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국내 실리콘 산업은 83년에 럭키와 다우코닝의 합작사인 럭키디씨실리콘이 설립되면서 시작되었으며, 86년에 삼성물산과 일본 신에츠의 합작사인
한국신에츠, 88년 동양화학과 미국 GE, 그리고 일본의 도시바가 합작설립한 동양실리콘 등이 후발업체로 국내 시장에 참여하면서 본격화되었고,
지속적인 산업발달로 국내시장규모가 95년기준 연간 1800억원에 이를 정도로 성장해 왔다.
현재 전세계적으로 사용되고 있는 실리콘제품은 5000여종이나 되며, 국내에서 상용화된 제품이 500여종에 이른다. 실리콘은 우리생활에
여러가지 용도로 밀접하게 이용되고 있으며, 최근 들어 특수한 기능을 갖는 기능성 고분자에 대한 수요가 급증하고 있는 실정이다.
이렇듯 현대 사회에서 없어서는 안되는 중요한 소재인 실리콘은 국내 산업에서 주목받고 있는데, 이러한 실리콘 제품을 산업별로 분류해보고,
향후 수요성장 가능성이 있는 업체별 제품을 소개함과 아울러 실리콘산업의 기술 동향을 알아보고 차세대 실리콘 제품을 전망해보고자 한다.
한국다우코닝
한국다우코닝(대표 김순모)은 지난 83년 11월 LG(구 럭키)와 미국 다우코닝 합작사(지분비율 50:50)인 럭키디씨실리콘으로 출발했으나
지난 95년 7월 다우코닝사가 LG의 지분과 경영권을 인수하고 한국다우코닝으로 상호명을 변경했다. 84년 8월부터 청주공장 생산가동에 들어간
한국다우코닝은 3년만에 흑자를 기록한 것을 필두로 89년 연간 매출액 200억 달성, 91년 만승공장 준공, 92년 다우코닝 90% : LG
10%로 지분변동, 93년 연간 매출액 500억원 달성, 94년 ISO 9002인증 획득, 95년 ISO/KSA9001 인증 동시획득 등의
변화와 성장을 거듭해왔다.
연평균 20%이상의 성장결과 95년 매출액은 94년 600억원대비 약 25% 증가한 750억원의 실적을 기록했으며, 96년에는 830억원의
매출을 목표로 하고 있다. 현재 100% 국내법인으로 전환한 한국다우코닝은 전세계의 다우코닝사와 연결된 네트워크망인 PROFS라고 하는 정보망을
통해 세계각지의 산업정보, 기술정보를 긴밀하게 교환하고 있으며 아시아, 유럽, 미주 등 각 지역별로 제품개발 및 마케팅 글로벌팀을 구성해
공동연구, 협조체제를 유지하고 있다.
한국다우코닝의 OS Fluid는 'Ozone-Safe'휘발성 Siloxane Fluid로써 냄새가 나지않고 무독성이므로 안전하며, 현재
가장 문제가 되고 있는 오존층파괴의 위험도 없어 환경친화적인 제품으로 향후 시장확대가 기대되는 제품이다. 1,1,1-TCE 및 CFC-113은
불연성 세정제로 인화성이 없고, 유기물질에 대한 용해력이 크고, 표면장력이 적어 침투성이 크며, 휘발성이 좋아 세정 후의 특별한 건조 공정이
필요하지 않으며, 물과의 상호 용해도가 작다는 이점이 있어 정밀세정 용제로 가장 널리 사용되어 왔다.
냉매, 발포제, 세정제, 분사추진제 등으로 대부분의 산업에 사용되고 있는 CFC-113(Chloro Fluoro Carbon)과
1,1,1-TCE(Trichloroethane)가 오존층을 파괴하고 지구를 온난화시키는 물질로 판명된 이후 몬트리올의정서에 의해 1996년 1월
1일로 전폐 및 규제가 대폭 강화되어 대체세정제의 필요성이 절실해지고 있으며, 다양한 대체세정제가 개발되고 있다.
