정책과 동향
미래전략산업 브리프, 2021년 신산업별 중점 이슈
작성자 : 편집부
2021-06-14 |
조회 : 1292
- ‘첨단소재 최근 동향’을 중점으로
[ 신산업별 2021년 중점 이슈 ]
2021년 중점 이슈를 통해 전망해보는 신산업의 혁신과 변화 방향
• 글로벌 트렌드에 대응하여 2021년 신산업에서는 기술혁신이 계속되는 가운데 산업 범위가 확산되고, 타 산업과의 연관성이 더욱 강화될 전망
1) 수요증가로 시장의 높은 성장성 기대: 전기차, 스마트홈/AR·VR, 지능형 반도체, 이차전지
2) 다른 분야에서의 활용기회 증가에 따른 새로운 응용시장 창출 확대: 지능형 로봇, 스마트홈/AR·VR, 인공지능
3) 스마트화 및 융합화의 확산: 자율차, 지능형 로봇, 바이오의약·헬스케어, 인공지능
4) 환경보호 등의 실행을 위한 환경 친화 대응성 증대: 전기차, 첨단소재, 수소
5) 연관산업과의 연계성이 강조되는 산업생태계 및 공급망 중요성 증대: 자율차·전기차, 지능형 반도체, 첨단소재, 이차전지, 수소
• 2021년 신산업 이슈의 큰 특징은 공급망(supply-chain) 및 산업생태계와의 연계성이 증대되고, 스마트화 및 융합화가 가속화되며, 다양한 응용 분야로의 진출이 예상되는 가운데 전반적으로 수요확대가 전망되는 점
▶ 2021년 신산업 중점 이슈의 4대 핵심 키워드: ① 이업종간 제휴, ② 디지털 전환(DX), ③ 공급망, ④ 친환경
◈ 이업종간 제휴: 오픈 이노베이션의 보편화, 보완적 제휴 필요성 증대
◈ 디지털 전환: IT 기술, AI를 활용한 비대면, 맞춤형, 탐색형 서비스 수요확대
◈ 공급망: 전후방 산업과의 긴밀한 연계 중요성 증대
◈ 친환경: 에너지 절감, 탄소 중립 이행을 위한 그린산업 육성
10대 신산업별 2019년 2대 이슈
[ 첨단소재 최근 동향]
(1) 첨단소재의 2021년 중점 이슈
이슈 1: 다양한 전방산업에서의 경량 소재 중요성 부각
• 소재의 경량화는 자동차, 항공기, 선박과 같은 수송기기나 전자제품, IT 분야에서 고기능성 구현에 중요한 요소로 작용하며, 따라서 해당 산업의 경쟁력과도 직결
▶ 자동차 경량화를 위한 소재 개발 기술로 경량 소재를 혼용하는 이종접합기술이 부각되고 있으며, 이를 통해 설계 요구 성능에 맞는 소재를 사용하여 최적화 차체 개발*
▶ 특히 전기차에서 경량화는 주행 효율 향상에 중요한 요소로, 자동차부품연구원에 따르면, 차량 무게가 1kg 증가 시 kW당 주행 거리는 4.29m 감소하며, 차량 무게 1% 경량화 시 효율은 0.53% 증가**
* 한국IR협의회(2020), “초경량 소재”
** 자동차부품연구원(2018.8), “연비향상을 위한 자동차 경량화 동향”, 차량 무게 경량화 기준은 현재 주행효율이 가장 높은 i-MiEV 기준으로 평가
이슈 2: 저 탄소 사회전환에 따른 친환경 소재 사용 증가; 바이오 플라스틱 생산, 폐플라스틱 재활용 등
• 2020년 바이오 플라스틱 생산 비중은 전 세계 플라스틱 생산량(약 3억 680만 톤)의 약 1%가량이지만, 사용처가 다양화되고 있어 향후 생산량 및 시장규모가 확대될 것으로 예상*
▶ 글로벌 생산능력이 2020년 2.1백만 톤에서 연평균 6.6% 증가하여 2025년에 2.9백만 톤까지 증가할 것으로 보이며, 기존 플라스틱(PE, PET, PA, PP 등)의 대부분을 대체 가능하다는 특성으로 인해 상용화가 가속화될 전망
