바이오화학, 녹색인증기술, 최첨단고부가가치 소재개발에집중해야

어떤 산업이든 생명을 생각하는 것이 가장 근본이기에 화학산업 또한 이부분에 입각해 변화하고 있다.
이에 관련 업계는 국제적인 환경 규제에 대응, 생명 중시의 기본에 입각해 바이오 화학, 녹색인증 기술에 관심을 두고 있으며, 경쟁성 있는 최첨단고부가가치 화학 소재 개발에 열을 올리고 있다.
화학산업은 국내 경제와 산업 발전에 중대한 역할을 수행 해왔다.
산업의 범위는 자동차, 비행기, 휴대폰, 디스플레이, 반도체, 섬유, 생활용품까지 광범위하다.
석유, 가스, 석탄, 바이오메스를 포함하는 기초원료(약 10종)에서부터 에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 암모니아, 메탄올, 황산, 염소 등의 기초 화학제품(약 20종), 초산, 아세트알데하이드, EO, AN, TPA 등의 중간화학제품(약 300종), 플라스틱, 전자 재료, 의약품, 합성섬유, 용제, 세제, 살충제 등의 소비재(약 3만여종)에 이르기까지 광범위하다.
이에 본지에서는 산업부와 한국산업기술평가관리원에서 발표한 자료에 입각하여 화학공정별로 분류, 글로벌 화학산업 M&A Trend를 살펴보고 분류별 사전 특허 분석 자료를 기반으로 시장규모를 분석, 화학산업경쟁력 및 향후 제품개발 방향을 전망해보았다.

1. 글로벌 화학 산업 트랜드

글로벌 화학산업 트렌드는 <표 1, 2><그림 1>에서보는 바와 같이 多품종 少량생산의 정밀화학제품, 특정물성·우수 기능의 기능성 제품과 고부가가치의 화학제품에 포커스를 두고 있다.

SABIC, SINOPEC, DUPONT, DOW 등의 글로벌 화학기업의 사업 포트폴리오를 살펴 본 결과 우량 스페셜티 사업 매각·미래형 신사업 인수 등의 선재 사업구조 재편에 방향을 두고 중동, 중국기업 주도권강화와 미래형 신사업의 상용화 및 성장 가능성 증대에 힘을 쏟고 있는 것으로 나타났다<그림 1>.
다시 말해 화학기업들은 사업 포트폴리오를 분야별·지역별 재편해 왔으며, 이에 경쟁구도가 다각화, 전문화, 세분화 되었다.
Major 석유화학 업체인 BASF는 쿠웨이트의 PIC와 5:5로 KDOW를 설립해 범용석유화학부분의 분사를 계획하며, Rohm&Hass 인수 등을 통해 정밀화학, 농화학사업, 환경사업 등을 강화했다.
DOW는 스타이렌 등 비수익 석유화학사업 부분의 폐쇄 및 매각을 통한 구조조정을 했다.
또 지난 2007년에는 몬산토와 가뭄내성에 강한 종자 개발 등 식물 Bio-Technology 공동사업을 추진하기도 했다.

<그림 2>에서 보는 바와 같이 DOW의 스페셜티 제품의 비중을 강화하고 있다는 것을 알 수 있다.
DUPONT도 나일론 사업 분사, 석유자회사 CONOCO를 매각하고 범용 제품의 비중을 줄이고 종자개발, 재생재료, 환경 사업 등에 비중을 높여왔다.

2. 국내화학 산업의 변화

이러한 글로벌 화학 기업의 움직임과 같이 한국의 주요 화학 기업들의 동태 또한 유사한 사업구조를 보이고 있다<표 3>.
국제적으로 환경친화성, 바이오 제품 라인에 집중하고 있는 상황에 따라 국내 화학 업계들도 이같은 태동을 보이고 있다.

환경부에서 지난 2월 7일에 고시한「녹색인증제 운영요령」에 따라 관련 업계는 녹색인증 기술에도 많은 관심을 보이고 있다.
환경부와 한국환경산업기술원에서 발간한「2014 녹색인증기술 요약집」에 의하면 고효율 저 비용 고도 하수처리 전용 인제거 응집제 제조 기술」과 같은 수질 처리 기술과 수분「함유 비산 분진 제거용 원심여과 집진 기술」과 같은 대기 처리 기술 그 밖에「화학소재 제조용 에너지 저감형 연속식 테일러 반응기 관련 기술」과 같은 폐기물 처리 기술들이 개발 되고 있다.

이와 관련 대구광역시는 성서 3차 산업단지 내에 부지를 제공한다. 또 국책사업을 통해 구축되는 연 300톤 규모의 PLA 설비를 통해 생산되는 PLA 소재를 중소·중견기업과 연계, 제품화에 대한 연구를 지원한다는 계획이다.
이러한 관련 업계의 화학기술과 생명공학기술의 융합 공동연구 체제 확립을 볼 때 바이오화학 제품 시장이 향후 시장을 선도 할 것이라는 예상이 나온다.