한국 다우코닝의 OS Fluid는 첨가제가 들어가지 않은 순수한 methyl polysiloxane이며, 특히 무독성으로 금속 등과 같은
물질로부터 오일, 그리스, 왁스 등의 산업 오염물 제거 및 수송기의 코팅에 사용되는 대체세정제이다. OS Fluid의 특징을 보면 대부분의
오일과 그리스를 용해시켜 제거하고, 표면장력이 작아 정밀세정에 우수해 금속, 플라스틱, 엘라스토머에 사용할 수 있다. 또한 휘발성이므로
세정표면의 잔여물을 증발시켜 오염물이 남지 않는다.
독성이 없고, 오존을 파괴시키지 않으며, 지구온난화 현상을 일으키지 않고, 스모그를 형성시키지 않는 등의 장점을 보유한 반면 ㎏당
1만5000원선으로 다른 대체 세정제에 비해 가격이 3~4배이상 비싸며, 사용후 회수하여 재사용이 불가능하다. 또한 OS Fluid 사용시에는
인화점이 낮아 적합한 방폭설비가 필요한데, 세정장치에 대한 사용업계의 인식부족과 정보부족으로 아직 국내 시장규모는 미미한 실정이다.
향후 한국다우코닝에서는 관련협회를 통한 세미나 등을 통해 사용업체들의 인식을 확대해 나가는 한편 외국의 사용사례를 국내에 소개하여 반도체,
광학 등의 분야를 중심으로 장비업체와 협조해 97년부터 본격적으로 국내공급을 개시할 계획이다.
현재 국내에는 일본 도시바 제품이 사용되고 있고, 도시바 제품의 시장규모는 연간 6~8톤가량으로 추정된다. 도시바 제품과 다우코닝 제품을
비교해보면 도시바제품은 선형(Linear Type)이고, 다우코닝제품은 환형(Cyclic Type)으로 도시바제품은 세정후 분해가 되지 않는
반면, 다우코닝제품은 세정후 자연상태에 노출됐을 때 분해되므로 폐수처리에 용이하다. 도시바의 경우 장비업체의 특허를 갖고 있어 이를 기반으로
일본시장에서 시장점유를 확대하고 있는 실정이며, 사용업체들이 선호하는 것으로 알려졌다.
OS Fluid는 Gyroscope, bearing등 군사용, 의료기기, 광학 유리, 전자산업에 이용되고 있으며, 향후 Medical
Silicone Fluid, Medical·Electronic Fluid, Household·Auto Care product, Fabric
Treatment Products 등 특수용도 제품개발도 활발히 진행중이다. 제품별로 용도를 보면 CFC와 TCA 대체세정제로 군사, 의료,
광학 등 정밀세정에 OS-10, OS-20, OS-30을 사용한다. OS-70, OS-80, OS-90은 코팅, Household, Auto
care 등 다양하게 사용되는 VOC Solvent를 대체할 수 있고, 지난 1995년에 소개된 OS-100, OS-110, OS-120은
전자산업에서 Solder Flux제거에 사용된다.
동양실리콘
88년 동양화학, 미국 GE, 일본 도시바 3사가 50:30:20의 지분비율로 합작설립한 동양실리콘(대표 박노신)의 95년 매출액은 94년
250억원대비 20% 증가한 300억원으로 나타났다. 동양실리콘은 전기·전자분야에서 미국의 GE 및 일본의 도시바 실리콘의 축적된 기술로
고기능성 상품을 개발해 국내에 공급해 왔다.
동양실리콘의 실리콘 하드코트제는 플라스틱표면 처리용의 코팅제로 주로 폴리카보네이트 수지표면의 내마모성 향상을 목적으로 사용하는 제품이다.
플라스틱은 다른 소재에 비해 가볍고, 내충격성이 강하고 가공이 용이하다는 우수한 특징을 지니고 있어, 생산 합리화 및 에너지 절약 등의 사회적
요구에 부응함으로써 응용분야가 점차로 확대되고 있다. 플라스틱은 이러한 장점을 지닌 반면에 표면 경도가 낮아 표면에 Scratch가 나기 쉽고,
내후성이 떨어져 자외선 등으로 인한 변질이 쉬우며 내약품성, 내용제성 등이 약한 단점을 갖고 있어 사용이 제한되는 경우도 있다.
