지금부터 75년 전인 1938년 듀폰에서 개발된 나일론은 세계 고분자 소재시장을 주도해 왔다. 하지만, 이제부터는 다르다. 대한민국이 세계 최초로 ‘신개념’ 고분자 소재를 개발했다. 주역은 효성이다. 상용화에 성공하는 쾌거를 만들어 냈다. 효성은 10여 년간 500억 원의 연구개발 비용을 투자, 세계 최초로 독자기술을 바탕으로 첨단 고성능 신소재인 ‘폴리케톤’ 개발에 성공했다. ‘창조경제’ 실현할 친환경 신소재로 주목받는 폴리케톤을 분석했다.
효성은 기존 촉매대비 3배 이상의 고활성 신촉매를 독자기술로 개발하는 등 국내 133건, 미국, 유럽, 중국, 일본 등 해외 27건의 신물질(폴리케톤) 관련 특허출원 및 등록을 완료한 데 이어 12년 울산에 연산 1,000 톤 규모의 폴리케톤 중합 생산 설비를 구축, 폴리케톤 소재를 양산하고, 상업 생산에 필요한 엔지니어링 데이터를 확보했다고 밝혔다.
또 효성은 현재 60조원 규모로 매년 5%이상 성장하는 엔지니어링 플라스틱 소재분야에서 향후 세계시장의 30% 점유율을 차지한다는 야심찬 계획도 내놓았다.
한국 기업이 세계 최초로 고분자 신소재를 개발한 것은 이번이 처음이다. 이번 소재 개발 성공으로 오는 2020년까지 폴리케톤이 대체할 수 있는 소재에 대한 직접적인 부가가치 창출효과는 약 1조원, 폴리케톤 소재를 활용한 부품 및 완제품 등 전후방사업까지 포함하면 그 부가가치는 최소 10조원에 달할 것으로 예상된다.
대한민국 소재 역사 다시 쓰다
폴리케톤은 대기오염의 주범인 일산화탄소와 올레핀(에틸렌, 프로필렌)으로 이루어진 친환경 고분자 신소재이다. 나일론 대비 충격강도는 2.3배, 내화학성은 30% 이상 우수하며, 내마모성 역시 최고 수준인 폴리아세탈(POM) 대비 14배 이상 뛰어나다. 기체 차단성도 현존하는 소재 중 가장 우수한 에틸렌비닐알콜(EVOH)과 동등한 수준이다. 폴리케톤은 우리나라 소재산업 역사의 패러다임을 바꿀 수 있는 핵심 축으로서 국가브랜드 가치극대화에 기여할 것으로 업계에서는 평가하고 있다.
폴리케톤은 크게 엔지니어링플라스틱 용도와 초고강도 슈퍼섬유 용도로 사용될 수 있다. 우수한 내충격성, 내화학성, 내마모성 등의 특성을 바탕으로 자동차ㆍ전기전자 분야의 내외장재 및 연료계통 부품 등 고부가 엔지니어링 플라스틱 용도로 적용될 수 있다. 아울러 초고강도, 초고탄성률의 특성을 가진 슈퍼섬유로 타이어코드, 산업용 로프, 벨트 등에도 사용될 수 있다.
국내 복합재료 권위자인 한양대 김병철 교수는 “폴리케톤은 소재의 우수성에도 불구하고 1980년대부터 개발을 추진해 온 미국과 일본의 선진화학업체도 기술 확보가 어려워 상업화에 실패한 소재”라며 “이번에 효성이 세계 최초로 소재개발에 성공함에 따라 한국이 관련 산업에 대한 세계시장을 선점할 수 있게 된 것은 물론 새로운 국가의 성장동력이 될 것”이라고 밝혔다.
75년 만에 ‘신소재 혁명’ 쾌거
폴리케톤은 1938년 나일론이 개발된 이후 소재업계에서 75여년 만에 개발된 고분자로써 현재 지구상에 없는 물질이다. 기존 나일론ㆍ폴리아세탈ㆍ알루미늄 등의 소재 대비 물성과 가격경쟁력이 탁월하게 우수해 향후 자동차·전기전자 등 부품산업을 주도할 핵심소재로 꼽히고 있다.
특히, 자동차 배기가스, 담배연기 등에서 배출되는 인체에 유해한 가스인 일산화탄소(CO)를 원료로 하기 때문에 대기 중 유해가스를 줄이면서, 고기능성 제품을 만들어 내는 친환경ㆍ탄소저감형 소재이다.
‘창조경제’ 실현할 친환경 신소재
한국기업인 효성이 폴리케톤의 세계 최초로 개발 및 상업화에 성공함으로써 ‘무(無)에서 유(有)를 창조’하고 우리나라가 지향하는 기초 소재부품 강국으로 도약할 수 있는 기반을 마련했다는 평가다.
우상선 효성기술원 원장(사장)은 “이번 소재개발 성공은 50여년 쌓아온 효성의 화학 부문의 R&D 및 생산 노하우를 바탕으로 이룬 쾌거”라며 “폴리케톤은 발상의 전환을 통해 유해가스를 원료로 우리 산업에 꼭 필요한 부품으로 만드는 일석이조(一石二鳥) 소재라는 점에서 ‘창조경제’를 실현하는 대표적 아이템”이라고 밝혔다.
2015년 본격 양산
효성은 2012년 3월 울산 용연공장에 세운 폴리케톤 중합 생산설비외 오는 2015년까지 2,000억원을 투자해 연산 5만톤 규모의 폴리케톤 공장 건립을 검토 중이다. 또 오는 2020년까지 총 1조500억원 규모의 투자를 진행한다는 계획이다.
폴리케톤이 적용될 수 있는 세계 엔지니어링 플라스틱 시장 규모는 2012년 8,510천톤(60조원) 규모에서 2015년 9,770천톤(66조원) 규모로 연간 5%이상 지속적으로 성장할 것으로 전망된다.
이번 개발성공에 따라 효성은 고기능성 엔지니어링 복합소재 개발, 고강도ㆍ고탄성 산업용 슈퍼섬유 개발 등 세계 최초로 폴리케톤 수지의 제품화를 통해 연간 66조에 달하는 해외시장을 선점할 수 있게 됐다. 효성은 이번 폴리케톤 개발을 계기로 향후 엔지니어링 플라스틱 소재분야 세계시장 점유율 30%이상을 노린다는 계획이다.
폴리케톤은 세계에서 유일하게 우리나라가 사업화를 추진 중인 신소재로, 오는 2015년 효성이 본격 양산체제를 갖추면 한국이 폴리케톤 소재 생산 및 판매를 독점하게 된다.
특히 소재 산업의 특성상 전방업체인 소재수요 업체와의 협력이 필수적이기 때문에 자동차ㆍ전기전자ㆍ산업자재 부품 등 다양한 수요업체와의 전략적 협업을 통해 우리 산업 전반의 경쟁력 제고에도 크게 기여할 전망이다.
산업통상자원부가 주관하는 WPM(World Premium Materials) 기획위원회에 따르면 폴리케톤 전후방 산업에 대한 파급효과가 10조원 규모에 달할 것이라는 예상도 나오고 있다.
또 2020년까지 폴리케톤 소재 개발 인력 및 부품생산인력 등 산업전반에 걸쳐 8,700여명의 신규 고용창출 효과도 있을 것으로 기대하고 있다.
