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[SKC하이테크앤마케팅]요즘 ‘핫’한 폴더블폰에 쓰이는 ‘투명 PI 필름’…변신이 기대되는 핵심소재

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작성자 관리자 작성일19-10-31 11:00 조회4회 댓글0건

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과자봉지를 종이로 만든다면 어떨까? 자칫 보관을 잘못하면 내용물이 눅눅해지거나 쉽게 찢어질 수 있다. 플라스틱이나 금속 용기에 담는다면? 부피를 너무 많이 차지하고 무겁다. 과자봉지는 수분에 견딜 수 있어야 하고 공기도 통하지 않아야 하며 가볍고 유연하면서도 튼튼하고 질겨야 한다. 냉동식품이나 레토르트식품은 포장재에서 물이 새거나 공기가 통하면 생산이 아예 불가능하다.


과자·라면부터 가정간편식까지 제조와 판매가 가능하게 만든 소재는 바로 필름이다. 필름은 석유화학제품인 합성수지를 시트 형태로 얇게 펴서 만든다. 원재료에 따라 나일론 필름, PET 필름, PP 필름, PE 필름 등 수많은 종류가 있다.

과자봉지나 라면봉지처럼 흔히 쓰고 쉽게 버리는 데 익숙해 특별할 것 없어 보이지만, 사실은 반도체와 디스플레이, 태양광 패널, 배터리, 스마트폰, 전자제품, 자동차 등 수많은 산업영역에서 없어서는 안되는 핵심소재다. 필름을 플라스틱이나 금속 대신 사용할 때 가장 큰 장점은 얇고 가볍고 유연한 물성이다. 대표적인 게 파우치형 자동차 배터리다. 배터리는 그동안 딱딱한 플라스틱이나 금속 재질 안에 내용물을 넣어 만들었는데, 최근에는 얇은 파우치필름이 배터리 구성품을 감싸고 있는 ‘파우치형 배터리’가 등장했다. 상대적으로 가격이 비싸고 내구성도 약하지만 어떤 모양으로든 만들 수 있고 차량 무게도 가볍다는 장점이 있다. 한국 업체인 LG화학과 SK이노베이션이 파우치형 배터리를 생산하고, 완성차업계에서는 현대차와 GM, 포드 등이 자사 전기차에 파우치형 배터리를 쓴다. 파우치필름은 물론 고도의 기술이 필요한 첨단소재지만 의외로 익숙한 곳에서 출발하기도 했다. 파우치필름을 생산하는 한국 회사 율촌화학은 원래 농심의 포장재 전문업체로 출발해 신라면 봉지를 생산하던 회사다. 2000년대 들어 디스플레이 등 전자소재 분야로 영역을 넓혔다.


최근 가장 ‘핫’한 필름은 접었다 펼 수 있는 폴더블폰, 돌돌 말았다가 펼 수 있는 롤러블TV 등 디스플레이에 사용되는 투명 폴리이미드(PI) 필름이다. 투명PI필름은 유리처럼 표면이 딱딱하고 투명하면서도 수십만번 접었다 펼 수 있다는 특성 때문에 플렉서블 디스플레이의 커버 유리를 대체하는 소재로 각광받고 있다. 접었다 펼 수 있는 유리인 울트라씬글래스도 있지만, 아직 생산비용이 높고 수율이 낮은 데다 양산에도 성공하지 못해 현재 개발됐거나 판매 중인 폴더블폰에는 투명PI필름이 쓰이고 있다.


투명PI필름을 만들기도 쉽지 않다. 투명PI필름은 원래 황갈색인 PI필름에서 색을 빼 투명하게 만들고 경도 등 물성을 개선해 만든다. 문제는 딱딱한 성질과 유연하게 접었다 펼 수 있는 성질, 투명한 성질 등 투명PI필름의 핵심 요소를 모두 적용하기가 매우 어렵다는 점이다. 업계 관계자는 “딱딱하게 만들려면 분자구조가 강직해야 하는데 그러면 색이 진해지고, 잘 구부러지게 만들려면 또 반대로 분자구조를 유연하게 만들어야 한다”고 말했다. 그래서 아직까지 전 세계적으로도 소수 업체만 투명PI필름을 생산하고 있거나 생산할 계획을 갖고 있다. 삼성전자 갤럭시폴드 초도물량에 들어간 투명PI필름은 일본 스미토모에서 공급받은 것으로 알려져 있다.


투명PI필름 시장에서는 한국 기업들이 가장 눈에 띈다. 투명PI필름은 지난 7월 일본이 대(對)한국 수출규제를 단행한 반도체·디스플레이 핵심소재 3종 중 하나인 플루오린폴리이미드의 일종이지만, 업계에서는 일본 수출규제가 거의 이슈가 안될 정도로 국산화가 잘 이뤄졌다고 본다. 투명PI필름 양산에 전 세계에서 가장 먼저 성공한 것도 한국 기업인 코오롱인더스트리다. 코오롱인더스트리는 2016년 8월부터 900억원을 들여서 경북 구미공장에 투명PI필름 양산설비를 구축했고 지난해 상반기에 마무리했다. 현재는 폴더블폰을 개발 중인 일부 회사에 커버윈도우용으로 납품하기 위해 테스트제품을 공급하고 있다.


1977년 한국 최초로 PET필름을 생산하기 시작한 SKC도 광학용필름과 PI필름 생산 경험을 기반으로 곧 시장에 뛰어든다. 다음달이면 충북 진천공장이 완공되고 2020년부터 상업생산을 시작하는 게 목표다. SKC의 자회사인 SKC하이테크앤마케팅은 진천공장에 투명PI필름 가공설비를 짓는 중이다. SK이노베이션의 자회사인 SK아이이테크놀로지는 충북 증평공장에서 올해 안에 투명PI필름 상업생산에 들어간다. 자동차 배터리 분리막 생산경험으로 쌓은 필름 기술을 적용했다.

 
아직까지는 폴더블폰만 주목받지만 유연한 필름이 들어간 차세대 디스플레이가 발전할 수 있는 영역은 무궁무진하다. 얇고 가벼운 특성을 이용해 벽에 벽지처럼 부착하는 디스플레이를 만들 수도 있고, 자유자재로 늘어났다 줄어들었다 하는 특성을 활용해 자동차나 의류 등 곡면에 부착하는 디스플레이를 만들 수도 있다. 당장 상용화된 폴더블폰만 해도 ‘폭풍성장’이 예상된다. 스트래티지애널리틱스는 글로벌 폴더블폰 출하량이 올해 320만대에서 내년 1360만대, 2021년 3040만대, 2022년 5010만대로 늘어날 것으로 보고 있다. 키움증권은 “아직 폴더블폰 출하는 일반 스마트폰 대비 미미하지만 실제 투명PI필름 사용량은 출하량 대비 5배 이상 클 것으로 추정된다”고 전망했다.

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