금속보다 가볍지만 금속만큼 강한 특성을 살린 소재, 자동차 부품 업계의 미래 먹거리이자 차량 경량화의 핵심 소재인 엔지니어링 플라스틱 시장이 미국에서 꾸준히 성장하고 있다. 건설 현장에서부터 일상생활 속의 가전제품 및 식품용기까지 다양하게 사용되는 엔지니어링 플라스틱은 소재 혁신을 거듭하고 있다. 특히, 자동차 업계에서는 엔지니어링 플라스틱을 사용한 차량 경량화를 통해 탄소 배출을 줄이는데 일조하고 있으며 미래 모빌리티 및 친환경 자동차 개발을 가능케 하는 복합 소재로 각광받고 있다.

엔지니어링 플라스틱은?

엔지니어링 플라스틱은 금속을 대체할 수 있는 고성능 플라스틱으로 강도와 탄성이 높고 100°C 이상의 고열에서도 견딜 만큼 내열성이 우수하다. 다섯 가지 중요한 엔지니어링 플라스틱에는 폴리아미드(Polyamide), 폴리아세탈(Polyacetal), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 더모플라스틱 폴리에스테르(Thermoplastic Polyester), 플루오르폴리머(Fluoropolymer)가 있다. 소재 혁신을 통해 최근에는 엔지니어링 플라스틱보다도 뛰어난 특성을 지닌 특수 엔지니어링 플라스틱들도 개발되고 있다. 엔지니어링 플라스틱과 특수 엔지니어링 플라스틱은 강도와 열 변형성에 따라 구분되는데, 범용 플라스틱은 대부분이 100°C 정도에서 열 변형을 하는 반면, 특수 엔지니어링 플라스틱은 600°C에서도 견딜 수 있다는 것이 특징이다. 일반적으로 널리 사용되는 엔지니어링 플라스틱은 강도와 탄성뿐 아니라 내충격성, 내마모성·내열성·내한성·내약품성·전기절연성이 뛰어나 생활용품, 전기·전자 제품, 항공기 구조재 등 여러 분야에서 활용된다. 엔지니어링 플라스틱에 속하는 소재는 유리섬유나 탄소섬유를 보강제로 삼아 능력을 더욱 끌어올릴 수 있는 것으로 알려져 있다.

시장규모

전 세계적으로 엔지니어링 플라스틱의 시장 규모는 급속히 성장하고 있다. 시장조사기관 Statista에 따르면, 2018년 엔지니어링 플라스틱의 글로벌 시장 규모는 약 810억 달러였으나 연평균 7.2%의 복합성장률을 보이며 2023년에는 1151억 달러까지 성장할 것으로 전망됐다. 이같은 엔지니어링 플라스틱 시장의 성장은 주로 자동차 및 운송 부문, 커넥티드 차량 및 차량 경량화 등의 응용 분야의 수요 증가에 기인한 것이라고 Statista는 설명했다.

<글로벌 엔지니어링 플라스틱 시장 규모>

[자료: Statista]

북미 엔지니어링 플라스틱 시장의 경우 2022년부터 2027년까지 연평균 4.83%의 성장률을 보이며 성장할 것이라고 시장조사기관 MarketsandMarkets는 발표했다. 규모와 성장률 면에서 자동차와 수송(Automotive&Transportation) 분야가 2027년 시장규모 약 84억7200만 달러로 가장 큰 규모로 성장할 것으로 예측됐고 이어 가전제품(Consumer Appliances)은 약 72억4200만 달러, 전기&전자기기(Electronic&Electronics) 약 57억1400만 달러, 산업과 장비(Industrial&Machinery) 21억2400만 달러, 패키징(Packaging) 15억1500만 달러 순으로 조사됐다.