하드코트 처리는 플라스틱 표면에 경도가 높은 피막을 형성시켜, Scratch를 방지해줄 뿐만 아니라 내후성(5년이상), 내약품성, 내용제성
등을 향상시켜 플라스틱의 단점을 보완함으로써 플라스틱의 용도를 한층 넓힐 수 있는 방법이다. 하드코트제는 크게 실리콘계와 비실리콘계(유기계)로
분류하며, 각각의 분류는 또다시 열경화형과 UV경화형으로 분류한다.
대체로 실리콘계 하드코트는 열경화형이며, 유기계 하드코트는 UV경화형이 주류를 이루고 있으나, 최근 실리콘계 UV경화형 하드코트제가
개발되어 상용화됨에 따라 실리콘계의 응용범위가 점차 확대되고 있다. 실리콘계 하드코트는 Silanol 축합 반응에 의해 경화하며, 코팅막은
유리와 같은 SiO2를 가지고 있는 반면, 유기계 하드코트는 대부분 탄소화합물로써 플라스틱과 비슷한 구조를 갖고 있다.
실리콘 하드코트는 실리콘 결합을 주요 골격으로 하고 있으며, 유리표면과 유사한 피막을 형성하여, 5㎛정도의 얇은 두께로도 도막이 단단하고,
내후성이 뛰어날 뿐만 아니라 내약품성, 내용제성 등이 우수하여, 고품질의 외장용 제품응용에 적합하다. 반면, 열경화형 실리콘 하드코트제의 경우
경화시간이 유기계 UV경화형에 비해 긴 것이 단점으로 지적된다.
유기계 하드코트제는 경화시간이 수분대로 짧아 공정시간을 줄일 수 있는 것이 장점이지만, 코팅두께가 20㎛이상으로 두껍고, 3년정도의 기간이
지나면 변질되는 등 내후성 및 내마모성 면에서 실리콘계에 비해 그 성능이 떨어지기 때문에 옥내용 제품의 응용에 적합하다. 열경화형 실리콘
하드코트제는 도막성능이 우수하며, 특히 내후성 및 내마모성이 뛰어난 제품으로써, Primer와 Hardcoat의 두가지 도장을 하는 2액형
시스템과 Primer없이 도장만 하는 Primerless System의 두가지가 있다.
실리콘 하드코트제는 플라스틱, 특히 투명플라스틱의 표면보호에 가장 적합하며, 그 중에서도 내열성 등의 물성이나 비용에서 폴리카보네이트나
아크릴에 최적이다. 또 표면경도가 낮은 알루미늄 등 금속의 표면보존에 응용되기도 한다. 실리콘 하드코트제는 주로 자동차 부품에 사용되는데 자동차
부품관련 용도로는 헤드램프, 뒷유리, 측면유리, 썬루프, 계기판넬, 휠캡, 프론트그릴, 리아피니쉬, 장식물이나 이륜차용 바람막이 등이 있고
일부는 상용화된 것으로 알려졌다.
경량화와 공기저항 특성의 향상을 비롯해 안전성의 추진, 방청화, 일체의 성형에 따른 생산 합리화, 게다가 수요의 다양화에 의한 패션성과
이것에 대응하는 디자인의 자유도가 요구되고 있는데 이러한 요구에 대응하는 소재로는 플라스틱이 최적이고 금속이나 유리로부터 플라스틱으로 재료가
전환되는 추세이다.
그러나 외장부재 등에서는 상처가 생기기 쉬워 문제가 되는 경우가 있으며, 따라서 전환의 장애가 되고 있다. 실리콘 하드코트 처리를 통해
그러한 문제가 해결되고 플라스틱화의 촉진이 가능하게 된다. 시트 및 필름으로도 사용되며, 특히 폴리카보네이트나 아크릴수지의 시트를 표면처리한
것이 창유리 대체용으로서의 용도로 확산되고 있다. 또 폴리카보네이트 필름 및 PET(Poly Ethylene Telephthalate)
Film에 처리하여 창유리 비산방지나 단열용의 첨부 Film으로 검토되고 있다.
전기·전자용으로는 컴퓨터, OA기기 등의 CRT 커버, 메터커버, 더스트커버나 키보드 스위치, 맴브란 스위치, 조작판의 표면처리 등이
있다.
