불소화학 산업의 향후 발전 방향

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플루오린화학 산업의 향후 발전 방향 중 하나는, 플루오린을 함유한 전자화학제품이 가장 중요한 성장 동력이 될 것이라는 점입니다. ‘13차 5개년 계획’ 기간(2016–2020년) 동안, 고성능 플루오린화 폴리머와 플루오린화 정밀화학제품은 중국 플루오린화학 산업의 구조 개선에 있어 핵심적인 역할을 할 것입니다. 현재 중국의 플루오린화학 산업에서 플루오린화 폴리머와 플루오린화 정밀화학제품이 차지하는 비중은 각각 14%와 23%에 불과합니다. 이는 선진국들의 16%와 44%에 비해 여전히 상당한 격차가 있는 수치입니다.그중, 플루오린을 함유한 정밀화학제품들이 중국의 플루오린화학 산업의 주요 성장 동력이 될 것입니다.특히, 신에너지 자동차의 동력용 리튬배터리에 사용되는 플루오린 함유 전자화학제품이 핵심이 될 것입니다.이에 대해 석유화학산업기획원의 장방 주임은 신에너지 자동차 산업의 지속적인 발전에 따라, 플루오린을 함유한 전자화학제품 산업의 규모가 획기적으로 성장할 것이며, 오존층을 파괴하는 물질(ODS)의 대체제로서 국내에서 가장 중요한 플루오린화학제품이 될 것이라고 강조했습니다. 이를 통해 플루오린화학산업의 규모도 새로운 수준으로 성장하게 될 것입니다.서미 CCM에 따르면, 현재 리튬배터리 산업 체인에서는 플루오린 함유 화학물질의 사용이 곳곳에서 확인된다고 합니다.예를 들어, 양극 재료와 음극 재료에는 폴리피비닐리덴페놀(PVDF) 전극 접착제가 사용됩니다；플루오린화 흑연은 음극재의 개질에 사용될 수 있다；리튬 헥사플루오로인산염(LiPF6)은 전해액의 주요 원료입니다；배터리 분리막은 PVDF를 사용하여 코팅 등을 합니다.표 1: 국내 주요 플루오린 함유 전자화학제품의 공급원: 석유화학산업기획원 & 서미 CCM
II. 낮은 지구온난화지수(GWP)를 가진 제품의 개발 강화
현재 ‘몬트리올 의정서’에 따라 각국은 의정서의 틀 안에서 수소불화탄화수소(HFCs)를 규제하기로 합의했으며, 전환 비용, 기술 이전, 지적재산권 등과 같은 다양한 문제들을 논의하기 위한 협의 그룹도 구성되어 있습니다.동시에 2016년 내에 일련의 회의가 열릴 예정이며, 2016년 10월 르완다 키갈리에서 열리는 회의에서 조약 개정안이 체결될 것으로 기대됩니다.따라서 중국의 HFCs도 머지않은 장래에 수소클로로플루오로카본(HCFCs)과 마찬가지로 생산량과 소비량이 줄어들 것입니다.이는 또한 차세대 저GWP 제품의 개발이 시급하다는 것을 의미합니다.그러나 국내 HFCs 산업은 장기간에 걸쳐 생산능력 과잉, 원천 기술 개발 능력 부족, 응용 연구의 지연, 국제적 영향력 부재와 같은 문제들이 지속되고 있어, 낮은 GWP를 가진 제품을 개발하는 데 있어 여러 가지 장애물에 직면해 있습니다.특히 4세대 수소불화올레핀(HFOs) 분야에서는 코모, 호니웰, 대금, 아코마와 같은 다국적 기업들이 제조 및 응용 관련 특허를 전면적으로 확보함으로써 견고한 특허 장벽을 구축했습니다(특허 출원 건수가 전체의 70% 이상을 차지함). 이를 통해 이들 기업은 HFOs 제품의 생산과 그 downstream 응용 분야를 장악하고 있습니다(현재 국내의 HFOs 제품 생산은 모두 중국 기업들이 위탁받아 수행하고 있으며, 국제 기업들은 해당 제품의 구매와 판매를 담당하고 있습니다).이러한 상황에서 중국의 실내 에어컨 산업은 불소 기반 기술 노선과는 전혀 다른 탄화수소 기반 기술 노선을 따르고 있습니다.동시에, 서미 CCM은 ****가 표준 제정·개정, 기술 연구개발, 시범 프로젝트, 생산 라인 개조, 운영 비용 지원, 친환경 저탄소 인증 마크 발행 등의 활동을 통해 프로판(R290)을 사용하는 실내 에어컨 제품의 시장화를 적극적으로 추진하고 있다는 사실을 알게 되었습니다.이에 대해 절강성 화공연구원의 장건군 원장은, 국내 HFCs 산업이 불가피하게 탄화수소 냉매의 영향을 받게 될 것이지만, 앞으로도 기회는 있다고 말했습니다.동시에 장 원장은 몇 가지 제안도 내놓았습니다. 1) 낮은 GWP를 가진 HFCs의 활용을 강화할 것 – 자동차 에어컨 분야에서는 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a) 대신 디플루오로에탄(HFC-152a)을 사용하고, 가정용 에어컨 분야에서는 하이드로클로로플루오로메탄(HCFC-22) 대신 플루오로에탄(HFC-161)을 사용해야 합니다. 또한 가정용 및 상업용 에어컨 분야에서는 HCFC-22와 R410a(플루오로에탄(HFC-32)과 펜타플루오로에탄(HFC-125)의 혼합물) 대신 디플루오로메탄(HFC-32)을 사용해야 합니다. 저온 냉동 분야에서는 플루오로메탄(HFC-41)을 활용할 수 있습니다. 2) 새로운 냉동 기술 분야에 대한 연구 협력을 강화하여 독자적인 지식재산권을 가진 제품과 기술을 개발해야 합니다. 예를 들어, 신에너지 자동차의 저온 히트펌프 활용(겨울이나 추운 지역에서의 난방용), 전동 리튬 배터리 및 발전기의 열 관리 등이 있습니다. 3) 상류와 하류의 협력을 강화하여 기술 성과를 산업화하고 상업화해야 합니다.

그림 1: 주요 HFOs 제품의 특허 수 비율
참고: 1. HFO-1234yf는 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜을 의미합니다. 2. HFO-1234ze는 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜을 의미합니다. 3. HCFO-1233zd는 1-클로로-3,3,3-트라이플루오로프로펜을 의미합니다. 출처: 저장성 화공연구원 & 서미 CCM

표 2: 중국의 HFOs 제품 현황
출처: 회사 공시 & 서미 CCM