PA(Polyamide)는 식물 베이스를 포함한 원료 조합으로 다양한 수지가 상업화되고 있다.
대표제품인 PA6/PA66은 글로벌 수요가 120만-130만톤에 달하고 있으며, 2021년에는 하반기에 반도체 부족으로 자동차 생산이 줄어들면서 2020년과 비슷한 수준에 머무른 것으로 추정된다. 특히, 2022년에는 중국의 도시 봉쇄 영향으로 수요가 줄어들어 2021년을 하회할 것이 확실시된다.
앞으로 중국 시장이 빠르게 회복되거나 자동차 생산이 회복되면 성장세를 되찾을 것으로 예상된다.
반면, 2021년 2월 미국 대한파로 원료 HMDA(Hexamethylenediamine) 부족이 심화되면서 PA66과 PA6T 공급이 대폭 감소해 수급타이트가 심각했으나, 최근에는 수요가 감소하면서 해소됐고 2022년 하반기 이후 중국이 신증설을 본격화하면 원료 부족 문제가 해결될 것으로 판단된다.
PA는 중장기적으로 자동차 전장화를 타고 엔진 주변에 사용됐던 PA6/PA66 수요가 감소하는 반면 전기자동차(EV)나 연료전지자동차(FCV)용, 금속, 슈퍼 EP(엔지니어링 플래스틱) 대체 수요는 증가하고 있다.
유럽, M&A 통한 구조재편에 아시아 공략
유럽에서는 수요구조 변화를 타고 재편이 이어지고 있다.
바스프(BASF)는 2020년 솔베이(Solvay)의 PA 사업 인수를 완료했으며, 셀라니즈(Celanese)는 2022년 말까지 듀폰(DuPont)의 PA 사업을 인수할 계획이다. Advent International과 랑세스(Lanxess)는 합작기업을 설립하고 2023년 상반기 완료를 목표로 DSM의 PA 사업 인수를 추진하고 있다.
바스프는 말레이, 인디아, 중국, 유럽 사업장에서 증설을 추진하며 전기자동차와 통신기기 관련 수요 증가에 대응할 계획이다. 모든 사업장에서 노하우를 활용해 동등한 품질을 공급할 수 있는 것이 강점이며 일본을 핵심시장으로 설정하고 수요기업의 글로벌 사업을 지원할 수 있는 체제를 강화하고 있다.
ChemCycling, 해중합 등 리사이클 기술과 지속가능 원료를 사용한 밸런스 방식 그레이드 등 친환경제품을 다수 공급하고 있으며 모든 생산제품에서 탄소발자국을 산출해 수요기업의 이산화탄소 배출량 감축에 기여할 예정이다.
셀라니즈는 유럽‧미국 자동차부품 시장에서 채용실적을 거둔 Frianyl 브랜드의 난연 배합 PA 소재를 중점 공급하고 있다.
전기자동차 등 자동차 분야와 일반 산업용 PA 용도 개발에 주력하며 다양한 EP 생산제품군을 활용해 전방위 전개에 나서고 있으며 리사이클 소재를 원료로 사용한 Ecomid 그레이드가 호조를 나타내고 있다.
아케마(Arkema)는 바이오 베이스 PA11 브랜드 Rilsan을 생산하기 위해 싱가폴 공장을 건설하고 있으며 2022년 말까지 가동해 아시아 시장을 중심으로 신규용도 개척에 나설 예정이다.
특히, 전기자동차 냉각튜브 용도에 주목하고 있다. 기존 금속계 튜브나 다른 PA를 대체함으로써 경량화 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다.
수도배관 조인트 용도에서는 알루미늄을 대체해 경량화 효과와 친환경성을 부여할 수 있다는 점을 강조하고 있다.
아울러 섭씨 마이너스 60도에서도 버틸 수 있는 피로특성을 활용해 수소 보관‧수송용 탱크 내부 라이너 등 새로운 용도 개척에도 나서고 있다.
일본, 바이오매스‧리사이클 수지 개발 활성화
일본 PA 생산기업들은 전기자동차 부품 용도 개발과 함께 친환경 그레이드 투입에 총력을 기울이고 있다.
아사히카세이(Asahi Kasei)는 Leona 브랜드에서 할로겐 프리이면서 난연성까지 갖춘 고부가가치 그레이드를 개발하고 전기자동차 커넥터용으로 제안하고 있다.
미국 제노마티카(Genomatica)와 바이오매스 베이스 그레이드 상업화도 준비하고 있다. 제노마티카가 세계에서 유일하게 보유하고 있는 바이오매스 베이스 기술로 HMDA를 개발해 세계 최초로 바이오 베이스 PA66를 상업화할 계획이다.
또다른 원료 아디핀산(Adipic Acid) 역시 바이오화를 추진하고 있다.
우베(Ube)는 타이와 일본의 중합체제를 최적화하고 고부가가치 그레이드의 글로벌 공급에 나서고 있다.
