도레이, 차세대 디스플레이에 PET필름 적용
도레이(Toray)는 차세대 고기능 디스플레이 소재 개발에 박차를 가하고 있다.
도레이는 최근 디스플레이 소재 사업의 주력제품인 MLCC(적층 세라믹 컨덴서)용 이형 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름 판매가 증가하며 매출이 급증할 것으로 기대하고 있다.
앞으로 롤러블(Rollable), 폴더블(Foldable), 마이크로 LED(Light Emitting Diode) 등 차세대 디스플레이 용도를 개척하고 자동차 디스플레이 소재 개발에 주력하기 위해 일본 미시마(Mishima), 기후(Gifu), 한국, 말레이지아 공장 생산능력을 순차적으로 확대할 방침이다.
도레이는 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 팬데믹(Pandemic: 세계적 대유행) 영향으로 최근 MLCC용 고기능 이형 PET필름 판매가 급증한 것으로 알려졌다.
코로나19 여파로 재택근무가 본격화되고 사람들이 집에서 머무는 시간이 늘어나면서 노트북과 모바일 기기용을 중심으로 MLCC 수요가 증가했고 전기자동차(EV) 시장 성장을 타고 자동차용 MLCC 투입이 본격화되면서 함께 수혜를 누리고 있다.
특히, 자동차산업에서 연결(Connectivity), 자율주행(Autonomous), 공유(Sharing), 전동화(Electrification) 등 CASE 트렌드가 확산된 것도 호재로 작용했다.
도레이는 앞으로 자동차용을 중심으로 MLCC 탑재량이 급증하면 PET필름 수요가 더 늘어날 것으로 기대하고 일본 수요기업들이 주력 공급하고 있는 미들-하이엔드를 중심으로 고기능화에 박차를 가하고 있다.
5G(5세대 이동통신), IoT(사물인터넷) 트렌드에 맞추어 롤러블, 폴더블, 자동차용 HUD(헤드업 디스플레이), AR(증강현실), VR(가상현실) 등 다양한 기술을 충족시킬 수 있는 PET필름을 개발하고 있으며 전기자동차나 CASE와 관련된 자동차 탑재 디스플레이에도 많은 관심을 나타내고 있다.
2024-2025년 상용화를 목표로 미국‧유럽 전기자동차 브랜드와 고급 차종의 트렌드를 반영해 신제품 개발을 본격화하고 있으며 중국 진출도 검토하고 있다.
신제품으로 육성하고 있는 나노적층필름 Picasus는 빛을 억제할 수 있는 기능을 활용해 HUD 적용을 준비하고 있다. Picasus가 빛 반사를 제어하면 HUD가 자동차 전면부 유리에 더욱 선명하게 정보를 출력할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
최근 반도체 부족으로 자동차 생산이 차질을 빚고 있으나 반도체 수급난이 해소된 이후에는 디스플레이 관련 수요가 더욱 가파르게 증가할 것으로 기대하고 신제품 개발에 역량을 집중하고 있다.

코스트 절감할 재활용 프로세스도 개발
도레이는 MLCC 제조공정용 이형필름으로 사용되는 PET필름 리사이클 기술도 고도화하고 있다.
현재 일부를 MR(Material Recycle) 처리해 MLCC 메이저들에게 공급하고 있으며 MLCC 생산기업들이 사용을 완료한 폐 PET필름을 회수하는 체계까지 완성한 것으로 알려졌다.
최근에는 실리콘(Silicone) 코팅층 탈리공정을 간소화하고 제조코스트를 낮추는 새로운 프로세스를 개발해 실증을 시작했으며 세계 최대 수요지인 중국 현지에서 회수하는 방안을 검토하고 있다.
MR 후 PET필름의 물성 열화 등 한계를 보완하기 위해 CR 기술 도입을 고려하고 있으며 2025년에는 MR과 CR 기술을 융합시켜 리사이클 과정에 새로 생산한 PET필름을 일절 투입하지 않는 100% 리사이클 체계를 완성할 계획이다.
도레이는 2022년 1월 MLCC 메이저인 TDK와 PET필름 리사이클 시스템을 구축하고 사용이 완료된 공정용 테이프 등을 회수해 공정에서 순환 이용하는 방안을 검토하고 있다.
도레이의 친환경 PET필름 브랜드 Ecouse Lumirror는 MLCC 공정용에서 회수 및 MR 처리하는 프로세스가 이미 자리를 잡고 있다. 미시마, 기후 공장에서 리사이클 필름을 생산하고 있으며 보급 확대를 위한 기술 개량작업을 추진하고 있다.
공정용 테이프는 Ecouse Lumirror처럼 PET 기재와 실리콘 코팅 등 2개 층으로 구성되며 유전체 페이스트를 위에 도공해 내부에 전극을 형성한 다음 틀에서 빼고 박리시켜 적층‧압축공정으로 보내는 방식으로 제조하고 있다.