이처럼 하드코트제는 여러가지 용도로 응용이 가능한 제품이며 향후 용도 확대에 따라 하드코트제의 연구도 더욱 고도화되어 세분화될 것으로
예상된다. 예를 들면, 생산성의 개선, 내후성의 개선 혹은 보다 높은 경도의 것이 요구되고 있어 실리콘 하드코트 기술은 더욱 발전될 것으로
기대된다.
Primer와 Hardcoat의 두가지 도장을 하는 2액형 하드코트시스템의 Primer 및 하드코트 도장시 250℃, 50% RH를 유지해
주어야 하며, 코팅 표면의 이물질은 도막성능을 저해하는 원인을 주므로 도장주위의 환경은 청결히 유지되어야 하며, 이를 위해
1000class이하의 공조크린룸 설비가 필요하다.
하드코트제의 경화시 필요한 온도 및 시간은 130℃에서 15~30분정도가 소요되며, 반면 Primer는 열경화없이 5~10분의 air
dry후에 바로 하드코트제를 도포할 수 있다. Primerless 시스템은 Primer의 도장 공정을 생략하고, 하드코트제만을 플라스틱도면에
코팅할 수 있게 만든 제품으로써, 2액형시스템에 비해 설비투자비를 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 재고 및 설비유지에도 여러가지 잇점이 있다.
도장주위의 환경은 2액형시스템과 마찬가지로 25%, 50%RH 및 1000class 이하의 공조 크린룸설비가 필요하며, 경화온도는
130℃에서 30분정도가 소요된다. 한편, Primerless 제품에는 플라스틱필름과 같은 유연성을 가진 기재에도 코팅할 수 있는
Flexible 하드코트제가 개발되어 상용화단계에 있다.
동양실리콘의 SHC 4002-D1은 LHP 100, LHP 100 PM, SHP 401 등의 Primer와 함께 사용되는 하드코트제로
자외선, 고온에 대한 저항성이 강하고, 하드코트 처리한 표면에 상처가 나지 않으므로 투명성을 유지하며, 여러가지 Primer 사용이 가능한
제품이다.
PHC 587은 96년에 국내에 소개된 제품으로 130℃에서 빠르게 경화되어 Primer없이 접착이 가능하므로 생산성이 더욱 향상된
하트코트제이다. 동양실리콘의 수지 미분말 TOSPEARL은 경화된 실리콘 레진을 미립자화한 것이다. 입자형상은 구상으로써 더구나 개개의
입자크기가 매우 고르며 소위 구상 단분산의 미분말이다. 실리콘 레진의 기본적인 성질과 구상 단분산이라는 특이한 분체특성을 이용한 신소재로서
TOSPEARL은 폭넓은 분야에 사용되고 있다.
TOSPEARL 120의 특징을 보면 진구상이고 ,입자경이 일정하며 응집이 어렵다. 또한 발수성이 우수하고, 윤활성이 우수하며, 유기용제에
불용이다. 900℃까지 가열해도 녹지않으며, 태워서 진구상의 세라믹 미립자가 얻어진다. 전하를 띄며 그의 대전량이 크다. 제품의 종류는
TOSPEARL 240 및 구상의 TOSPEARL 120, 130 145가 있다. 이러한 것은 Rubber공업, 도료, 잉크, 합성수지,
화장품, 제지, 안료, 세라믹, 그리스, 토너 등의 개질제로 첨가되고 있다. 특히, 각종 필름 및 테이프의 블록킹 방지제 또는 미끄럼향상제로서
중요한 소재가 된다.
고려화학
고려화학(대표 김충세)은 종합도료회사로 1984년 실란트 생산업체인 독일의 WACKER와 일본의 건축용 실란트업체인 요꼬하마Rubber의
기술로 실란트를 생산해왔다. 고려화학은 실리콘 산업중 실란트부문에만 참여를 하고 있는데, 지난 95년 300억원의 실적을 기록했고, 96년에는
400억원을 목표로 하고 있다. 고려화학은 실리콘 실란트뿐 아니라 폴리우레탄계(Pulyurethane Sealant),
변성실리콘계(Modified Silicone Sealant), 아크릴 에멀젼계(Acrylic Emulsion Sealant),
Rubber계(Ruber Sealant), 오일계(Oil Base Sealant) 등 다양한 실란트 제품을 생산, 판매하고 있다.
