Update2024.04.25 (목)
수송기기용 고기능소재 표준화 시급
■여러 분야에서 널리 사용되는 ‘엔지니어링 플라스틱’
‘엔지니어링 플라스틱(engineering plastics)’은 가볍고 가공이 쉬운 범용 플라스틱의 특징과 더불어 내충격성, 내마모성, 내열성, 내한성, 내약품성, 전기절연성 등이 뛰어나 자동차, 항공기, 선박 등 각종 수송기기는 물론 생활용품, 전기전자 제품 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.
엔지니어링 플라스틱은 범용 플라스틱과 마찬가지로 원유로부터 얻어지는 기초 유분을 합성하여 얻어지며, 이러한 수지의 종류 및 합성 방법은 매우 다양하고 그 종류가 매우 복잡한 특징이 있다.
보통 석유화학업체들이 원유에서 기본 수지를 생산하고 이를 이용해 사용 환경에 맞게 보강제, 첨가제 등을 이용한 복합화 재가공과정을 거치게 된다.
■ 자동차 이산화탄소 배출 규제가 가져온 기술적 변화
자동차 산업의 130여년 역사동안 많은 변화가 있었지만, 대체로 ‘빠르고 편안한 자동차’를 만든다는 일관된 흐름을 유지했다.
그러나 최근의 자동차 산업은 새로운 패러다임에 의해 진화하기 시작했고, 지금까지 겪지 못했던 급격한 변화에 맞닥뜨리게 됐다.
변화의 원인으로는 환경오염과 자원 고갈 그리고 최근 센서 및 IT 기술의 급속한 발전 등을 들 수 있다.
자동차를 주축으로 하는 수송기기 분야에서의 중요한 이슈로는 연료 효율을 높이는 친환경자동차와 전기자동차, 수소자동차 등 내연기관을 탈피한 차세대 자동차 그리고 첨단 센서 기술과 IT 기술로 무장한 자율주행자동차 등이 있다.
우리 정부와 업체들은 이 세 가지를 모두 2020년부터 구체화·상용화시킨다는 목표로 정책을 추진하고 있으며, 급변하는 자동차 시장에서 주도권을 잡기 위해 치열하게 경쟁하는 양상을 보이고 있다.
특히 최근에 자동차 선진국들을 중심으로 지구 온난화를 일으키는 이산화탄소 배출량과 연계하여 자동차 연비 규제 법안을 다양하게 내놓고 있다.
국내에서는 산업부와 환경부가 2020년부터 자동차 평균 연비를 24.3 km/ℓ 이상으로 높이기로 하고, 시행 방안을 구체화하고 있다.
더불어 탄소 배출량을 줄이려는 조치로, 이를 충족시키지 못하는 자동차업체에는 에너지 이용합리화법에 따라 과징금을 부과하게 돼 있다.
해외 주요 국가 역시 친환경자동차의 정착을 위해 적극적인 연비 늘리기에 나섰다.
일본은 2020년까지 의무적으로 20.3km/ℓ 이상의 연비를 갖추도록 할 예정이며, 유럽도 26.5km/ℓ의 연비 규제를 시행할 계획이다.
미국은 2025년부터 23.9km/ℓ 이하의 자동차는 판매하지 못하는 법을 추진 중이다.
2020년까지 연비를 크게 향상시킨다는 것은 강제된 목표라고 볼 수 있으며, 지금까지는 마케팅 관점에서 연비 좋은 차를 자율적으로 만들었다면, 앞으로는 정부 차원에서 만든 친환경 자동차 규제에 맞춰야 한다.
따라서 각국의 환경 및 연비개선 규제 강화에 따른 요구 조건을 만족시키기 위해서는 동력관련 부품의 효율 향상 외에도 차량의 경량화가 절실하게 필요한 상황이다.
■ 자동차 경량화 기술 주목
자동차에서 경량화효과는 연비와 직접적인 연관성이 있다(승용차 10% 경량화 시 연비 3.8% 향상).
이에 따라 자동차 업계에서는 세계적인 저탄소 정책의 확산과 자동차 경량화 추세에 맞춰 차량 무게를 경량화하기 위한 치열한 경쟁을 벌이고 있으며, 기능성 신소재의 적용 및 기 적용 소재의 성능 향상 등을 기반으로 하는 소재의 경량화 기술이 주목받고 있다.