<그림 3>에서 지난 2009년~2014년 세계 화학시장 End-Markets의 시장 매력도를 비교해 본 결과 유망 화학 분야로 ▲전자산업 ▲신재생에너지 ▲자동차 산업 세라믹 산업 및 기타를 꼽을 수 있겠다.

전자 산업의 경우 국내 화학기업들은 반도체나 디스플레이 소재에 집중하고 있다.
신재생 에너지 산업 분야에서는 태양광(폴리실리콘) 및 이차전지·연료전지 분야에 관심을 기울이고 있다.
신성솔라에너지는 지난 11월 12일 포스코에너지와 태양광과 연료전지의 융복합 프로젝트의 공동 개발을 위한 양해각서(MOU)를 체결해 태양광과 연료전지를 통한 스마트그리드로 국내외 신규시장 창출 가능성을 확인시켜 주었다.

자동차 산업 관련해서는 경량·친환경 소재인 플라스틱(고분자), 접착제·실란트 시장이 중요해지고 있다.
세라믹 소재는 flexible IT에서 고속정보처리를 가능케 하고, 높은 투명성·강도 및 얇고 가벼워 투명디스플레이에서의 사용이 적합하다.

또한 전류의 안정성, 회로 노이즈 제거 능력으로 콘덴서에서도 사용되며, 로봇용 첨단센서, 고감도 기상장비에서 활용되고 있다.

고성능, 극소형 디바이스, 기존 화석연료 대체 에너지, 에너지 하베스팅, 필터, 스마트 유리 코팅막 등 활용의 범위가 넓다.

3. 2015 화학공정 R&BD 전략 및 전망

국내 수요산업에 따라 화학공정별 화학 산업을 flexible하게 분류하면 <표 4, 5>와 같다.
사전 특허 분석을 바탕으로 기술 현황 맵을 살펴보면 HEV용 경량화 및 친환경소재, 터치패널용 코팅소재, 저가 feedstock으로부터 Specialty 제품 개발 등의 기존산업의 고부가가치화를 목격 할 수 있다<표 6><그림 4, 5>.

즉 차세대 에너지 산업, 플렉서블 디스플레이 산업, 고분자 소재의 고감성화, 친환경 건자재 등으로 관심이 쏠리고 있는 것이다<그림 5>.
한국산업기술평가관리원 산업기술 R&BD 전략보고서 2013에 의하면 차세대 디스플레이, OLED(Organic Light
Emitting Diodes), CNT, Graphene, 경량화 고분자 소재에 집중하고 있으나 원천소재는 아직도 수입에 의존하고 있는 실정이다.
이에 따라 수입의존도가 높은 셰일 가스 등을 비롯한 기초소재들을 천연가스의 개질화와 고부가가치화가 시급하다.
propane dehydrogenation, 고부가 C3, C4 유도체 개발, 고가 단량체 개발 등에 힘써야 할 것이다.
산업의 엔진인 플라스틱 소재의 경우 경쟁력있는 엔진 플라스틱 공정개발과 복합체 개발 및 수송기기용 부품 소재 개발, 고충격, 고방열 엔진 플라스틱 성형 기술 개발에도 힘을 써야 할 것이다.
누차 언급하는 부분인 인간친화성 고감성 소재, 고기능 코팅소재 개발, 외부환경 응답형·경량화소재 개발에도 노력해야 할 것이다.
구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있으며, 그 강도는 강철보다 200배 이상 강하며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높으며. 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는 graphene 복합체 개발이나 의료용 고분자 개발에도 주력해야 할 것으로 전망된다.

ACC 2013 Guide to the Business of Chemistry 자료에 의하면 <표 7, 8>에서와 같이 향후 화학 시장 규모는 증가할 것으로 보인다. 이에 따라 관련 업계는 세계 시장 점유율 확대와 화학공정소재 수출 증대를 위한 부단한 노력이 있어야 할 것으로 보인다.
앞서 언급했던 핵심기술테마들을 중심으로 터치패널용 고기능성 소재 및 필름기술, 고감성 유도 럭셔리 표면/코팅 소재 등의 기존사업의 고도화와 가스기반의 석유화학 신 공정기술, 플라스틱 기반 수송기기용 화학소재, Rollable Display 소재 등의 신기술 신 시장을 창출하며 탄소기반 고기능성 산업 소재 개발로 환경규제에 대응하는 생태계 활성화에도 부단한 노력을 해야 할 것으로 보인다<표 9>.
지난 9월 26일에는 환경부에서 녹색제품 구매촉진에 관한 법률 시행령 개정(안)을 입법예고 했다. 이는 환경규제에 대한  대응책이라 파악할 수 있는 부분이다.

즉 관련 업계는 미래형 화학소재 개발을 통한 글로벌 경쟁력 확보에 매진하여 화학 산업의 비전에 일조해야 할 것이다.

* 자료를 제공해 주신 한국산업기술평가관리원, 산업자원부, 서강대학교 화학과 남두현교수님께 감사의 말씀을 드립니다.