자동차용 플래스틱은 전기자동차(EV) 보급을 타고 급성장이 기대되고 있다.
자동차기업들은 탄소중립 실현을 위해 이산화탄소(CO2) 배출량 감축에 기여하는 전기자동차로 전환을 가속화하고 있다.
전기자동차는 주행거리 연장을 위해 대형 배터리를 탑재해야 하기 때문에 차체 경량화 요구가 강하며 기존에 금속 소재를 사용했던 부품을 중심으로 플래스틱, 알루미늄, 고장력 강판 등 경량 소재로 대체가 진행되고 있다.
플래스틱은 경량화 뿐만 아니라 형상 자유도가 높다는 점에서 PP(Polypropylene) 등 범용수지가 범퍼에 채용되고 있으며 최근 고내열성 특성을 갖춘 EP(엔지니어링 플래스틱) 역시 적용 범위가 확대되고 있다.

전기자동차, 글로벌 시장 2030년 3690만대
글로벌 전기자동차 판매대수는 2022년 사상 최초로 1000만대를 돌파한 것으로 파악되고 있다.
국제에너지기구(IEA)에 따르면, 100% 전기자동차(BEV)와 플러그인하이브리드자동차(PHEV)는 2022년 판매대수가 1020만대로 전년대비 55% 급증했다.
전체 자동차 판매대수 중 전기자동차가 차지한 비중은 2020년 5% 미만, 2021년 9%에서 2022년에는 14%로 확대됐다.
중국은 글로벌 최대 시장으로 판매대수가 590만대로 80% 급증하고 시장점유율이 50% 이상에 달했으며 유럽은 판매대수가 260만대로 15%, 미국은 99만대로 55% 증가하는 등 대부분 주요 시장에서 성장세가 이어졌다.
IEA는 2023년에도 전기자동차 판매대수가 1400만대로 35% 증가하고 전체 자동차 시장에서 차지하는 비중은 20% 가까이로 확대될 것으로 전망하고 있다.
또 판매대수가 2025년 2050만대, 2030년에는 3690만대로 증가해 2030년경 전기자동차 비중이 35%에 달할 것으로 예상했다.
국내 전기자동차 판매대수는 2020년 4만6909대, 2021년 10만1112대, 2022년 16만2987대로 증가했으며 현대자동차가 점유율 73.9%를 차지했다.

CASE 확산으로 플래스틱 사용량 급증
자동차기업들은 연결(Connectivity), 자율주행(Autonomous), 공유(Sharing), 전동화(Electrification) 대응을 가속화하고 있다.
CASE 등 새로운 기능을 실현하기 위해서는 기존 부품을 신소재로 대체하거나 새로운 부품을 개발하는 작업이 필요해 소재에 요구되는 니즈 역시 날로 다양화‧고도화되고 있다.
후지키메라종합연구소에 따르면, 글로벌 자동차용 범용수지 시장은 2035년 883만톤으로 2021년 대비 31.4%, EP는 358만톤으로 42.1% 증가할 것으로 예상되고 있다.
열경화성 수지는 246만톤으로 26.2%, 고무 및 엘라스토머는 1275만톤으로 28.7%의 성장이 기대된다.
자동차 부품 디자인이 고도화될수록 PMMA(Polymethyl Methacrylate), PC(Polycarbonate)/ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 등 범용수지 뿐만 아니라 EP 사용량도 증가하고 있다.
열경화성 수지는 자동차 전장화와 함께 ECU(전자제어유닛) 탑재량이 증가하면서 기판에 사용되는 에폭시수지(Epoxy Resin) 수요가 증가하고 있다.
합성고무는 저연비 타이어용 SSBR(Solution Polymerized-Styrene Butadiene Rubber) 수요가 많으며 TPE(Thermoplastic Elastomer)는 전장부품 증가 움직임에 따라 신규 용도 개척이 본격화되고 있다.
최근 탄소중립 요구가 강화되며 친환경 플래스틱 사용량은 2035년 262만톤으로 10.9배 폭증할 것으로 전망되고 있다.
PP, PU(Polyurethane)는 MR(Mechanical Recycle) 처리를 거친 재활용 플래스틱 사용이 본격화되고 있으며 CR(Chemical Recycle) 플래스틱 사용도 기대된다.
바이오 기술은 PA(Polyamide) 11 및 12를 중심으로 적용되고 있다.

