도 포함된다. 2015년 4종의 프탈레이트(Phthalate)계 가소제를 추가한 바 있다.
일본, 한국, 중국도 EU에서 정한 유해물질 기준을 그대로 따라가고 있다.
DBDPO(Decabromodiphenyl Oxide)는 2021년 4월을 마지막으로 수입이 끊겼으며 환경규제에 해당하는 브롬계 난연제 종류가 점점 확대됨에 따라 수요기업은 규제에 해당하지 않는 브롬계 난연제를 사용하고, 공급기업들은 화학제품의 분자구조를 조금씩 변형해 규제를 피하는 방식으로 대응하고 있다.
브롬계 난연제 공급기업들은 환경규제와 글로벌 물류대란으로 대응을 고민하고 있다.
Albemarle, 랑세스 관계자들은 구체적인 언급을 피했으나 원료가격 폭등과 생산활동 차질, 운임 상승 등으로 영업활동이 여의치 않은 것으로 파악된다.
브롬은 공급부족과 다운스트림 수요 증가에 따라 2021년 12월 말 중국 내수가격이 톤당 9730달러를 기록했으며 2022년 상반기에는 중국의 환경규제와 주요 도시 봉쇄 영향으로 5월19일 8390달러에 달했다.
그러나 브롬 자체의 유독성이 이미 대중적으로도 알려졌고 할로겐 프리(Halogen-free) 등 친환경 관련 수요가 급증하면서 브롬 자체를 대체하려는 움직임이 꾸준히 이어지고 있다.
코스트 문제로 인계 대체도 지지부진
브롬계는 인계 난연제로 대체되고 있으며 인계 수입이 증가하고 있다.
삼성전자, LG전자 등은 유럽 수출용에는 인계를 투입해 브롬계를 대체하고 있으며 궁극적으로 모든 전자제품에 브롬계 대신 인계 및 대체 난연제 사용을 추진하고 있는 것으로 파악된다.
일본 다이하치, 미국 FMC의 TPP(Triphenyl Phosphate), TCP(Tricresyl Phosphate) 등 인산에스테르는 주로 ABS에 투입되며 RDP(Resorcinol Diphenyl Phosphate), BDP(Bisphenol Diphenyl Phosphate) 등 축합 인산에스테르는 ABS와 PC에 투입되고 있다.
2021년 인계 난연제 수입량은 3만5923톤으로 2018년에 비해 12.5% 증가했으나, 2022년 1-4월 수입량은 1만861톤으로 16.1% 감소했다. 중국의 주요 도시 봉쇄가 원인으로 파악된다.
인계 난연제는 브롬계 대체재로 주목받고 있으나 여전히 제약이 많아 성장이 속도를 내지 못하고 있다. 대상 수지의 물성 저하에 코스트가 높아 선뜻 구매하는 수요기업이 적기 때문이다.
시장 관계자에 따르면, 2021년부터 중국이 환경정책을 강화하면서 인광산의 50%를 폐쇄함으로써 인 화합물 공급부족이 발생하고 코로나19로 원료 공장 가동률이 대폭 하락해 인 원료가격이 폭등한 것으로 파악된다.
원료가격 폭등에 따라 인계 난연제는 2-3배 상승해 수요기업들의 가격부담이 커져 구매 위축으로 이어지고 있다.
국내에서는 파미셀 등이 인계 난연제 사업을 이어가고 있으나 각종 규제로 국내 생산이 어려워 공급망 확보에 어려움을 겪고 있다. 파미셀의 생산기지 역시 중국에 있는 것으로 알려졌다.
인계 난연제는 할로겐 프리로 친환경 마케팅을 이어가고 있으나 제조과정에서 다량의 염산 폐수가 발생해 친환경성에도 의문을 제기되고 있다.
시장 관계자는 “인 화합물은 전략물자로 분류돼 원료 수입이 제한받는다”며 “생산과정에서도 염산 폐수가 다량 발생해 생산단가 부담이 크다”고 밝혔다. 이어 “상업화를 위해서는 수백톤을 생산해야 하나 국내에서는 원료 수입 제한, 환경문제 등으로 제한적인 상황”이라며 “기술개발이나 파일럿 생산은 가능하니 양산은 어렵다”고 덧붙였다.
KC, 무기계 난연제 시장 독점
난연제 관계자들은 무기계 난연제의 성장 가능성에 기대를 걸면서도 여전히 기술적 문제를 해결해야 하는 과제를 제기하고 있다.
ATH(Aluminium Trihydroxide)는 KC가 범용·건조분말·슈퍼파인·보헤마이트를 포함해 총 19만2000톤을 생산해 국내시장을 거의 독점하고 있다.
일본 쇼와덴코(Showa Denko)가 ATH 생산을 중단하면서 KC가 영향력을 끌어올리고 있으며 중국 시장에서 판매가격을 주도하는 등 영향력을 확대하고 있는 것으로 알려졌다.
시장 관계자는 “무기계 난연제 수요가 증가하고 있고 경쟁기업이 철수함에 따라 KC가 독점하고 주도할 것”이라고 밝혔다.
ATH 수입량은 최근 5년 동안 35만-40만톤을 오가고 있으며 MDH(Magnesium Dihydroxide)는 11만-12만톤, ATO(Antimony Trioxide)는 3000-4000톤에서 변동하고 있다.
무기 난연제는 할로겐계나 인계보다 친환경적인 난연제로 여겨지고 있으나 난연 규격을 맞추기 위해 다량 첨가해야 하기 때문에 수지의 물성이 크게 변화하는 단점이 나타나고 있다.
무기 난연제는 주로 전선, 건축자재용으로 투입되고 있으며 최근 전기자동차 시장이 급부상함에 따라 무기 난연제 성장 가능성이 주목받고 있다.
국내 난연제 관계자는 “전기자동차 방열에 필요한 난연제 수요가 있을 것”이라며 “전기자동차는 충전과정에 필요한 절연 특성이 중요해 브롬이나 인계보다 수산화물로 대체하는 시장이 커질 것”이라고 예측했다.
ATH는 흡열 작용으로 온도 상승을 억제하는 메커니즘을 통해 난연효과를 발휘하며, 주로 충진 필러로 사용되고 있다.
MDH는 내열성이 우수해 주로 높은 온도에서 성형·가공하는 분야에 투입되며 전선피복용 비할로겐계 난연화 소재로 수요범위가 확대되고 있는 것으로 파악된다.
전기자동차 뿐만 아니라 우수한 절연성이 요구되는 5G(5세대 이동통신), 6G(6세대 이동통신) 케이블에 무기계 난연제 수요가 늘어날 것으로 전망된다.
국내에서는 생산단가 부담을 이유로 연구개발(R&D) 영역부터 속도가 나지 않고 있으며, 플래스틱 생산기업들은 난연제 등 첨가제를 투입하는 방식보다 레진 자체를 개질해 난연성을 높이거나 각종 첨가제를 섞어 난연 규격을 맞추며 대응하고 있다. (홍인택 기자: hit@chemlocus.com)
