Update2024.04.20 (토)
첨단 소재기술로 세계 소재시장 이끈다
■ 효성기술원에 대한 소개를 부탁드린다
효성그룹은 1957년 효성물산으로부터 시작했으며, 1966년 설립된 동양나일론은 그룹의 성장 기반이 됐다. 이후 지난 반세기 동안 끊임없는 노력으로 한국 경제 성장의 견인차 역할을 해 온 효성은 섬유, 산업자재, 화학, 중공업, 건설, 정보통신 등 다양한 분야에서 도전과 성취의 역사를 이어가고 있다.
그 결과 세계 일등 제품(세계 M/S 1위)인 Spandex, 타이어코드, 자동차용 airbag 원사, seat belt를 비롯해 국내 1위인 나일론원사, 폴리에스테르원사, 산업용 변압기/차단기, 금융 ATM기, 탄소섬유, 광학용 TAC film 등에서 한국은 물론 세계시장에서 기술력을 인정받고 있다. 적극적인 글로벌 경영으로 미주, 동남아, 유럽, 아프리카 등에 70여개의 생산 및 판매 거점을 마련했고, ‘Global Excellence를 통한 가치 경영’을 실천하고 있다.
1971년 한국 최초의 민간기업 부설 연구소인 효성기술원을 설립한 이래 중공업연구소, 전자연구소, 강선연구소를 갖추고 차별화된 기술과 연구개발에 대한 열정, 창의적인 도전과 혁신을 통해 인류의 삶을 보다 편리하고 윤택하게 만드는 신제품 개발에 박차를 가하고 있다.
최근에는 차세대 첨단 소재인 탄소섬유와 폴리케톤, 전자재료 산업과 같이 미래의 삶을 보다 가치 있게 만들어줄 새로운 성장 동력을 발굴함으로서 효성의 미래가치를 높이고 있다.
특히 그룹의 모든 소재 연구를 담당하고 있는 효성기술원은 1970년대 우리나라 산업성장의 원동력이 됐던 합성섬유 분야의 연구 기술력을 바탕으로 화학원료 및 제품, 신소재 분야로 연구영역을 확장시켜 왔다. 효성기술원은 향후 회사 성장의 근간이 될 유망 신사업에 대한 연구기술을 확보하는 것은 물론 기존 사업 분야에 대한 신제품 및 공정을 개발해 이를 조기에 실용화 하는데 지속적으로 노력하고 있다.
■ 올해 창립 50주년을 맞이하는 효성은 폴리케톤과 탄소섬유 등 고부가 신소재 개발을 통해 미래 신성장 동력사업으로 적극 육성하고 있다. 효성이 바라보는 고부가 신소재는
효성이 바라보는 고부가 신소재는 창의적인 아이디어와 끊임없는 기술혁신으로 고객에게 새로운 부가가치를 제공하고 국가 경제에 기여하는 소재다. 특히 소재 산업이 해외 일본, 미국 등에 의존하고 있는 상황에서 탄소섬유, 폴리케톤 등과 같은 신소재를 독자 기술로 개발했다는 점은 큰 의의가 있다고 볼 수 있다. 최근 정부가 추진하고 있는 창조경제 플래그쉽(Flagship) 프로젝트에 당사의 탄소섬유, 폴리케톤이 선정됐다는 점은 이를 확증하고 있다.
2013년도에 양산 시작한 탄소섬유는 석유화학 유도체인 PAN(polyacrylonitrile) 섬유를 고온에서 탄화하여 제조한다. 탄소섬유의 원료인 석유화학 유도체는 저렴한 가격에 쉽게 구매할 수 있으나 이를 탄화한 탄소섬유의 부가가치는 수배에 이르며, 이를 응용하는 탄소섬유복합재료는 수십 배의 부가 가치를 가진다.
효성 탄소섬유는 경량화 소재로써 현대차 SUV의 선루프에 이미 적용됐으며, 또한 차세대 콘셉트 수소차인 인트라도의 차체, 사이드 패널 등에 적용돼, 기존 강판(철강) 대비 60% 무게를 절감하는 효과를 창출했고, 이로 인해 ‘JEC Europe 2015 혁신상’을 수상하기도 했다.
폴리케톤은 효성에서 지난 10년간 약 500억원의 연구개발비를 투입해 독자 개발한 신소재로 세계 최초로 상용화하는데 성공했으며(2015년 7월, 년산 5만톤), 현재 본격적인 시장개척에 나서고 있다.
폴리케톤은 올레핀과 대기오염의 주범인 일산화탄소를 원료로 하는 친환경 엔지니어링 플라스틱으로써, 그동안 미국, 독일 등 일부 선진국에서 독점하고 있던 첨단 신소재에 대응해 효성이 자체 기술력으로 상용화에 성공하는 쾌거를 이뤘다.
폴리케톤은 기존 소재인 나일론 대비 내충격 특성은 2배, 폴리아세탈 대비 내마모성은 14배 이상 우수한 소재로써, 향후 자동차, 전기전자, 산업용 부품 등에 확대 적용할 예정이다.