EP, 전기‧전자 이어 모빌리티를 수익원으로…
EP는 내열성, 내충격성, 치수안정성, 전기 특성 등을 갖추어 사용 용도가 점차 넓어지고 있으며 앞으로도 경량화 뿐만 아니라 다양한 목적에서 EP를 사용하고자 하는 수요가 증가할 것으로 전망된다.
자동차용 EP 중 대표격인 PA는 내열성이 우수해 주로 엔진 주변 부품에 사용되나 최근 전기자동차 보급과 함께 관련 수요가 감소하고 있다.
그러나 금속 부품을 PA로 대체하면 경량화 효과가 우수하기 때문에 전기자동차 보급 때문에 자동차용 수요 자체가 소멸할 일은 없을 것으로 판단되며 고열전도 그레이드로 전기자동차 모터와 LED(Light Emitting Diode) 램프 소켓 용도 등에서 수요를 유지하고 있다.
내열성 등 여러 우수한 기능을 갖춘 PPS(Polyphenylene Sulfide)는 배터리, 커넥터, 센서 등에서 사용이 기대되며, 특히 내트래킹 그레이드는 전장부품 소형화에 기여한다는 점에서, 금속 접합 그레이드는 기밀성이 우수하다는 점에서 전기자동차 채용이 시작되고 있다.
PC 역시 전기자동차 관련 수요 증가가 기대되고 있다.
전기자동차가 내연기관 자동차의 뒤를 이어 전체 자동차 디자인 트렌드를 주도하게 되며 내‧외장 부품 디자인 변경에 용이한 PC의 용도가 넓어질 것으로 전망된다.
PC는 높은 투명성과 장식성을 갖추어 주간주행등(DRL) 용도에서 이미 주류 소재로 자리 잡고 있으며 자동차 디스플레이 적용 사례도 늘고 있다.
최근에는 헤드램프 부품을 PC로 통일해 단일소재화를 도모하는 움직임도 눈에 띄며 유리창을 대체하는 수지 글레이징 분야에서도 PC 수요가 증가하고 있다.
PBT(Polybutylene Terephthalate)는 전자소재가 주력 용도이나 전기자동차 보급과 함께 전장부품 사용량이 증가하며 자동차용에서도 수요가 증가하고 있다.
저유전성, 치수안정성을 활용한다면 ECU 케이스, 커넥터, 레이더 부품에서 채용이 기대되며 일부 생산기업들이 낮은 왜곡성과 전자파 흡수성 등을 강조한 고기능 그레이드 제안에 나선 것으로 알려졌다.
전기‧전자부품용으로 사용량이 많은 LCP(Liquid Crystal Polymer)는 높은 내열성과 유동성을 활용한다면 전장부품 경량화 니즈를 충족시킬 수 있을 것으로 예상된다.
변성 PPE(Polyphenylene Ether)는 치수안정성, 저유전 등 전기 특성이 우수해 관련기업들이 자동차용을 신규 용도로 주목하고 있으며, POM(Polyacetal)은 습동성과 내마모성을 살려 기어 등 기계부품에 이미 사용되고 있고 기타 자동차 내장재나 기계 부품용 수요 증가가 기대되고 있다.

탄소중립 극대화 위해 리사이클 소재 확대
자동차기업들은 탄소중립 효과 확대를 위해 리사이클 소재 사용에 관심을 나타내고 있다.
볼보(Volvo)는 신형 SUV(스포츠유틸리티자동차) 볼보 EX30의 내장재와 범퍼 등 플래스틱 소재 중 17% 가량을 리사이클 소재로 채용했으며 시트와 대시보드, 도어에는 데님과 아마, 리사이클 폴리에스터(Polyester)를 약 70% 함유한 울 혼방 소재를 사용하고 있다.
또 알루미늄 부품은 25% 수준을 리사이클 소재로 전환한 것으로 알려졌다.
소재 생산기업들은 자동차 경량성 극대화에 기여할 뿐만 아니라 리사이클이 용이한 신소재를 개발하는데 주력하고 있으며 단독으로 추진하기보다 자동차기업, 부품 생산기업, 리사이클 전문기업 등과 연계하며 Car to Car 시스템 구축에 총력을 기울이고 있다.
도레이(Toray)는 혼다(Honda)와 공동으로 유리섬유 배합 PA6 부품을 수평 리사이클하는데 도전하고 있다.
아임계수로 해중합해 원료 모노머 카프로락탐(Caprolactam)으로 재생하는 CR 기술을 확립하기 위해 최근 실증을 진행하고 있으며 2027년경 상용화할 방침이다.
유리섬유 배합 PA6를 인테크매니폴드에 사용한 후 폐차에서 회수한 다음 분별‧파쇄를 거쳐 파일럿 플랜트에서 리사이클을 진행할 계획으로, 아임계수의 수지 침투력과 용해력, 가수분해성 등을 활용해 PA6 해중합에 성공한 것으로 알려졌다.
촉매를 사용하지 않아 첨가제 영향을 받지 않으며 단 몇분 만에 해중합이 가능하기 때문에 높은 수율로 카프로락탐을 생성할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
스미토모케미칼(Sumitomo Chemical)은 종합 리사이클 전문기업인 리버(Rever)와 협력하고 있다.
리버가 자동차 범퍼, 내장재 등에서 PP 부품을 회수하고 해체‧선별해 플래스틱 원료용 소재로 만든 후 스미토모케미칼에게 공급하면, 스미토모케미칼이 자동차부품에 적용할 수 있는 수준의 고품질 그레이드로 상업 생산할 계획이며 현재 관련 프로세스 개발을 추진하고 있다.
스미토모케미칼과 리버는 2021년 6월부터 플래스틱 자원 순환 시스템 구축에서 협력하고 있으며 그동안 리사이클 플래스틱 생산 및 공급능력을 일정수준 확보했다는 판단 아래 2025년 상용화를 목표로 PP 회수에 나선 것으로 알려졌다. (강윤화 책임기자: kyh@chemlocus.com)