한국에도 폐 PET필름 회수 시스템 구축
도레이는 사용이 완료된 공정용 테이프를 회수한 다음 자체 생산제품만 선별적으로 회수하는 시스템을 구축했으며 PCR(Post Consumer Recycled) 처리제품의 시험적 사용에 착수했다.
코팅층을 제거할 때는 화학적 세정 및 물리적 제거 방법이 요구되며 동일 공정으로 순환시키는 비율을 높이기 위해 PET 수지의 고품위화가 필요해 탈리가 쉬운 기재를 만들거나 특수 프라이머를 사용하고 있으며 최근에는 탈리‧파쇄 처리 간소화 및 고속화를 위한 신규 프로세스 개발에 성공했다. 실증실험을 통해 제조 프로세스를 신규 생산제품 수준으로 압축시키는 것을 목표로 하고 있다.
한국에서도 회수 시스템을 구축하는 방안을 검토하고 있고, MLCC 생산기지가 집적된 중국이나 동남아에서 회수 및 재이용하는 방안 역시 1-2년 안에 구체화할 것으로 예상된다.
최종적으로는 수요기업의 기존 공정에서 탈리까지 실시할 수 있는 시스템을 제안하는 것을 목표로 설정하고 있어 앞으로는 재생 프로세스 소형화에 본격적으로 나설 방침이다.
2024-2025년경에는 CR 기술을 도입할 계획이다.
리사이클할 때 열이력 때문에 발생하는 열화를 막기 위해 MR 방식과 융합시키는 방안을 검토하고 있으며 먼저 관련 기술을 개발한 섬유 사업부문의 노하우나 외부 기술을 도입하는 방안을 유력하게 검토하고 있는 것으로 알려졌다.
CR로는 BHET(bis-Hydroxyethyl Terephthalate)까지 분해해야 해 2022년부터 CR 사업화를 함께 검토하고 있는 프랑스 Axens의 해중합‧정제기술을 적용할지 주목된다.
공정용 테이프 리사이클 사업은 소비량이 많은 MLCC부터 시작됐으나 앞으로 반도체 제조공정용 다이싱 테이프 등으로 확대한다. 다이싱 테이프는 탈리가 훨씬 어려운 UV(Ultra Violet) 경화형 점착제를 제거해야 하기 때문에 컨버터 등 관련기업들이 CR 병용에 나설 것으로 예상된다.

도요보, 박막화 통해 생산능력 20% 확대
도요보(Toyobo)는 디스플레이 편광자 보호필름 생산을 확대한다.
도요보는 초복굴절 PET이면서 LCD 편광자 보호필름용으로 투입하고 있는 Cosmoshine SRF를 박막화함으로써 생산량을 면적 대비 약 20% 확대할 계획이다.
박막화를 통해 제조공정 압출 속도를 높이고 두께 80마이크로미터 사양의 기존 필름과 동등한 광학특성을 갖춘 두께 60마이크로미터 필름을 개발해 2025년까지 100% 대체하는 것을 목표로 하고 있다.
Cosmoshine SRF는 LCD TV 편광자 보호필름 용도로 글로벌 시장의 약 50%를 차지하고 있으며 최근 TV 패널의 대형화가 이루어지면서 수요가 급증하고 있다.
LCD 편광자 보호필름은 편광판 외부 양면에 1장씩 총 2장을 부착하며 PET필름은 도요보가 2013년부터 생산하고 있는 Cosmoshine SRF가 유일한 것으로 알려졌다.
도요보는 아이치현(Aichi) 이누야마(Inuyama) 공장의 1호기와 3호기, 후쿠이현(Fukui) 쓰루가(Tsuruga) 공장의 2호기 등 3개 전용 생산설비를 통해 Cosmoshine SRF를 생산하고 있다.
도요보는 PET필름 제조공법상 얇게 제조할수록 압출 속도가 빨라진다는 점을 고려해 공장부지를 확장하지 않고도 생산능력을 확대할 수 있는 방법을 찾은 것으로 알려졌다.
필름 박막화 후 광학특성 유지가 과제이나 Cosmoshine SRF는 광학지연치가 높은 연신필름이고 위상차로 무지개 형상이 발생하는 번짐 현상을 해소할 수 있어 문제가 없을 것으로 판단하고 있다. 광학지연치는 필름의 가로세로 굴절률 차이(복굴절)에 두께를 곱한 값으로 박막화 후에도 동등한 값을 유지하기 위해서는 평면 상태의 복굴절을 높일 필요가 있다.
도요보는 독자적인 폴리머 배합과 제막기술을 활용해 기존 필름과 동등한 광학지연치를 갖추면서도 두께는 60마이크로미터로 얇아진 필름을 개발하고 있으며 현재 중국, 한국, 타이완 편광판 생산기업에게 샘플을 공급하고 있다. 2023년 일부, 2025년에는 100% 대체가 가능할 것으로 판단하고 있다.
도요보는 최근 LCD TV 생산 증가추세가 둔화됐으나 대형화가 진행되고 있고 편광판은 재고 조정이 진행되는 속에서도 중장기 성장이 예상됨에 따라 Cosmoshine SRF 수요가 2025년까지 면적 베이스로 연평균 3-5% 증가할 것을 기대하고 있다.
Cosmoshine SRF는 경쟁제품인 TAC(Triacetyl Cellulose) 필름보다 흡습성이 낮고 뛰어난 치수안정성을 발휘해 왜곡 가능성을 낮출 수 있어 베젤리스화와 패널 오픈셀화에 이어 대형화 트렌드에도 대응이 가능할 것으로 보고 있다. (강윤화 책임기자: kyh@chemlocus.com)