<북미 엔지니어링 플라스틱 시장 규모>

(단위: US$ 백만)

[자료: MarketsandMarkets]

소재의 다양성

엔지니어링 플라스틱의 소재별 규모를 통해 미국에서 가장 많이 사용되는 소재를 알아봤다. MarketsandMarkets 통계에 따르면, 자동차 업계에서 주로 사용되는 폴리아미드의 시장 규모가 가장 큰 것으로 조사됐다. 2022년 폴리아미드의 시장 규모는 약 34억7100만 달러였으며 연평균 4.19%의 성장률을 보였다. 2027년 약 43억6900만 달러 규모까지 성장할 것으로 예측됐다. 연평균성장률로 봤을 때는 폴리아세탈이 5.71%로 가장 높았고, 이어 플루오르폴리머(5.41%), 폴리아미드(4.71%), 폴리카보네이트(4.31%), 열가소성 폴리에스터(4.21%), ABS(4.19%) 순으로 집계됐다.

<미국 엔지니어링 플라스틱 시장 규모와 전망: 소재별>

(단위: US$ 백만)

[자료: MarketsandMarkets]

<소재별 특징>

[자료: Wikipedia]

미래 모빌리티의 핵심 소재

고온의 조건에서도 견딜 수 있으며 화재에도 강한 엔지니어링 플라스틱은 미래 모빌리티의 핵심 소재로 각광받고 있다. 연비와 이산화탄소 감축에 기여하고 차량 경량화를 실현시킬 필수적인 소재이기 때문이다. 특히, 차량 경량화에 대해 한국과학기술정보연구원이 신차 등록 800만 대(일평균 50㎞ 주행, 평균 연비 12㎞/ℓ)를 대상으로 연구한 결과, 자동차 무게가 약 10㎏ 줄어든다고 가정하면, 연비는 2.8% 향상되고 온실가스는 4.5% 감소했으며 질소산화물도 8.8% 감소했다. 이는, 하루 16ℓ의 연료 절감과 20만ℓ의 온실가스 감소 효과를 가져오는 셈이다. 업계 전문가들은 “전기차의 배터리 무게가 주행거리에 큰 영향을 미치는데 엔지니어링 플라스틱을 전기차와 수소차 등에 사용하면 무게를 최대 50%까지 줄일 수 있다”라고 강조한다.

<플러그인 하이브리드 전기차에 사용되는 엔지니어링 플라스틱 부품 예시>

[자료: U.S Department of Energy]

시사점

엔지니어링 플라스틱은 전기차 시대 도래와 맞물려 자동차 부품 업계의 유망한 미래 먹거리로 부상하고 있다. 전 세계적으로 '탄소 감축'이 화두가 됨에 따라 자동차 업계에서는 온실가스 배출과 연비 효율에 밀접한 연관이 있는 '차량 경량화'가 미래를 준비하는 과정에 중요한 이슈로 떠오르고 있기 때문이다. 차량 부품 경량화를 이루기 위한 가장 쉽고 빠른 방법은 '엔지니어링 플라스틱 사용'이라고 업계 전문가들은 강조하고 있다. 

G사의 자동차 연구원 L씨는 16일 디트로이트 무역관과의 인터뷰에서 "차량 경량화를 위해 고효율의 엔진이나 배터리를 개발하는 것은 시간과 비용이 많이 소요되지만 엔지니어링 플라스틱으로의 부품 전환은 가격과 시간을 비약적으로 절감할 수 있다"라며 "자동차의 거의 모든 부품을 엔지니어링 플라스틱으로 만드는 시대가 머지않아 도래할 것으로 본다"라고 말했다. 글로벌 자동차 업계 트렌드와 맞물려 화학업계가 연구 개발을 거듭하며 주목하는 엔지니어링 플라스틱 시장 진입을 위해 한국의 중견 자동차 부품 업체들의 공격적인 M&A와 동맹을 통한 연구 개발이 필요한 시점이다.

자료: American Chemistry Council’s Plastics Division, U.S Department of Energy, The Plastics Industry Association, MarketsandMarkets, Statista, Plastic News, www.sciencedirect.com, www.automotiveplastics.com, 한국과학기술정보연구원, KOTRA 디트로이트 무역관 자료 종합