* European Bioplastic Conference(2020), “Bioplastic Market Data 2020”
• 환경규제 강화에 따른 폐플라스틱의 재활용 및 재생원료 사용 확대
▶ 환경부는 2020년 12월 25일부터 ‘투명 페트(PET)병 별도 분리 배출제’를 의무화하여 PET병을 다른 플라스틱들과 분리하여 배출하도록 시행하는 등 환경규제를 강화
▶ 화학기업들은 플라스틱 재활용 기술을 도입하며 2025년까지 친환경 제품 비중을 70%까지 증대(SK종합화학), ‘탄소 중립 성장선언’(LG화학), 리사이클 원료인 에코트리아 개발 및 활용(SK케미칼) 등의 활동 전개**
** 한국경제(2020.9.2.), “버려진 플라스틱이 돈이다. 화학업계, 재활용사업 ‘올인’”
(2) 기술개발 동향
경량화 구현을 위한 이종소재 접합 관련 기술개발 확대
• 이종접합 소재 및 기술*은 자동차, 조선, 항공우주, 가전 및 통신 디바이스 등의 산업에 활용되고 있으며, 이들 산업이 가지고 있던 구조접착 관련 문제를 극복하는 방향으로 기술개발이 진행 중
▶ 자동차 및 조선산업에서는 차체 및 선박용 경량금속(Fe, Al, Mg, Ti)과 고분자 복합소재(CFRP, GFRP) 간의 접합, 친환경차에 사용되는 배터리팩 소재 접합기술, 갈바닉 부식 및 해수 환경에 의한 부식 방지 기술 등이 활용 가능
* 이종소재 접합기술은 서로 다른 재료를 기계적, 화학적, 열적 공정을 통해 접합하는 기술. 접합을 위해 볼트, 리벳 등의 결합부품을 사용하지 않아 경량화에 유리하고, 용접이 힘든 이종소재 간에도 접합이 가능하여 구조접착에 주로 활용
▶ 통신/모바일 디바이스 분야는 디자인 심미성을 살릴 수 있는 금속-플라스틱 이종소재 접합 및 금형기술, 배터리에 사용되는 Cu, Al 이종소재에 대한 초음파 용접기술 등을 적용
생분해성 바이오 플라스틱은 PLA*, PHA**, PBS/PBAT*** 등을 중심으로 기술개발 및 시장성 검토 진행 중
* Polylactic acid, 바이오매스 기반 합성 플라스틱
** Polyhydrozyalkanoate, 미생물 기반 바이오 플라스틱
*** Biodegradable polyester, 화학적 합성 생분해 플라스틱
• 생분해성 바이오 플라스틱의 용도 및 요구되는 물성에 따라 바이오매스(PLA), 미생물(PHA), 화학적 합성 생분해 플라스틱(PBS/PBAT) 등을 기반으로 사업화 기술개발 진행
▶ PLA는 기술개발 이후 2016년 Totalrhk Coribion이 합작으로 가격 경쟁력(1.5~2.0 USD/kg)을 갖추어 생산 중이며, PHA는 한국(CJ), 일본(KANEKA) 등에서 가격 경쟁력을 갖춘 대량생산 체제 구축을 위한 기술개발 중*
▶ PBS/PBAT는 화학적 합성만으로 완전 생분해가 가능한 플라스틱으로 분해 속도가 가장 빠른 것이 장점이며, 현재 아디프산, 테레프탈산 등을 바이오매스로부터 생산하는 기술을 연구개발 중 → 상용화에 성공할 경우 바이오매스 고함량 PBS/PBAT 생산 가능**
* 융합연구정책센터(2019.12), 융합연구 리뷰: 바이오 플라스틱의 기술개발 현황 및 전망, Vol. 5
** 한국산업기술평가관리원(2019.10), KEIT PD Isue Report: 생분해성 바이오 플라스틱 생산기술과 산업 동향, Vol 19-10
(3) 기업의 사업화 동향