고려화학의 코레실 SL819는 Oxime경화형의 실리콘 Rubber계 실란트로써 부착력 및 강도가 뛰어나며, 구조적인 힘을 요구하는
SSG(Structural Sealant Glazing)공법에 적합하게 설계된 제품이다. SSG공법은 1946년 미국에서 처음 소개됐는데,
외벽을 반사유리 등으로 마무리하여 금속 Frame을 외부로 노출시키지 않는 판유리 커텐월 공법을 말한다.
SSG공법은 건축물의 외관을 부드럽고 아름답게 하며, 기존공법에 비해 공기가 단축되며 상대적으로 가격이 저렴하며, 금속접합부와 프레임이
유리의 안쪽에 위치하므로 방음·방수성이 우수하다. 또한 건물 내부의 자연채광성이 유리하며, 에너지 손실을 감소시키는 장점을 갖고 있다. 코레실
SL819는 폭넓은 온도(-20℃~+50℃)에서 작업성이 용이하며, 내후성이 우수하고, 영하 40℃의 저온 혹은 150℃의 고온에서도 뛰어난
유연성을 유지한다. 기계적 강도가 우수하여 SSG용으로 적합하며, 프라이머 없이도 대부분의 소재에 부착력이 우수하다.
최근 고려화학은 전기·전자용 실리콘 실란트 제품을 개발하여 국내 시장에 참여하고 있다. 고려화학의 코레실 QS9112, QS9116은,
QS9117, QS9166은 중성경화형(Natural System)1액형 RTV 실리콘 Rubber계 실란트로써, 전기·전자 부품의 난연
실링용으로 개발된 제품이다. QS9113은 산업용 기기의 고온부위 접착 및 코팅용이고, QS9114와 QS9115는 각종 기계의 씰링 및 콘덴서
부품의 고정 접착에 사용되며, QS9118, QS9119은 각종 플라스틱에도 프라이머 없이 사용할 수 있도록 개발된 고 모듈러스제품이다.
해룡실리콘
지난 81년 7월 해룡통상을 인수해 경기도 김포에 실리콘Rubber 컴파운드 생산설비를 설치한 해룡실리콘(대표 김철규)은 83년 4월 국내
최초로 실리콘Rubber 컴파운딩 기술을 개발해 제품 생산에 들어갔다. 88년에는 기업부설 실리콘 응용기술 연구소를 설립하고 본격적인 기술개발
및 제품개발에 박차를 가하기 시작해 아주대학교와 공동연구로 상공부 지정 국가 기초 기반기술 개발사업 중 실리콘 제조 공정 기술개발에 착수
91년에 개발에 성공해 우수 기술로 판정받았다.
또한 90년에는 실리콘Rubber 컴파운드 자동생산 설비를 도입하고 대량생산하기 시작했다. 그밖에 93년 동남아 8개국에 판매 대리점을
설치하고 수출시장 개척에 주력해 지난 95년 실리콘Rubber 수출 500만불탑을 수상하고, EM(Excell- ent Material) 인증을
획득했으며, 96년에는 경기도 유망중소기업으로 지정되기에 이르렀다. 해룡실리콘은 지난 95년에 94년 87억원대비 43.7% 성장한 125억원의
실적을 기록했고, 96년에는 12%가량 성장한 140억원이 될 것으로 예상된다.
해룡실리콘은 연산 2500톤 규모의 실리콘Rubber 컴파운드를 제조·판매하고 있으며, 연산 500톤의 Fire Stop Seal과 연산
200톤규모의 특수실리콘을 생산·판매하고 있다. 현재 해룡실리콘은 연산 5000톤규모의 HTV 공장 증설 및 완전자동화 설비를 추진중이며, 향후
동남아시아·중동·오세아니아 지역의 시장확대를 목표로 하고 있으며, 97년에는 중국에 공장을 설립해 실리콘제품을 판매하려고 준비중에 있다. 또한
아시아지역 원자력 발전소 Fire-Stop Penetration Seal 설계 시공 및 제품판매를 확대할 계획인 것으로 알려졌다.