내연기관 자동차보다 전기자동차 부품을 주목하며 와이어 하니스를 감싸는 보호 용도에서는 난연성, 압출성형 시 가공성이 우수한 특수 PA6 등을 제안하고 있다.
수소 탱크라이너 용도 확대와 친환경 그레이드 제안은 물론 바이오 베이스 성분을 혼합한 PA6계 그레이드의 유럽 공급에 나서고 있고, 스페인에는 다양한 바이오 베이스 폴리머를 검증하기 위한 파일럿 플랜트를 건설할 예정이다.
쿠라레(Kuraray)는 PA9T 브랜드 Genestar의 전기적 특성과 저흡수성을 활용해 전자부품용을 중심으로 PA6T 및 슈퍼EP 대체를 도모하고 있다.
2022년 4분기에 타이 신규공장 가동을 통해 생산능력을 2배 확대해 글로벌 공세를 강화하며 이후 전체 생산능력을 3배로 확대하기 위한 2차 증설에 나설 계획이다.
전기자동차 고전압 부품 용도에서는 고속충전 트렌드로 고전압화가 요구될 것으로 예상됨에 따라 전기자동차 보급을 사업 확대의 호재로 주목하고 있다.
유니티카(Unitika)는 바이오매스, 리사이클, 감축(Reduce) 키워드를 중심으로 친환경화를 도모하고 있다.
바이오매스 키워드로는 방향족 PA 브랜드 Xecot의 내열성, 저흡수성을 활용해 PA6T 대체에 나서고 있으며, 리사이클에서는 PA를 MR(Material Recycle) 처리하고 있는 가운데 최근에는 폴리에스터(Polyester)를 포함해 CR(Chemical Recycle)까지 추진하는 방안을 검토하고 있다.
감축 키워드를 통해서는 수요기업의 환경부하 저감에 기여하는 나노 컴포짓 나일론/도장리스 대응 원료 착색을 통해 페인트, 유기용제 사용량을 줄이고 있다.
MEP(Mitsubishi Engineering Plastic)는 식물 베이스 세바신산(Sebacinic Acid)을 원료로 제조하는 PAXD 10 Reny 식물 베이스 및 저흡수 그레이드로 고내열성, 고강도 등 고부가가치 물성과 친환경성을 동시에 추구하고 있다.
아울러 이산화탄소(CO2) 배출량을 산출해 수요기업에게 수치로 제시함으로써 채용을 확대할 방침이고, 연속섬유 강화 PA Reny Tape는 앞으로도 전기자동차 경량화 용도로 적극 제안할 예정이다.
우베, 전분 베이스 PA 공급 적극화
우베는 전분계 바이오 베이스 성분을 혼합한 PA6계 그레이드를 유럽에서 출시했으며 스페인에서는 PA에 혼합하는 다양한 바이오 베이스 폴리머의 검증을 위해 파일럿 플랜트를 건설할 계획이다.
환경규제가 엄격한 유럽에서 시장점유율이 높은 포장소재용을 중심으로 영향력을 확대하기 위한 것이다.
우베는 2050년 탄소중립을 위한 도전을 목표로 2030년 온실가스 배출량을 2013년 대비 50% 감축하고 친환경제품 및 기술은 연결 매출 비중을 2030년에 60%로 확대하는 것을 목표로 하고 있다.
PA는 바이오 베이스나 MR 컴포짓을 포함해 20-30%는 친환경제품으로 구성할 예정이다.
유럽에서는 바이오 베이스 컴포짓 개발을 가속화하고 있다. 이미 일부를 출시해 수요기업에게 공급하고 있으며 스페인 생산기지에서는 바이오 베이스 폴리머를 검증하는 파일럿 플랜트 건설을 준비하고 있다.
바이오 베이스 모노머 종류나 조합을 통해 PA10, PA11, PA4, PA56 생산이 가능할 것으로 기대하고 있으며 여러 폴리머를 사용함으로써 시의적절하게 신제품을 공급할 수 있는 체제를 확립할 예정이다.
강점을 갖춘 압출성형으로 포장용 필름을 중심으로 친환경 트렌드를 선도하는 유럽에서 공세를 강화한다.
이산화탄소 감축을 위해 목재 베이스 컴포짓 개발 검증도 실시한다.
우베는 재생에너지의 일종으로 목재를 탄화시킨 바이오매스 고형 소재인 트리파이드 펠릿을 개발했으며 50대50 합작기업인 UBE Mitsubishi Cement(UMCC)를 통해 환경 에너지 사업의 일부로 추진하고 있다.
컴포짓 영역에서는 트리파이드 펠릿을 PA 혼합 필러로 활용할 수 있을지 용도 탐색을 진행하고 있다.
아케마, 싱가폴 중심 전기자동차용 공세
아케마는 2022 말까지 싱가폴에서 바이오매스 PA11 Rilsan 생산설비를 가동하고 신규용도 개척을 본격화할 계획이다.