나아가 우리나라 소재산업 역사의 패러다임을 바꿀 수 있는 핵심 축으로 자리매김하고 있다.
정부는 2013년 산학연 전문가로 구성된 미래 성장동력 기획위원회를 통해 새로운 일자리 창출과 창조경제 활성화를 위한 13대 미래 성장동력을 발굴했고, 13대 미래성장동력의 집중 육성을 위해 2020년까지 약 5조원을 투자할 계획을 수립했다.
2015년 투자액 중 가장 많은 금액이 투입된 융복합 소재가 고부가 신소재로 볼 수 있으며, 당사에서 추진하고 있는 융복합 소재(탄소섬유복합재료, 폴리케톤 등) 또한 새로운 물리, 화학적 결합을 통해 초경량화 및 성능 극대화를 도모함으로써 새로운 부가가치를 창출하는 소재다.
탄소섬유·폴리케톤 등 고부가소재로 국가경제 기여
시장 주도형 소재 개발 소재산업 핵심 축 자리매김
■ 최근 국회에서 탄소산업육성법이 통과됐다. 정부는 탄소섬유를 미래 100년을 이끌 고부가 소재라고 판단했는데, 탄소섬유 육성을 위한 효성의 계획은
탄소섬유는 탄소 함유율이 92% 이상인 무기섬유를 의미한다. 강철 보다 무게는 5분의 1로 가볍지만 강도는 10배 이상인 꿈의 신소재로 불리며 항공우주 분야, 스포츠 레저 분야, 자동차, 풍력 등 산업 전반에 걸쳐 경량화 핵심소재로 평가받고 있다.
반면에 탄소섬유 기술은 국가 전략 품목으로 제한돼 왔으며 전량 수입에 의존해 왔다. 최근 국회에서 탄소섬유육성법이 통과된 것은 탄소섬유 및 연관 산업의 경제적, 기술적 파급효과와 성장잠재력을 인정받았기 때문이라고 본다.
효성은 독자 기술력으로 고성능 탄소섬유(브랜드명 TANSOME)를 개발해 2013년 년산 2,000톤 규모의 상용화 공장을 전주에 구축했다. 초기에는 Wet Spinning 방식으로 강도 4.5 GPa 이하인 Toray의 T-300, T-400급 grade를 개발했으나(2010년 7월), 이후 Air Gap Spinning 방식으로 전환해 강도 6.0GPa 이상인 고강도 grade(T-700, T-800급) 개발을 2012년도에 완료했다.
효성은 여기에 그치지 않고 정부에서 경제 활성화를 위해서 추진하고 있는 전북창조경제혁신센터의 전담기업으로써 전북 지역의 탄소밸리 구축을 통한 탄소산업 육성에 앞장서고 있다.
특히 전북창조경제혁신센터 중 유일하게 창업보육센터를 개소해 탄소섬유 소재를 활용한 중간재, 복합재 성형품 중소기업을 집중 육성하고 있으며, 올해 하반기에는 탄소섬유복합재료 센터를 구축해 다운스트림 산업 활성화에도 박차를 가할 계획이다.
그동안 일본 도레이(Toray), 미츠비시 레이온(Mitsubishi Rayon) 등이 독점하고 있던 탄소섬유 아성에 도전하고, 이를 기반으로 전기차, 항공기, 풍력 블레이드(blade) 등의 신규 시장 창출을 통한 탄소산업 발전을 도모하고 있다.
■ 효성이 세계 최초로 상용화에 성공한 폴리케톤이 차세대 엔지니어링 플라스틱 소재로 각광받고 있다.
기존 엔지니어링 플라스틱 소재는 원천기술이 확보되지 않아 해외 제조 메이커로부터 기술을 도입해 국산화를 추진해왔다. 폴리케톤은 유럽과 미국, 일본의 유수 기업들이 개발에 도전했으나 상업화하지 못했고, 세계에서 유일하게 상업화에 성공한 신소재(브랜드명 POKETONETM)다. 특히 미국, 독일 등 일부 선진국에서 독점하고 있던 첨단 신소재에 대응해 국내 기업이 자체 기술력으로 상용화에 성공한 것은 큰 의미가 있다.
폴리케톤은 중합하는 방식에 따라서 용도가 달라진다. 일산화탄소와 에틸렌, 프로필렌의 삼원 중합의 경우는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로 사용되며, 기존 Nylon, PBT 대비 내충격성은 230% 우수하며, 현존 최고의 내마모성을 나타내는 POM 대비해서는 14배 이상 우수한 혁신적인 소재다. 그 외 내화학성, 기체차단성 등이 매우 우수하다.
일산화탄소와 에틸렌의 공중합의 경우에는 super 섬유 용도로 사용되며, rayon 대비 3배 이상의 강도와 30% 수준의 내피로도, 그 외 우수한 내 화학성 및 크리프(creep) 특성을 나타낸다.