엔지니어링플라스틱은 금속을 대체할 수 있는 대표적인 경량 소재에 해당하며 철이 주를 이루던 자동차 부품 소재가 요즘엔 경량금속이나 엔지니어링 플라스틱으로 대체되고 있다.
현재 자동차분야에서는 플라스틱이 차량 무게의 약 10% 정도 사용되고 있으며 사용률이 계속 증가하는 추세다.
자동차 등 수송기기에는 범용 플라스틱의 약점인 내열특성, 강도, 내마모성 등 각종 기계적 특성을 개선하기 위해 엔지니어링 플라스틱에 유리섬유, 탄소섬유와 같은 섬유상 보강재나 탈크, 마이카 등 무기물과 함께 충격 보강재를 복합시킨 ‘강화플라스틱(reinforced plastics)’이 많이 사용되고 있다.
현재 경량화 방안으로 자동차 부품 소재가 알루미늄, 마그네슘과 같은 경량금속이나 엔지니어링 플라스틱으로 대체되고 있으며 이미 전 세계에서 생산되는 엔지니어링 플라스틱 소비의 약 60%에 해당하는 규모를 자동차 분야에서 점유하는 수준에 도달했다.
따라서 우리는 자동차, 전기 전자 등 전방산업에서의 고부가가치 엔지니어링 플라스틱 소재 수요 및 친환경 소재 수요 증가 추세에 적극적으로 대응할 필요가 있다.
더구나 자동차분야에서 선진국의 환경규제 대책들은 수입차량이 해당국가의 환경 기준치를 충족시키지 못할 경우 과징금마저 부과하도록 규정하고 있어, 관련 소재 산업 및 기술 수준이 낮은 국가들에게는 보이지 않는 무역 기술 수출장벽으로 작용할 것으로 보인다.
국제적인 환경규제의 강화는 환경문제를 야기 시키는 모든 산업에 적용되는 것으로 자동차 산업과 같이 직접적인 영향을 받는 분야는 물론 후방산업에 해당하는 고부가가치 소재산업의 기술력 강화도 요구된다.
이에 대해 지속적인 차별화 연구개발을 통한 고기능성 특수 화학소재, 슈퍼엔지니어링 플라스틱 및 친환경 제품의 강화가 그 해답이 될 수도 있다.
이들 특수 엔지니어링 플라스틱 소재 부문은 범용 플라스틱 부문처럼 국제유가나 경기 변동에 민감하지 않으며, 기술 집약도가 높아 지속적인 차별화가 가능하다.
해외 주요國 연비 규제, 경량화 소재 각광
정부 수송기기용 표준화 전략·로드맵 제시
■ 수송 관련 고기능성 소재 적극적 표준화 필요
우리나라는 자동차, 선박, 항공으로 대표되는 수송 관련 산업의 역사가 그리 오래되지는 않았지만, 자동차와 선박의 생산 중심 국가 중 하나이기 때문에 수송기기용 엔지니어링 플라스틱 및 강화 플라스틱의 산업 경쟁력 강화 전략과 더불어 적극적인 표준화 전략이 필요하다.
따라서 정부차원에서의 정책적 국가 연구개발 체계 구축 및 생태계 구축, 세제 감면 등을 통한 대규모 시장 창출 등 측면 지원을 통해, 기술집약적 고수익 특성을 지닌 첨단 엔지니어링 플라스틱 소재 부문의 강화가 요구되고 있다.
최근 정부는 선진국과의 기술격차 지속, 중국 추격 등으로 우리 제조업의 미래 전망이 불확실한 상황이고 이를 타개하기 위해서는 새로운 성장엔진 창출이 필요하다고 파악해 주력산업의 고도화 및 신 산업생태계 창출을 위해 산업 전반에 파급 효과가 큰 ‘13대 산업엔진 프로젝트’를 발굴하고 기술개발과 함께 국제공동연구, 사업화, 표준·인증 및 산학연 동반성장 등의 종합적인 산업 생태계 조성을 추진 중에 있다.
현재 진행 중인 산업엔진 프로젝트 중에는 ‘수송기기용 플라스틱 화학 소재 프로젝트’가 포함돼 있으며, ‘수송기기용 플라스틱 화학 소재 프로젝트’에는 ‘자동차 구조부품 적용을 위한 고함침 엔지니어링 플라스틱 복합소재 개발’, ‘신공정 저비용 PPS계 하이퍼 플라스틱 소재기술 개발’ 등을 내용으로 하는 초경량·고강성 기능성 화학소재 개발을 통한 기술경쟁력 확보 방안과 시험·인증 및 신뢰성 평가 기반 구축 등이 포함돼 있다.