전기자동차 냉각튜브와 수소 탱크 라이너 등 앞으로 성장이 기대되는 영역에서 본사가 소재하고 있는 유럽 뿐만 아니라 아시아 시장을 적극 공략하는 것을 목표로 하고 있다.
PA11을 적용하면 PA6, PA66에 비해 10%를 추가로 경량화할 수 있어 탄소발자국 저감 효과가 뛰어날 것으로 예상되고 있다.
PA11은 피마자유 베이스 세바신산(Sebacinic Acid)을 출발원료로 취하는 바이오매스 플래스틱으로 전세계에서 아케마만이 생산하고 있다.
아케마가 현재 건설하고 있는 싱가폴 플랜트는 PA11 및 중간체 11 모노머를 일관 생산하며 완공 후 생산능력이 최대 1.5배 확대될 것으로 알려졌다.
아케마는 생산능력 확대를 통해 아시아 시장을 중심으로 신규용도에 대한 공세를 강화할 계획이다.
자동차부품으로는 전기자동차 냉각 튜브를 큰 기회로 주목하고 있다.
기존 금속 튜브나 고무 호스, 다른 PA를 PA11로 전환하면 경량화 효과를 누릴 수 있고 수도 배관 조인트에 사용되는 알루미늄을 대체함으로써 친환경성을 극대화할 수 있다는 점을 강조하고 있다.
차세대 에너지로 주목받는 수소 관련 시장에서는 섭씨 영하 60도에도 버틸 수 있는 피로특성을 살려 수소 보관‧수송용 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 탱크 라이너 용도에 제안하고 있다.
수소 활용에서 앞서나가고 있는 유럽에서 자동차용 탱크로 채용실적을 거두었고 앞으로 시장 형성이 기대되는 아시아에서도 경쟁기업보다 먼저 시장점유율을 확보할 예정이다.
스포츠 관련으로는 열가소성 엘라스토머 시리즈 중 PA11를 활용한 Pebax Renew를 스키슈즈 바닥의 발포 소재 등으로 공급하고 있으며 최종 소비자에게 식물 베이스라는 점을 홍보하고 있다.
Cathay, 바이오 PA56 중심 20만톤으로 증설 검토
중국 상하이(Shanghai)의 Cathay Industrial Biotech은 PA6, PA66보다 흡수성, 염색성이 우수한 PA56을 통해 난연, 필름 등 각종 산업용 수지 용도를 개척하고 있다.
Cathay Industrial Biotech은 2022년 생산능력을 20만톤대로 2배 확대하는 방안을 검토하고 있다.
Cathay Industrial Biotech의 바이오 PA는 옥수수 베이스 당을 독자 개발한 내알칼리성 효모로 발효시킨 식물 베이스 1,5-Petamethylene Diamin(DN5)과 석유 베이스 노말파라핀을 발효시킨 장사슬 디카르본산을 중합해 제조했으며 디카르본산의 탄소 수에 따라 PA56 뿐만 아니라 PA510부터 PA518까지 생산할 수 있다.
주력제품인 PA56은 DN5와 외부에서 조달한 석유 베이스 아디핀산으로 생산했으나 바이오도가 45%에 달하고 있다.
PA56은 PA6이나 PA66에 비해 염색성, 흡습성이 높아 섬유 용도에서 높은 평가를 받았고 내열성이 PA6, PA66의 중간 위치여서 필름 용도에서도 좋은 평을 받고 있다.
중국에서는 타이어코드, EP 용도에 이미 PA56이 채용되고 있다.
Cathay Industrial Biotech은 2000년 설립돼 발효기술을 앞세워 2003년 산둥성(Shandong)에서 세계 최초로 바이오 기술을 활용하는 장사슬 디카르본산 3만톤 플랜트를 상업 가동했으며 2014년에는 바이오 PA 생산기술을 확립했고 2018년 신장위구르에서 바이오 PA 10만톤과 DN5 5만톤을 가동했다.
현재 DN5 양산기술을 갖추고 있는 곳은 세계적으로 Cathay Industrial Biotech이 유일한 것으로 알려졌다.
바이오 PA56는 아디핀산을 외부에서 조달해 DN5와 중합해 생산하고, 바이오 PA510은 피마자유 베이스 세바신산을 외부로부터 조달함으로써 100% 바이오 베이스제품으로 공급하고 있다.
PA511 이후 그레이드는 노말파라핀을 구입하고 자사 발효기술로 디카르본산을 제조해 합성하고 있다.
Cathay Industrial Biotech은 수요 증가에 대응해 2022년 가동 예정인 산시성(Shanxi) 플랜트를 대규모 바이오 PA 및 DN5 생산기지로 건설하고 바이오 PA 생산능력을 2배 이상 확대할 계획이다.
Cathay Industrial Biotech이 제3기관에 의뢰해 조사한 결과, PA56은 라이프사이클 전체에서 이산화탄소 감축 효과가 PA6 및 PA66과 비교할 때 각각 44%, 50%로 파악되고 있다. (강윤화 선임기자: kyh@chemlocus.com)
