2014년 세계 섬유수요는 약 9천2백만톤으로 인구증가와 신흥국의 소득증대에 따라 전년대비 3.4% 성장하였다. 예년과 같이 폴리에스터 및 나일론 장섬유와 레이온 단섬유가 성장을 견인하고 있는 인조섬유의 수요량은 약 6천7백만톤으로 2013년 대비 4.3% 증가 하였으며 중국, 인도, 아시아 신흥국들에서 주로 공급하고 있다.

부가가치가 높은 고가의 의류·생활용 및 산업용 테크니컬 섬유소재는 일본, 독일, 이태리, 프랑스, 오스트리아, 미국 등 선진국의 기업들이 시장을 분할하고 있는 가운데 중국, 대만, 한국 기업들이 새로이 진입하여 시나브로 경쟁이 치열해 지고 있다.

특히 산업용 테크니컬 섬유소재 중에 슈퍼섬유소재, 부직포, 섬유강화복합재는 시장 성장기에 막 진입한 단계이어서 연간 성장률 6% 이상이며 기술혁신과 새로운 용도들이 속속 제안되고 있어 다양한 사업 기회들이 나타나고 있다.

이에 따라 정부와 기업들의 슈퍼섬유소재, 부직포, 섬유강화복합재에 대한 연구개발 투자가 활발히 진행되고 있다. 대구, 경북, 전북, 부산 등의 지자체들은 슈퍼섬유소재와 섬유강화복합재에 대한 육성 의지가 높아 지역의 민간생산기술연구소를 거점으로 투자가 추진되고 있다.

지역기반 연구개발사업들이 한정된 연구역량, 미흡한 협력·융합 네트워크, 낮은 장비 활용률, 빠른 시장변화 등의 장애요인과 환경변화의 어려움을 극복하여 당초 계획된 성과 목표를 획득한다면 우리나라 산업용 섬유산업은 한 단계 더 도약하는 계기가 될 것이다.

이에 산업용 섬유의 본 고장인 독일의 전시회 참관을 통해 기술과 시장동향을 가늠해보고 향후 우리기업들의 방향에 대해 살펴보는 자리를 마련했다.

▲ Fiber Injection Molding공법(Fiber Engineering 社).

■ 산업용 슈퍼섬유소재…수송기기, 산업, 건축, 토목 분야를 주목하자

올해 16회를 맞이한 세계 최대 산업용 섬유 종합전시회인 ‘2015 Techtextil Frankfurt’ 전시회는 매2년마다 열린다. 2015년 5월3일부터 8일까지 독일 프랑크푸루트 메쎄에서 열렸으며 참가 업체는 52개국 1,389개사에 달한다.

산업용 섬유는 농업과 원예, 건축, 의류, 토목, 생활, 산업, 의료, 수송, 환경, 포장, 안전보호, 스포츠레저, 화장품(뷰티)로 이중 10개 분야가 전시되었으며 의료용 섬유, 전기전자 섬유, 화장품 섬유는 Texworld 전시회로 이동했다.

여기에 한국은 총 32개 기업, 기관, 협단체가 참여해 우리의 기술력을 알렸다. 이번 전시회에는 생산기술연구원, 새날테크텍스, 동원산자, 디쏠 등 13개 기업·기관들이 한국관을 꾸렸으며새날테크텍스의 멀티 포켓 에어백과 스타트업 기업인 미쏠의 Lab.용 습식방사 장비가 주목을 받았다.

Polytex, 삼일방직 등 개별참가 한 중소중견기업 12개사는 건축용 Wraping재, 식생매트, 토목용 섬유, 보호복용 원단, 코팅등 응용제품을 중심으로 전시를 했다.

또한 소재 기업들도 다양한 제품들을 선보였다. 효성, 코오롱인더스트리, 휴비스, 동양제강, 삼양사 등은 탄소섬유, 파라 및 메타 아라미드 섬유, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌(HMWPE) 섬유, 타이어코드, 시트벨트 및 에어백용 고강력사, 스펀본드 부직포를 전시하였다.

그 중 전세계 시장의 약 20%를 차지하는 휴비스의 PPS 섬유에 대한 관람객들의 관심이 높았으며 메타 및 파라 아라미드도 주목을 끌었다.

전시회에서 만난 Michael Janecke Techtextil의 Director는 산업용 섬유시장에 대한 전망이 매우 유망하다고 강조했다. “현재 산업용섬유 시장의 규모는 섬유강화복합재 및 부직포 산업을 제외하고도 2018년 1,600억 달러로 예상되고 있는데, 이러한 요인은 인구증가와 도시화, 환경규제, 신기술 개발 등이 시장 성장을 견인할 것”이라 강조했다.