더불어 산업엔진 프로젝트 추진과정에서 파생된 중간성과를 활용해 즉시 상용화·제품화할 수 있는 ‘고함침 폴리아마이드 장섬유 복합재를 적용한 35% 중량저감 자동차용 CCB(Cowl Cross Beam) 부품 개발’과 같은 징검다리 프로젝트도 발굴해 진행 중에 있다.
또한 국가기술표준원은 13대 산업엔진 프로젝트의 효율적인 추진을 위하여 산업엔진 프로젝트의 표준화 방안을 마련하고 표준 수요자(기업)를 대상으로 수요 조사를 마쳤으며, 현재 이를 토대로 표준화 로드맵을 추진 중에 있다.
그리고 이에 한발 앞서 2016년 4월 국가기술표준원 국가표준코디네이터사업 차세대소재 분야에서는 표준기반 R&D 로드맵을 기반으로 ‘엔지니어링 플라스틱 소재 표준화 5개년 전략’을 개발했다.
‘고강도/고내열 PPA 사양/특성 측정 표준’, ‘PPS사양/특성 측정 표준’ 등과 같은 경량소재분야 초고강도 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 합성 및 응용기술에서의 표준화 항목은 물론 기능성 소재, 친환경소재 분야에서의 엔지니어링 플라스틱 소재 관련 표준화 항목도 도출하여 표준화 세부 전략 및 로드맵을 제시했다.
■ 국제 표준, 현장검험·전문지식 보유한 전문가 필요
플라스틱 소재 기술의 국제 표준 제·개정 활동을 하고 있는 국제표준기구 ISO의 위원회인 TC61(플라스틱)을 살펴보면, 참석자들은 대부분 관련업체에서 파견된 전문가들로 구성돼 있다. 그들의 오랜 경험과 전문지식은 국제표준의 개발에 매우 도움이 되지만 자국이나 자사의 이해관계가 있는 사안에 대해서는 적극적으로 이익을 추구하는 방향으로 자세를 취하는 것이 일반적이다.
이와 같은 관점에서 볼 때 한국 전문가들의 취약점은 파견 전문가들이 대부분 대학이나 연구소 소속이기 때문에 산업현장의 경험이 거의 없으며 이해관계가 있는 관련업체 소속이 아니라는 것이다.
따라서 표준, 특히 재료와 제품표준의 제정에 대해 자국이나 자국 업체의 이익을 추구하는 적극적인 자세를 견지하기가 쉽지 않다는 것이다.
그러므로 이를 강화하기 위해서는 현장 경험과 전문지식을 겸비한 국내 관련업체 전문가들이 참여할 수 있는 인식의 전환과 제도적인 지원이 있어야 한다.
가장 바람직한 것은 산업체의 전문가가 표준 논의의 현장에 참석하여 진행되는 상황을 직접 보고, 기술적인 토론에 참여하는 것이지만 그렇지 못할 경우, 차선책으로 현재 활발하게 활동하고 있는 전문가와 긴밀한 협의 하에 국제표준화 활동에 동참할 수 있는 방법도 있다.
산업계 전문가의 적극적인 동참 여부는 그 산업체가 국제표준을 어떤 시각으로 보고 있느냐에 따라 크게 달라진다.
이점이 국제표준에 대한 산업체의 인식제고가 중요하게 요구되는 부분이다.
더불어 정부차원에서 산업체의 표준인식 제고를 권장할 수 있는 제도적인 장치의 마련도 시급하다.
한편 ISO/TC61에 대한 중국의 참여도가 실질적으로 크게 늘어나고 있다. 2011년 이후 TC61 사무국을 맡고 있으며, 프로젝트 책임자 WG 컨비너로 진출하기 위한 노력도 계속되고 있다.
규모면에서 볼 때 향후 한국과 중국을 직접 비교하기는 매우 어렵지만 민간차원은 물론 정부차원에서도 중국과의 돈독한 협조를 기반으로 하는 중국의 영향력 확대에 대한 대비가 필요할 것으로 생각된다.
