
유화제(Emulsion)는 물과 기름처럼 섞이기 어려운 물질의 계면에 작용해 균일하게 분산된 에멀전 상태를 만들며 산업용으로는 합성수지, 합성고무의 유화중합용으로 많이 사용되고 있다.
산업용 유화제는 계면활성제와 거의 같은 물질로, 물과 기름이 잘 섞이도록 하는 유화기능 뿐만 아니라 공기와 액체 또는 고체 입자와 액체 등을 균일화하는 효과가 있으며 분산·침투·세정·기포·소포·습윤·대전방지·살균 등 다양한 기능에 따라 투입되고 있다.
수요의 약 50%는 합성수지 에멀전이 차지하고 있다. 합성수지 에멀전은 점·접착, 종이 가공, 섬유, 건축·토목, 전자 소재 관련 코팅제에 적용되며 비수용성 모노머를 계면활성을 이용해 물속에 유화시켜 중합하는 유화중합에 사용된다.
VOCs(휘발성 유기화합물) 등 유기용제를 사용하지 않아 인체에 안정적이고 친환경적이어서 수요가 증가하고 있다.
그러나 일본은 최근 수요 부진이 이어지고 있으며, 일본 유화제 생산기업들은 고기능·고부가가치 신제품을 개발하면서 적극적으로 아시아 시장을 개척하고 있다.
일본, 코로나19 종식에도 회복 한계
일본은 지속적인 수요 감소 추세에 따라 반응성 유화제 수출을 확대하고 있다.
일본접착제산업협회(JAIA)에 따르면, 일본은 산업용 유화제 출하량이 2018년 이후 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 팬데믹(세계적 대유행)이 끝난 2021년을 제외하고 지속적으로 감소하고 있다.
2023년에는 36만9653톤으로 전년대비 9.8% 감소하면서 처음으로 40만톤을 밑돌았다. 내수가 36만2218톤으로 9.0% 줄었고, 수출은 7435톤으로 36.9% 급감했다. 모든 용도에서 감소했다.
모노머별로는 PVC계가 8만7790톤으로 6.6%, 아크릴(Acryl)계는 21만4854톤으로 10.6% 감소했다.
2023년에는 계면활성제 생산량도 107만3775톤으로 12.0%, 판매량은 79만1990톤으로 7.9% 줄었으며 최근 2년간 감소 폭이 커지면서 코로나19 시기를 밑돌았다. 자동차, 전자소재 용도 회복 속도 둔화 역시 우려를 가중시키고 있다.
반응성, 동남아·인디아 수출 확대
일본은 수요 감소에 수출 확대로 대응하고 있다.
유화중합용 유화제는 수계이면서 모노머를 유화·가용화해 중합 반응이 일어나는 미셀(Micelle)을 형성하는 것과 분산 안정성을 유지하는 핵심이다.
하지만, 반응 후에는 폴리머 표면에 물리적으로 흡착될 뿐 쉽게 탈착·유리되기 쉬운 상태가 된다. 최종적으로 유화제가 폴리머 표면으로 이동하면 도막 등의 내수성이 저하되고, 기재 쪽으로 이동하면 점·접착 시 밀착성에 악영향을 미친다.
일본은 유화중합용 유화제 문제를 해결하기 위해 1970년대에 반응성 유화제를 개발했다.
반응성 유화제는 폴리머 표면과 결합하는 관능기를 가지고 있어 화학 결합함으로써 중합 반응할 때 기포 발생을 방지해 분산 안정성을 유지하고 반응한
후에도 유화제 분자가 유리되지 않기 때문에 내수성과 밀착성 문제를 방지할 수 있다.
특히, 수성 페인트의 내수성 개선에서 탁월한 효과가 인정되면서 1990년대에 본격적으로 보급됐다. 일본은 전체 유화제의 20-30%가 반응성으로 전환된 것으로 파악된다.
글로벌 시장은 반응성 유화제 보급률이 낮은 편이나 아세안(ASEAN), 인디아는 수성 페인트 트렌드를 타고 수요가 증가하고 있다.
아세안과 인디아의 수성 페인트 수요는 일본과 동등하거나 더 많으며, 중국은 일본의 7배에 달하고 있어 수출이 증가하고 있다. 중국은 최근 건설 시장 침체로 상황이 어렵지만 인디아는 건축 페인트용 수출이 빠르게 확대되고 있다.
일본에서는 실링·라벨 등 점착 분야의 식품 등 수분이 많은 환경에서 내수성이 요구되는 용도로 채용이 증가하고 있다.