이종접합기술 활용: 자동차 생산기업들은 이종접합기술을 통하여 차체 개발 및 성형 공법 등을 연구하여 다양한 방법으로 제품에 적용*
* SMTECH(중소기업 기술개발사업)(2018), “중소기업 전략기술 로드맵 2019-2021 첨단소재”
• 해외: 미국, 유럽, 일본에서는 이종접합기술을 활용한 자동차 개발 프로젝트를 수행 중에 있으며, 주요 자동차 생산업체들은 여러 경량 소재들을 이용해 경량화뿐만 아니라 생산비용 상승을 최소화
▶ 주요 프로젝트로는 미국의 Lightweight Innovations for Tomorow(LIFT, 2015~), 유럽의 AfordabLe Lightweight Automobiles Aliance(AliaNCE, 2016~2019), 일본의 혁신적 신구조재료기술개발사업(ISMA, 2013~202) 등이 있으며, 경량 소재, 고비강도강, 알루미늄 등의 접합기술을 통한 고효율 자동차 개발이 주요 내용*
▶ 아우디, BMW, 벤츠 등은 2018년부터 Multi-Material Mix 접합기술을 접착제 분야에 응용 → 용접 난이부와 구조 강성부, 경량 이종소재 부위 등에 접합기술을 활용하여 접착 강도를 강화
▶ 일본 요코하마 고무, 세메다인, 나가세캠텍스 등은 이종재료 접합을 위한 구조용 접착제 상용화 진행 중**
* 한국IR협의회(2020), “초경량 소재”
** 요코하마 고무: CFRP 접합용 저온 속경화 폴리우레탄 계열 접착제, 세메다인: 저온 속경화 변성 실리콘 계열 및 고내열·고강도 에폭시 계열 접착제, 나가세캠텍스: 고인성 열경화성 엑포시 접착제
• 국내: 이종접합기술을 보유한 성우하이텍, 플라스탈 등이 상용화를 진행 중
▶ 현대자동차의 제네시스 모델(2019)은 성우하이텍의 알루미늄 이종재료 접합기술을 이용하여 차체를 제작하며 경쟁모델 대비 무게는 가벼우면서 강성은 12~14% 우수하도록 개발*
▶ 플라스탈은 방수기능이 포함된 메탈과 플라스틱을 접합하는 이종접합 기술을 보유하고 있어 스마트 가전, 전기차 등의 분야에 진출 준비 중
* 현대자동차 저널(2019.3.6.), “세계가 주목한 G70 퍼포먼서의 비결, 강력한 플랫폼”; 동아일보(2021.1.28.), “부산 유일 ‘소부장’ 으뜸기업 선정… 미래車 기술 확보에도 총력”
바이오 플라스틱: 상용화 연구개발 확대
• 바이오 플라스틱의 제품화 및 적용 확대를 위해서는 유통 중 분해 가능성 및 물성 약화, 낮은 가격 경쟁력, 재활용 문제 등의 해결이 요구되며, 이와 관련된 연구개발 성과가 가시화*
▶ 제지 전문기업인 무림은 폴리에틸렌 코팅으로 재활용이 불가능한 포장재를 생분해가 가능한 생분해 수용성 코팅제품의 개발 인증을 획득하여 식품 포장, 종이 호일, 빨대 등 다양한 분야에 적용 중(2020.4)**
* HANDLER(2020.2), “국내외 바이오 플라스틱 종류, 최신동향 및 제품적용 현황”
** Newsis(2020.4.7.), “무림, 수용성 친환경 코팅제품 개발…10% 생분해성 인증”
▶ 화장품 업체인 ‘아베다(Aveda)’는 202년부터 사탕수수를 원료로 하는 바이오 플라스틱 용기 및 친환경 플라스틱과 바이오 플라스틱 혼합 용기, 재활용 용기 등을 사용
저자: 산업연구원 소재산업실 이고은 연구원 044-287-3177, goeuni.le@kiet.re.kr
산업연구원 소재산업실 김경문 연구원 044-287-3929, aigun@kiet.re.kr
자료제공: 산업연구원 성장동력산업연구본부