이어“수송기기, 산업, 건축분야가 규모와 성장률이 크며 이어 환경, 의료, 토목분야가 유망하다”고 덧붙였다.

다양한 산업용 섬유들이 눈에 들어왔지만 이번 전시회의 주목할 것은 섬유강화복합재와 부직포가 관련된 부스였다. 전시장의 상당부분을 차지하고 있던 다양한 회사들은 섬유강화복합재와 부직포로 만든 용도 제품들, Cost Down을 위한 제조기술 솔루션, 고성능 소재 기술들을 선보였다.

▲ 탄소섬유, 아라미드섬유, 유리섬유등 3D 제직기술(Vom Baur 社).

■ 3D 직조기술부터 몰딩 공법까지 등장한 ‘섬유강화복합재’

Commerzbank에 따르면 섬유강화복합재산업의 시장이 1,000억불에 달하고 있으며 부직포 시장은 2017년 420억달러로 성장할 것이라고 전망하고 있다. 섬유를 이용한 복합재산업이 날로 증가하고 있는 가운데, 글로벌 기업들은 이미 앞 다투어 뛰어난 기술과 이로 만든 제품들을 내보였다.

Fiber Engineering社는 Fiber Injection Molding공법을 선보였다. 해당 공법은 섬유를 금형에 주입시켜 3차원의 경량 부직포를 제작하는 공법이다. 섬유의 밀도와 배향을 제한적으로나마 제어가 가능한 획기적인 기술이다. 이 기술은 자동차의 대쉬보드, 방음재, 단열재를 비롯하여 여성용 속옷, 매트리스, 쿠션, 산업용 부품까지 활용도가 높을 것으로 예상되며 특히, 섬유강화복합재의 프리폼 제조 기술로 적용할 수 있을 것으로 생각된다.

Pure composites社는 강화섬유와 메트릭스 소재가 동일한 계열의 고분자로 구성된 자기강화복합재료를 개발하여 섬유강화복합재의 가격 문제를 해결하는 제품들을 제시하였다.

안전보호용 섬유 분야에서는 Seyntex社가 NIJ Level IIIA의 방탄성능, NIJ Protection Level II의 방검성능을 동시에 갖는 가벼운 방탄방검복을 전시하여 주목을 끌었다. 대표적인 안전보호용 섬유인 파라 아라미드 또는 초고분자량 폴리에틸렌은 가방, 안전 헬멧, 요트, 물통 등 다양한 용도 제품들이 전시되었다.

Eco Technilin社는 천연섬유강화 복합재를 선보였다. Flex, Hemp 또는 이들과 유리섬유를 혼용한 부직포 Mat를 PU, 아크릴, Biomass 유래 수지, PP 또는 PET 수지에 함침하여 제조한 프리프레그 및 성형품을 전시하였다. 항공기나 자동차 등 수송기기용 인테리어 부품에 활용되고 있다. Eco Technilin社는 영국과 프랑스에 제조거점을 갖추고 연간 6,500톤의 부직포 매트를 생산하고 있으며 섬유소재가 다른 31개의 제품을 제공하고 있다.

Vom Baur社는 탄소섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 또는 이들 소재를 혼용하여 직물, Tape와 3D 직편물을 제조하는 기술을 선보였다. Vom Baur社는 3D 직기를 포함하여 200만 달러에 3D 제직기술을 이전하는 것도 가능하다고 밝혔다.

▲ PET와 PP다층 스펀본드 부직포 Unisel® (Teijin社).

■ 의류부터 항공까지 팔색조의 모습을 보인 ‘부직포’

다양한 기능의 PP, PET, PA, PU Spunbond 부직포들도 선보였다.

Radici Group社는 UV-Cut, 대전방지, EMI Shield, 염색견뢰성, 고강력 또는 난연성 등을 갖춘 기능성 PP부직포 DYLAR®를 전시하였다. 특히, 폭/길이 방향(MD/CD)으로 유사한 강력을 나타내는 등방성 PP부직포가 주목 받았다. PP Spunbond 부직포는 건축물의 방수막, 자동차의 인테리어 부품, 농업용 각종 커버, 가구용 부품, 필터, 일회용 테이블 커버, 안전보호복, 마스크, 의료용 가운 등 용도가 매우 넓으며 가격이 저렴하여 전체 부직포 소재의 약 50%를 차지하고 있다.

Toray社는 토목, 건축, 옥상원예, 작물 재배 때 토양의 경계선을 유지하고, 잡초 발생을 방지하는 부직포 시트를 선보였다. 방초기능성 PET Spunbond 부직포는 차광, 토양의 관통 저항성, 통기성, 투수성, 내광성, 생분해성 등이 우수하여 토목, 건축, 농업 분야에서 유망한 소재로 기대 되었다.

