GS칼텍스는 지난 10월 체코 카르비나(Karvina)에 이어, 이번 달에는 경남 진주에 복합수지 공장을 준공하였습니다. 복합수지는 국내 정유사들 중에서 GS칼텍스만 생산하고 있는데요, 이번에 준공된 진주공장을 포함해 국내외 19만톤 규모의 복합수지 생산능력을 구축하게 되었습니다.
자동차(1500cc기준) 1대를 만드는데 사용되는 복합수지는 약 50kg라고 하니 연간 승용차 380만대를 생산할 수 있는 복합수지가 GS칼텍스에서 생산되고 있네요. 자동차 이외에도 전자, 가전부품 등 그 용도가 매우 다양한 복합수지! 좀 더 구체적으로 살펴볼까요?
복합수지란 무엇일까?
흔히 두 가지 이상의 재료를 복합화한 재료를 ‘복합재료’라고 합니다. 복합재료의 역사는 아주 오래되었는데요, 가령 진흙과 밀짚으로 벽돌을 만들어 이를 건축에 사용하면 진흙으로만 만들어진 벽돌보다 훨씬 내구성이 좋습니다. 이처럼 두 가지 혹은 그 이상의 재료들이 더해져서 그 각각의 재료들보다 성능과 기능이 뛰어난 구조를 가질 때 복합재료라고 부릅니다.
복합재료의 가장 보편적인 구조는 두 가지 요소, 즉 접합재료의 역할을 하는 기지(Matrix)와 강화재 역할을 하는 필러(Filler)로 구성된 것입니다. ‘복합수지’는 수지(Resin, Polymer, Plastic)가 기지(Matrix) 역할을 하는 복합재료를 말합니다.
복합수지의 구분
수지의 구분에 따라 크게 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 수지는 열가소성수지(Thermoplastic)와 열경화성수지(Thermoset)로 나누어 지는데, 전자는 성형가공 후에 다시 열을 가하여 재가공이 가능한 것이고, 후자는 성형가공 후에 열을 가하여도 변형이 없는 수지를 말합니다.
보통 열경화성 수지 기반의 복합재료는 우주, 항공, 풍력발전 등 특수 용도 목적으로 많이 쓰이는 반면, 열가소성 수지기반의 복합재료는 우리 일반 생활용품에서 가전, 자동차 등 그 응용분야가 넓고 다양합니다. 그래서 보통 산업계에서 복합수지라 함은 열가소성수지를 일컫는 경우가 많습니다.
복합수지의 종류
복합수지의 종류를 크게 구분 짓는다면 수지에 따른 종류와 필러(Filler)에 따른 종류로 나눌 수 있습니다. 수지는 중합되어 나오는 종류 즉, 폴리프로필렌(PP), 폴리아마이드(PA, Nylon), 폴리스티렌(PS) 등이 있고, 필러(Filler)는 유리섬유(Glass Fiber), 탈크(Talc), 카본섬유(Carbon Fiber), CNT(Carbon Nano Tube), 충격보강제, 난연제 등이 있습니다. 이러한 2가지 이상의 수지와 필러의 조합으로 복합수지의 종류는 무궁무진해 질 수 있는 것입니다.
복합수지를 왜 개발해야 하는가?
우리가 사용하는 수지(플라스틱)는 중합되어 나오는 그 자체로 사용되는 경우도 있지만 그 이상의 물성이 요구될 때는 필러를 첨가함으로써 필요한 물성에 도달 할 수 있습니다. 가령 폴리프로필렌이라는 수지의 강성(외부힘에 견디는 힘)을 높이기 위해서는 유리섬유를 첨가하게 됩니다. 유리섬유는 콘크리트 속 철근과 같은 역할을 하기 때문에 강성을 높일 수 있는 것이죠. 또한 폴리프로필렌은 불에 잘 타는 소재인데 난연제를 첨가함으로써 불에 잘 타지 않는 소재로 만들 수도 있습니다.
복합수지는 이처럼 각 원료의 특성들을 잘 조합하여 원하는 용도에 적합한 성능을 구현 할 수 있는(아주 특수한 경우를 제외하고는^^;) 만능의 소재라고 할 수 있습니다.
GS칼텍스의 복합수지
GS칼텍스의 복합수지 역사는 짧지만 엄청난 속도로 발전하였습니다. 1988년 폴리프로필렌 중합을 시작하며 수지사업에 진출한 이래로 PP복합수지를 자동차 및 가전에 적용을 시키면서 현재는 국내 PP복합시장에서 상당부분을 차지하고 있습니다.
단적인 예로, 국내 자동차 내부 전면부(In-Panel) 부분은 회사소재가 국내 가장 높은 점유율을 차지하고 있습니다. 국내시장의 성공을 발판으로 해외 시장개척도 적극적으로 하고 있습니다. 중국에는 2개의 생산기지를(향후 1개 추가계획) 기반으로 중국시장을 적극 공략하고 있으며, 국내 복합PP업체로는 처음으로 유럽 체코에 생산기지를 완공함으로 유럽시장 진출의 발판을 마련하였습니다.
뿐만 아니라 북미, 남미, 일본 등으로도 사업진출을 꾀하고 있습니다. 또한 복합PP제품 외에 장섬유강화플라스틱(LFT, Long Fiber Thermoplastic), 카본 복합소재, 경량화 소재, 금속 대체 소재 등의 신소재 개발에도 끊임없이 노력하고 있습니다.
writer
- Special Guest
이형탁 과장 / 폴리머연구팀
GS칼텍스에서 3년간 복합수지 신소재를 개발해오고 있습니다.
전세계 모든 제품에 우리 소재가 적용되는 그날까지~인사이트한 이야기가 있는 Insight of GS Caltex에서 다양한 즐거움을 만나보세요.