실리콘Rubber는 잘 알려진바와 같이 규소와 산소결합이 그 주체인 특수유기 Polymer로 마치 무기적 골격을 가지고 있어 다른
유기Rubber에 비해 특히 내열성, 내한성, 내후성, 내약품성, 내방사선성이 뛰어나며 냄새가 없고, 무독성, 불활성이기때문에 광범위한
산업소재, 의료소재, 생활편의 소재로 응용되고 있다. 실리콘Rubber의 중요한 특징은 내열성이 우수한 것인데, 일반 유기Rubber에 비해
내열 사용 온도 범위가 넓다. 천연Rubber와 유기Rubber는 100℃를 초과하면 단시간에 노화되어 사용할 수 없게 되지만 실리콘
Rubber는 180℃를 초과한 온도에서도 연속사용이 가능하다.
일반적으로 실리콘 Rubber의 사용온도는 150~250℃이며 간헐적으로 단시간 사용하는 경우는 300℃까지도 사용이 가능하다.
실리콘Rubber 컴파운드는 각종 그레이드에 따라 차이가 있는데 대체로 Base Polymer인 Dimethylvinyl polysiloxane
polymer에 Fumed Silica 또는 Precipitated Silica로써 기계적 특성을 보강해, 다시 Mineral
Filler(석영분, 규조토 등)로 2차 보강한 것들이며 이에 특별한 기능을 부여해 특별한 용도로 사용할 수 있도록 한 것들도 있다. 예를 들면
난연성 실리콘Rubber, 내유성실리콘Rubber, 도전성실리콘Rubber, 초내열성실리콘Rubber, 고강도 실리콘Rubber 등이 있다.
실리콘Rubber의 가공방법은 매우 간단해서 다른 유기Rubber에 비해 투자비가 적게 드는 것이 특징이고 더구나 무독성이므로 공해문제가
크게 대두되지 않는다. 가류제로 되는 과산화물을 이용한 가류방법이 가장 널리 적용되고 있다. 또, 의료용으로 사용되는 것에 대해서는 백금을
이용한 부가반응 가류공법이 추천된다. 이는 완전한 화학적, 생리학적 불활성을 위하여 활용되는 것이다.
가공방법으로는 Press 압축성형, 사출성형, 압출성형, 카렌다 성형, 코팅성형 등 다양한 방법으로 생산제품에 따라 선택할 수 있다. 가장
많이 이용되고 있는 가공방법은 위와같은 5가지의 방법이다. 그러나 이 방법은 각기 특수기술을 적용해서 이용하고 있고 산업기술이 고도화될수록
가공기술이 발전되고 있다.
해룡실리콘의 Rubber 컴파운드 HR-1500 Series는 독일 Bayer 실리콘의 기술제휴로 제조되며 우수한 투명성을 지닌
실리콘Rubber 컴파운드로, -60~+120℃에서 사용이 가능한 단열성·내한성 제품이며, 화학적으로 불활성이고, 무독성 등의 특징을 갖고
있다. 경도에 따라 40, 50, 60, 70도의 4종류로 생산·공급되는데 의료, 식품, 일반 공업분야 등 다양한 용도에 맞도록 제조됐다.
해룡실리콘의 Rubber 컴파운드 HR-785 Series는 Roll 피복용으로 Rubber Roll의 필수적 특성인 박리성, 내마모성,
내유성, 탄성, 복원성 등 제반 특성을 보유하고 있으며 가공성이 우수하다. Roll의 용도에 따라 경도를 맞출 수 있도록 40, 50, 60,
70, 80도가 공급된다. HR-1901 U Series는 다목적 실리콘 Rubber 컴파운드로 경도에 따라 30도에서 80도까지 다양한 경도로
공급된다. 특히 내열성, 내한성, 전기특성이 우수하며, 기능적으로 인장강도, 신장율, 인열강도, 반발탄성, 압축영구줄음률이 우수하다. 또한
금형성형에 필수적인 가류후의 수축비가 매우 균일하여 안정성을 도모하였고, 금형 이형성·내변색성·속경화성 등을 특히 고려해 제조된 다목적
그레이드이다.
자료출처 : 케미칼리포트(1996년 8월 - 제 56호) / www.cischem.com
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