Teijin社는 PET와 PP다층 스펀본드 부직포 Unisel®을 선보였다. 표면에 PET, 이면에 PP를 적층한 해당 제품은 강력이 직물과 유사하면서 MD/CD간 강력 밸런스가 좋다. 또한 열접착성, 인쇄성, 성형성, 흡유성, 단열성, 난연성 등이 우수하였다.

Asahi Kasei Fibers社는 PA6, PET, PP 스펀본드 부직포를 선보였다. 일본 스펀본드 1위 기업으로서 1975년부터 스펀본드 부직포를 생산하고 있으며 위생·의료, 각종 산업, 소비재, 농업, 건축토목 분야 등에 다양한 차별화 제품을 판매하고 있다. 특히 이 기업의 스펀본드 사업이 어떻게 전개될 지에 대해 주시할 필요가 있다.

이처럼 부직포는 의류용 심지뿐만 아니라 안전보호복, 가구용 섬유, 인테리어 섬유, 건축자재, 오염물 제거 필터, 자동차와 항공기 부품 등 전 산업 분야에서 쓰이는 다양한 용도제품을 보여주었다.

슈퍼섬유소재, 부직포, 섬유강화복합재 말고도 이목을 끄는 차별화 제품들과 신소재들이 눈을 즐겁게 하기도 했다.

오리털이나 거위털을 대체하는 PET 섬유(Toray社)와 아크릴 섬유(Mitsubishi Rayon社), UV, 적외선, 가외광선등 넓은 파장 영역에서 태양광을 흡수해 열로 변환하는 성분을 활용하는 광발열 아크릴 섬유(Mitsubishi Rayon社)가 눈에 띄었다, 또한 ZSK Stickmashine社의 자수공법으로 탄소섬유 프리폼을 제작하는 장비, FMP Technology사의 Slot Die 코팅기 등 새로운 장비도 참가자들의 이목을 집중 시켰다.

▲ 탄소섬유 프리폼 자수로 만든 제품 (ZSK Stickmashinen 社).

■ 소재 뿐만 아니라 원천기술도 함께 주목해야

슈퍼섬유, 섬유강화복합재, 부직포 시장에서 진입비용을 낮추고 경쟁우위를 확보하기 위해서는 소재 차별화, 용도제품 개발뿐만 아니라 원천기술개발을 통한 원가경쟁력 확보가 시급하다. 이를 위해서는 장비, 원부자재, 분자 수준에서의 물성제어기술, ICT기술과 융합한 공정 및 제품관리, 용도제품 제조기술, 엔지니어링 기술을 통합적으로 연구개발 해야 한다.

세계시장 규모가 연간 5천톤이 넘는 탄소섬유, 아라미드섬유, HMWPE 섬유, PPS 섬유 등은 생산 수율 향상, 신규 용도개발, 용도제품의 수율을 고려한 제품개발이 필요하다. 또한 열방성 액정 폴리에스터 섬유, 불소섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리벤즈이미다졸 섬유, 폴리에테를에테르케톤 섬유 등은 쫒아가는 수준이 아닌 경쟁력을 있는 원천기술 개발이 요구된다.

섬유강화복합재는 기후변화 대책에 따른 수송기기와 풍력발전기의 경량화 부품, 스포츠레저 및 전기전자기기의 고성능 고감성 차별화 부품, 건축토목 보강재, 고강성 케이블 등 용도제품 개발을 위해 수요기업과 공동으로 기술개발이 추진되도록 산업환경을 조성하여야 한다. 또한 소재물성 데이터베이스, 복합재 제조공정 시뮬레이션, 부품성능 평가인증 시스템, 부품설계 기술 등 엔지니어링 기술이 확보되어야 한다.

화섬산업에 있어서 차별화 부직포 사업은 포트폴리오를 혁신하는 좋은 방안이 될 것이다. 성장시장이자 매우 많은 세분시장으로 구성되어 있고 기술적인 잠재역량을 갖추고 있으므로 스펀본드, 멜트블로운 및 원심방사 부직포 시장에의 진출을 서둘러야 한다.

산업용 섬유는 의류·생활용 섬유와 달리 용도와 수요기업의 수가 적고 전문화되어 있어 사업기획부터 글로벌 서플라이 체인을 고려한 제품개발과 산업생태계 구축 노력이 필요하다. 수요기업, 원부자재 및 장비 공급기업, 대학과 공공연구기관, 신뢰성 평가기관들과 공동개발 체제를 구축하고 사업화 코디네이터를 중심으로 기술개발을 추진하는 것이 효과적이다.