세계 소재 시장은 친환경, 고기능·고감성화 및 경량화를 key word로 발전하고 있다. 앞서 언급한 바와 같이 폴리케톤만이 가지는 차별적 특성인 일산화탄소(CO)를 원료로 하는 친환경 소재로 현재 curved LCD TV외장재 제품에 채용되고 있으며, 우수한 내마모 특성으로 냉장고 door closer, 각종 OA기기의 기어류 부품 등의 고기능·감성화 소재로써 신규 시장을 창출하고 있다.
또한 강도 및 내충격성이 우수해 자동차 커넥터(connector), 연료 라인(line), 내외장재 및 전기전자 하우징 등에 적용 중이다. 이 외에도 최고 수준의 기체차단 특성으로 연료탱크, 파이프 등에 적용이 가능해 경량화 및 원가 절감을 창출할 수 있어 용도 전개를 활발히 추진하고 있다.
향후 소재 산업은 수요지향적인 기술 혁신을 위해 시장 주도형(Market Driven) 패러다임이 필요하다. 소재의 연구와 공정 기술 개발, 최종 제품인 부품 제조기술의 융합을 통해 신소재 채용을 확대해야 하며, 효성의 신소재는 이에 부응할 것이다.
■ 효성이 준비하고 있는 또 다른 고부가 소재는 무엇이며, 앞으로 효성과 소재 부품 기업들이 나아갈 방향에 대해 의견을 듣고 싶다
수처리용 멤브레인(membrane) 분야에서는 가압형 중공사막의 환경부 ‘신기술 인증’을 2016년도에 획득 예정으로, 국내에서는 유일하게 침지형에 이은 가압형 중공사막 인증까지 모두 보유할 예정이다. 안전한 상수 공급을 통한 일류 복지에 기여할 수 있는 토대를 마련했고, 현재는 수처리막 사업화 기반 구축에 힘쓰는 한편 바이러스 제거 중공사막, 해수담수용 MD(Membrane Distillation)막 등 차별화 기술 개발에 주력하고 있다.
또한 일본 업체의 100% 수입에만 의존하던 LED 형광체 분야에도 산화물계(YAG, LuAG)와 질화물계(Nitride)를 독자 기술로 개발해 다양한 포트폴리오를 구축했고, 조명과 디스플레이 분야에서 업체 실장 test 및 적용 중에 있으며 올해부터 본격 양산할 계획이다. 그 외, 은 나노 와이어가 도입된 투명도전 필름과 고경도 노멀 안티 글레어(normal anti-glare) 필름은 기술 개발을 완료해 향후 시장 상황을 봐 가면서 제품을 전개할 계획이다.
지금까지 국내 석유화학 산업은 기술 도입을 통해 빠르게 시장에 진입하고, 규모를 확장시켰다. 이로 인해 급속한 경제 발전을 이뤘지만, 원천 기술 확보에는 실패했다. 최근 유럽 지역 수요 감소, 중국의 대규모 투자로 인한 경쟁 심화로 인해 국내 기업의 경쟁력이 약화되고 있는 시점에서 살아남기 위해서는 R&D 투자를 기반으로 한 원천기술 확보가 필수적이다.
■ 우리나라 소재부품 산업 발전을 위해 독자들에게 한 말씀
세계적으로 불확실성 경제가 지속되고 있는 상황에서는 글로벌 메가트렌드(global mega trends)를 정확하게 파악하고, 무엇보다도 기업의 과감한 R&D투자와 차별화 된 독자 기술력을 바탕으로 경쟁력을 갖춰야 한다.
격변하는 환경 속에서 각 기업들은 기술 혁신을 통해 차별화 신제품을 개발함으로써 기존사업의 수익 극대화와 새로운 사업 영역을 개척하는 노력을 병행함으로써 향후 사업 영역을 확장하는 계기로 삼아야 한다고 본다.
어떤 제품을 만들 때 반드시 필요한 것이 원료 소재다. 그 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않는다. 소재의 원천 기술을 확보하면 국가 기술 자립과 함께 기업의 원가 경쟁력, 기술 보안성도 높아지기 때문에 선진사의 경우 경쟁사의 소재 개발 소식이 들리면 가격을 내려 후발주자가 시장에서 견디지 못하도록 강수를 두기도 한다.
이에 반해 우리나라의 소재 기술의 기반은 너무 약하다. 기업은 장기적인 관점에서 R&D 투자와 적극적인 사업화를 추진해야 한다.
총체적 R&D 역량 강화는 국가와 기업의 협력으로 달성될 수 있다. 현 정부에서 전국 지자체에 설립한 18개의 창조경제혁신센터를 주축으로 경제활성화를 위한 창조경제 프로젝트를 추진하듯이, 정부는 미래 대한민국의 과학기술에 대한 로드맵과 지원책을 제시해 나아가야 할 나침반 역할을 수행해야 한다.
이와 함께 각 기업은 기존의 양적인 R&D가 아닌, 독자 기술력을 확보해 질적인 R&D 체질로 바꿔야 하며, 국가 발전에 기여할 수 있는 신사업을 만들고, 성공시켜야 한다.
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