유럽과 미국도 시장이 성장할 것으로 기대되는 가운데 식품 접촉 소재용 법규 대응이 요구됨에 따라 개발을 강화하고 있다.
아데카, 고기능 반응성 유화제 라인업 확충
아데카(ADEKA)는 반응성 유화제 라인업을 확충하고 있다.
아데카는 범용부터 기능부여형까지 다양한 계면활성제를 공급하고 있다. 반응성 유화제 ADEKA Reasopa 시리즈는 밀착성과 내수성을 높일 수 있는 것이 특징이며 페인트, 점·접착 용도에서 수요가 증가하고 있다.
아데카는 반응성 유화제 전환 가능성이 큰 중국, 아세안, 인디아를 중심으로 해외 사업을 적극 확대하고 있으며, 최근에는 식품 포장 분야를 주목하고 있다. 냉동식품, 과자류, 음료병 라벨용 점·접착제는 내수성이 필요하기 때문이다.
아데카는 강력한 반응성 유화제 니즈에 대응해 2019년 5월 세계 최초로 미국 FDA(식품의약국) 인증을 취득해 식품포장 소재용 점·접착제와 감압 점착제에 사용할 수 있도록 했고, 일본에서도 식품위생법 상 포지티브 리스트에 포함됐다.
ADEKA Reasopa를 사용한 라벨은 박리성이 우수해 리사이클 촉진에도 기여하고 있다.
음이온형 ADEKA Reasopa SR 시리즈와 비이온형 ADEKA Reasopa ER 시리즈가 주휴이며 음이온형은 SR-10을 중심으로 EO(Ethylene Oxide) 부가 몰수를 높인 SR-20과 저점도이면서 취급성을 개선한 희석형 SR-1095, SR-2090, SR-3090을 라인업에 추가했으며 취급성을 개선해 레시피와 용도를 확대하고 있다.
고가교 타입 신규 개발제품 ADEKA Reasopa AC-1095는 글로벌 시장에서 샘플 테스트를 시작했다. 고가교 구조를 통해 도막의 배리어 성능이 향상돼 금속 부식을 방지하고 내구성을 개선할 수 있어 방청 페인트의 고기능화를 기대하고 있다.
일본유화제, 맞춤형 계면활성제로 시장 공략
일본유화제(Nippon Nyukazai)는 약 300종류의 계면활성제를 라인업하고 있다.
다양한 용도에 대응하는 동시에 수요기업이 필요로 하는 기능을 구현하기 위해 커스텀 전략으로 고도화되는 니즈에 대응하고 있으며 최근에는 환경에 대한 기여를 강력하게 요구받고 있다.
일본유화제는 2025년 4월부터 NPE(Nonylphenol Ethoxylate)가 제2종 특정화학물질로 지정됨에 따라 일부 공급기업이 생산을 중단하는 등 대응에 어려움을 겪는 수요기업이 증가하면서 계면활성제 Newcol 시리즈의 NPE 공급을 계속하는 동시에 NPE 대체제품 공급을 시작했다.
또 계면활성제 및 유화제 시장에서 환경에 미치는 영향을 고려해 첨가량과 배합량을 줄이려는 니즈가 강해지고 고기능제품에 대한 수요가 증가함에 따라 커스텀 개발을 강화하고 있다.
최근에는 커스텀형 세정제 Minemal 시리즈가 크게 주목받고 있다.
Minemal은 계면활성제, 글리콜에테르(Glycol Ether), 아민(Amine)의 방대한 조합을 최적화해 수요기업의 니즈에 맞추어 공급하고 있으며 특정 세정 대상에 특화하는 것은 물론 악취 억제 니즈에도 대응하고 있다.
일본유화제는 반도체 미세화에 대응하는 전자소재용 고순도 화학약품도 공급하고 있다.
세정제 용도 등 금속 불순물 관리를 강화한 계면활성제를 라인업에 추가했으며, 특히 신제품은 금속 원소 함유량을 ppb 수준으로 관리해 수요가 증가하고 있다.
농업용 유화제 분야에서도 최근 분산이 어려운 분말이나 고형 유효 성분이 증가하면서 수요기업과 공동으로 특수제품을 커스텀하는 사례가 늘고 있다. 일본유화제는 앞으로도 농약 제제 개발을 지원할 방침이다. (윤우성 선임기자: yys@chemlocus.com)
표, 그래프: <일본의 합성수지 에멀전 출하량 변화-모노머별 , 일본의 합성수지 에멀전 출하량 변화-용도별 , 일본의 계면활성제 생산·판매량 변화>