최근 미국과 유럽의 재생 에너지 산업 육성에 따른 태양광 산업이 성장 산업으로 각광 받으면서 석유화학업계에서 폴리올레핀 엘라스토머(POE)가 새로운 미래 먹거리로 주목 받고 있다.
POE는 자동차 내외장재 및 신발과 같은 소비재에서 충격 조절제로 널리 사용되는데 최근에는 태양광 모듈의 봉지재로 사용되면서 석유화학사들이 친환경 수요에 적극적으로 대응하기 위해 관련 투자를 늘리고 있다.
석유화학업계, POE 사업 투자에 집중
한화토탈에너지는 폴리올레핀 엘라스토머(POE) 시범 공장 건설을 완료해 고부가가치 소재 사업 확대에 큰 획을 그었다. 이는 한 계열사인 한화솔루션과 주주사인 한화토탈에너지스와의 첫 공동 프로젝트라는 데도 의미가 있다.
한화솔루션과 한화토탈에너지스는 신규 공장에서 수행된 주요 공정 테스트를 통해 향후 연간 10만톤의 POE를 생산할 수 있는 상업 공장을 건설할 예정이다.
LG화학은 10만 톤의 POE 증설 작업을 진행 중이다.
오는 2024년 증설 작업이 끝나면 세계 2위 연산에 해당하는 38만 톤까지 확보하게 된다. 올해 POE 사업에 힘을 싣기 위한 석유화학 부문 내에 서스테이너빌리티(Sustainability) 사업부를 별도로 꾸렸다. 연산 21만 톤 규모의 POE를 생산하는 SK지오센트릭 또한 사우디아라비아 석유화학기업 사빅(SABIC)과 2024년까지 POE를 30만 톤으로 늘리는 투자를 진행하고 있다.
중국의 경우 POE의 생산 능력은 약 200억 위안의 투자로 2025년까지 연간 100만 톤으로 확대될 것으로 추정됐다.
시노펙과 페트로차이나를 포함한 약 12개 회사들이 POE 용량을 구축하거나 계획하고 있다. 자국내 POE 자체 공급량이 늘면서 수입량을 부분적으로 대체하고 있는 것으로 관측됐다. 지난 5년간 연평균 23% 증가했으며, 2022년 137억 위안 가치의 69만 톤으로 크게 늘었다.
미국은 다우케미칼과 엑손모빌, 일본 미쯔이 등 글로벌 업체들이 태양광 판넬 필름용 신소재로 간주하고 일찍이 시장에 진출했다. POE는 고무와 플라스틱의 성질을 모두 가진 합성수지다. POE는 태양전지를 보호하고 전력손실을 최소화하는 필름으로 기존 태양광 필름으로 쓰였던 E VA (Ethylene Vinyl Acetate)를 대체해 널리 쓰이고 있다.
POE시장, 2030년까지 7.4% 성장률 예상
M LT Analytics가 발표한 보고서에 따르면 폴리올레핀 엘라스토머 및 플라스토머(POE/POP)의 세계 시장은 2030년까지 7.4%의 성장률을 기록하여 63억 달러에 육박할 것으로 예상된다. 이러한 인상적인 성장 촉진 배경에는 에틸렌 비닐 아세테이트(E VA ) 수지 대신 태양광 패널 캡슐화의 강력한 증가와 자동차 폴리프로필렌(PP) 화합물 및 연포장의 실란트 층의 충격 개질의 발전으로 보고 있다.
태양전지 셀에 직접적으로 접착되는 봉지재는 전체 원가 비중에서 차지하는 비중은 미비하지만 태양광 모듈의 장기 수명을 유지하는데 핵심적인 역할을 수행한다.
일반적으로 태양광 모듈의 수명은 25년을 보장하지만, 실제로 필드에서는 매년 성능이 감소하는데 그 중 큰 이유가 봉지재의 열화 현상 때문이다. 일반적으로 태양광 패널용 필름은 E VA 가 사용되는데 이는 자외선에 그대로 노출되고 습기로 인해 황변하는 현상이 발생한다. 수분으로 인한 전위차에 의한 쇼크가 일어나는 PID(Potential Induced Degradation)현상이라 불리는데 이는 태양광 효율과 수명 저하를 가져오는 치명적인 단점이 된다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 소재가 바로 POE다. POE는 태양전지 셀을 외부 충격으로부터 보호하도록 캡슐화하는 용도로 쓰이며 E VA 대비 발전효율 및 수분차단 등에서 고효율을 보이는 특성이 있다. 밀도가 낮고, 탄성이 높으며, 충격강도 역시 우수하다.
MLT 애널리틱스의 CEO이자 공동 설립자인 스티븐 무어는 “2021년은 태양광 모듈 캡슐화에서 POE 사용의 획기적인 해로 증명되었다”라고 말했다. “EVA 공급 제약 및 이로 인한 높은 가격은 2021년 하반기 태양광 모듈 부문의 강력한 수요와 맞물려 캡슐화 시트 제조업체들이 POE에 의존해 공급 격차를 메우는 계기가 되었다. 이제는 POE가 더 강력한 발판을 갖게 되었으므로 POE 전면 교체보다는 EVA 와 함께 사용될 가능성이 높다. 그럼에도, POE는 양면 태양광 모듈의 시장 침투 증가와 함께 추가적인 이익을 얻을 것으로 예상 된다”라고 덧붙였다.
무어에 따르면 주목해야 할 또 다른 핵심 분야는 다층 유연한 포장을 위한 실란트 필름이다. “지속 가능한 단일 재료 구조로 점점 더 나아가는 추세에 따라 낮은 밀봉 온도는 컨버터에 더욱 중요해질 것이며 POP는 밀폐형 밀봉을 실현하면서 이 성능 요구 사항을 전달할 수 있다”라고 말했다.
자동차 애플리케이션에서 성장 요인으로 작용
경량화의 중요성과 미래의 실내가 더 높은 수준의 PP를 활용할 수 있다는 기대를 감안할 때 전기 및 자율주행 차량 채택은 충격 완화제로서의 POE 사용에 대한 성장 전망을 견인하고 있다. 무어는 “자동차 제조업체와 기계적 특성 요구 사항을 충족하면서 고가의 POE 충격 완화제 사용을 최소화하려는 복합적인 노력에 의해 부피 증가가 완화될 수 있다”라고 말했다.
신발 및 핫멜트 접착제(HMA)는 POE 공급업체가 EVA 대신 시장 점유율을 추구할 계획인 또 다른 분야이다.
이러한 애플리케이션에서는 프로필렌 기반 탄성 중합체로부터도 경쟁이 예상된다. E VA 와 혼합하여 사용되는 POE는 경량 스포츠 신발 밑창에 더 높은 발포 비율을 지원할 수 있을 뿐만 아니라 더 빠른 랩 타임을 위한 향상된 반발 복원력을 지원할 수 있다. POE는 또한 접착력, 특히 엔드 오브 라인 종이보드 및 카톤 보드 포장에서 기존 EVA 솔루션보다 몇 가지 이점을 제공한다. 무어는 “POE 기반 HMA는 파운드당 E VA 보다 비용이 많이 들지만, 다른 이점 중에서도 주행 거리 증가와 라인 다운타임 감소로 인해 전체 솔루션 비용이 더 낮을 수 있다”라고 말했다.
