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[서울=뉴스핌] 배상희 기자 = 최근 중국증시에서 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이 다시금 인기 투자 테마로 떠올랐다.

고기능성·중량감소·높은 에너지 효율성 등 다양한 측면에서 강점을 지닌 PEEK 소재는 신에너지차와 최첨단 제조업, 항공우주, 의료기기 등 다양한 영역에서 금속을 대체할 핵심 소재로 주목을 받고 있는 신소재다.

특히 휴머노이드 로봇 산업과 전기수직이착륙비행기(eVTOL)로 대변되는 저공경제(低空經濟, 유인주행 또는 무인자율주행 항공기의 저공 비행을 견인차로 하여 연계 산업의 발전을 이끌어내는 경제) 산업 발전의 원년을 맞아 PEEK의 투자가치가 재평가되고 있어 주목된다.  

◆ 차세대 금속 대체재 PEEK, 왜 주목하나?

PEEK은 영국 거대 화학기업이었던 '임페리얼 케미컬 인더스트리(ICI)'가 1978년 개발한 고기능 특수 엔지니어링 플라스틱이다. 독특한 성능 조합을 기반으로 현대 산업에서 금속을 대체할 수 있는 재료로 떠오르며 전세계 소재 시장에서 중요한 위치를 차지하고 있다.

뛰어난 장기적 내화학성, 우수한 열적 및 기계적 성능을 보유하고 있어 고온∙고압 등 극한 환경에서도 높은 강도∙강성∙인성(회복 탄력성)을 유지한다. PEEK의 낮은 흡습성, 우수한 전기적 특성 및 FDA 표준을 충족하는 특성으로 우주항공, 의료, 자동차, 전자 등 다양한 분야에서 널리 응용되고 있다.   

1. 6대 고기능성 보유한 신소재  

PEEK은 소재 한계를 극복하고 비용 효율을 높일 수 있는 재료로 다양한 강점을 지니고 있다.

① 고내열성 : PEEK은 260°C의 고온에서도 견딜 수 있어 화학품 등에 따른 부식과 마모에 대한 저항성이 강하다. 산업공정, 석유·가스, 차량의 엔진과 변속기 등 높은 온도에 대한 저항성을 필요로 하는 환경에서 사용하기 적합하다.

② 내화학성 : 석유 및 가스산업의 유정 내 다운홀, 기계 및 자동차의 기어에서 발생할 수 있는 강한 화학물질에서 발생할 수 있는 손상에 강하다. 항공우주 산업에 사용되는 제트유와 유압유, 제빙제 등을 비롯한 각종 화학물질에 대해서도 강한 저항력을 갖고 있다.

③ 높은 강도와 강성 : 금속이나 합금에 비해 넓은 온도 범위에서 우수한 강도와 강성을 지니고 있다.

④ 난연성 : 높은 온도에서도 연소하지 않는 성질을 지니고 있어, 상용 항공기의 소재로 널리 활용되고 있다. 

⑤ 가공 용이성 및 재활용 가능성 : PEEK 분자의 안정적 성격으로 물적 특성의 큰 변화 없이 폴리머(한 종류 또는 수 종류의 구성 단위가 다수의 화학결합으로 중합 연결되어 있는 분자로 구성된 화합물)를 반복해서 재사용할 수 있다.

⑥ 중량감소 및 비용절감 : 감마 및 전자 빔 방사에 강하고 X선을 투과할 수 있어 의료기기 분야에서 적극 사용된다. 안정적인 전기적 특성을 지녀 전기 절연체로 사용된다. 습기에도 강하고 중량감소, 비용절감 등을 위한 목적에서도 매우 적합한 소재로 활용되고 있다.

2. 높은 생산가공 기술 문턱은 '한계점'

다만, 기술과 고객군 확장 측면에서 문턱이 높다는 한계점도 있다.

PEEK 소재는 요구되는 생산가공 기술 수준이 높고 검증 주기 또한 길다. 일정 수준 이상의 생산능력 수준에 오르기까지 7년 정도의 검증 기간이, 다운스트림 고객 인증을 받아 개발로 이어지는 주기는 3~5년의 시간이 소요된다.

대량 양산 또한 매우 어렵다. 현재 전세계에서 단 4곳의 공급업체만이 1000톤(t) 이상의 양산 능력을 보유하고 있는 실정이다.

전세계 최대 PEEK 생산업체 영국 빅트렉스(VICTREX)의 연간 생산량은 7150t으로 전세계 PEEK 시장 점유율의 60%를 차지하고 있다.

중국의 대표적인 PEEK 생산업체는 상하이증권거래소 커촹반에 상장돼 있는 중옌주식(中研股份·ZYPEEK 688716.SH)이다. 연간 1000t 정도의 PEEK를 생산하며 전세계 시장 점유율 4위를 차지하고 있다.

◆ 휴머노이드 로봇 등 '응용수요 확대' 기대

무엇보다 PEEK 시장의 성장성을 긍정적으로 평가할 수 있는 이유는 다양한 분야에서의 응용이 확대되며 그 수요를 보장할 수 있어서다.

다수의 전문기관들은 올해 휴머노이드 로봇이 대량 생산의 원년을 맞이하면서 업스트림 핵심 화학 신소재 영역 전반이 거대한 수혜를 입을 것으로 예상한다. 여기에는 고급 엔지니어링 플라스틱인 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 비롯해 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), 열가소성 탄성체(TPE) 및 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 등이 포함된다.

① 자동차 산업의 응용 확대

전 세계적으로 전기차로의 전환이 확대되고 더욱 엄격한 배출 규제가 적용됨에 따라 자동차 산업에서의 응용이 빠르게 확대되고 있다. PEEK은 우수한 열적 성능과 전기적 성능으로 배터리 시스템의 절연, 경량 기어, 구조 부품 등 분야에서 활용되고 있다.

② 의료 보건 산업의 성장

PEEK의 생체 적합성, 내구성, 멸균 처리에 대한 내성으로 인해 의료 임플란트, 수술 기구, 인공 보철물의 이상적인 소재로 활용되고 있다. 의료 기술의 발전과 인구 고령화의 심화로 PEEK 기반 임플란트에 대한 수요는 지속적으로 증가할 전망이다.

③ 전자 및 반도체 산업의 발전

PEEK은 커넥터, 회로기판, 반도체 제조 구성 요소 등의 응용 분야에서 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 이는 우수한 전기 절연성과 내열성 덕분이다. 첨단 전자 제품의 빠른 발전으로 이러한 추세는 계속될 것이다.

④ 재생 에너지 분야의 기회

PEEK의 높은 내구성과 극한 조건에 대한 내성은 풍력 터빈, 태양광 패널, 수소 연료 전지 등 재생 에너지 분야에서 이상적인 소재가 되게 한다. 전 세계적으로 지속 가능한 친환경 에너지로의 전환이 가속화됨에 따라, 이 분야에서 PEEK에 대한 수요는 크게 증가할 것으로 예상된다.

⑤ 미래형 산업의 시대적 요구

휴머노이드 로봇을 비롯해 전기수직이착륙비행기(eVTOL) 플라잉카(Flying Car)를 중심으로 구축될 '저공경제(低空經濟, 유인주행 또는 무인자율주행 항공기의 저공 비행을 견인차로 하여 연계 산업의 발전을 이끌어내는 경제)' 등 미래형 산업의 발전 전망 속에 PEEK의 수요는 빠르게 증가할 것으로 기대된다.

<휴머노이드 로봇 원년② 고속성장 전망 봇물 'PEEK 테마'>로 이어짐.

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pxx17@newspim.com