강철만큼 단단하고 유리처럼 투명한… '수퍼 플라스틱'

건물 창(窓), 스마트폰 화면, 화장품 용기….

유리 소재가 장악했던 영역에 첨단으로 무장한 플라스틱 소재들이 도전장을 내밀고 있다. 최근 화학업계가 고(高)부가가치 제품으로 집중 개발하고 있는 '수퍼 엔지니어링 플라스틱' 중에서는 투명한 데다 강철만큼 단단하면서 구부러지기까지 하는 이른바 '만능 플라스틱'도 나오고 있다. 업계에선 "투명한 고기능성 플라스틱이 지금 속도로 진화하면 머지않아 기존 유리를 완전 대체할 수도 있을 것"이라고 전망한다. 전통 유리 소재 기업들은 기존 유리보다 훨씬 더 튼튼한 강화유리를 제작해 맞서고 있다.

◇쏟아져 나오는 高기능성 투명 플라스틱들

화학·소재 업체인 코오롱인더스트리는 최근 '투명 폴리이미드(CPI) 필름'을 개발, 2018년부터 양산을 시작한다고 밝혔다. CPI는 투명하면서도 깨지지 않는 데다 반으로 접어도 흠집이 나지 않는 고기능성 플라스틱으로 필름 형태로 만들면 스마트폰 디스플레이의 유리를 대체할 수도 있다. 코오롱 관계자는 "CPI 필름은 이르면 내년 말부터 양산될 '둘둘 말거나 접을 수 있는(플렉서블) 스마트폰'의 핵심 소재가 될 것"이라고 말했다.

LG화학이 생산하는 투명 플라스틱인 '산(SAN)'은 기존 플라스틱보다 내열성·내구성을 크게 높인 소재다. 뜨거운 물을 담을 수도 있고, 어지간하면 잘 깨지지도 않아 유리병 대신 쓸 수 있는 소재로 각광받는다. 이 때문에 주로 음식을 담는 밀폐 용기, 화장품 용기 등 생활용품 소재로 쓰인다.

태양광 발전에서도 고기능 플라스틱발(發) 혁명이 기대된다. 가장 효율적인 가정용 태양광 발전은 집 유리창을 모두 집광판으로 만드는 것이다. 기존의 태양광 패널은 폴리실리콘으로 만들어 푸른색을 띠기 때문에 집 유리창으로 부적합했다. 하지만 지난해 미국 미시간주립대의 리처드 런트 교수는 고기능 플라스틱을 활용해 유리처럼 투명한 태양광 발전용 패널을 개발했다.

런트 교수는 "빌딩 유리창을 모두 이 소재로 쓴다고 가정하면 상당한 전기를 만들어낼 수 있다"고 말했다.

화학업계의 이 같은 '유리 시장' 공세에 기존 유리 업체들은 강화유리 개발에 적극 나서고 있다. 미국 기업 코닝은 강화유리 제품인 '고릴라글래스5'를 개발, 삼성전자 갤럭시노트7의 디스플레이용 커버로 납품했다. 코닝은 "유리 소재이지만 1.6m 높이에서 떨어져도 80%의 확률로 깨지지 않는다"고 발표했다. 코닝 측은 "앞으로 유리의 유연성을 높인 특수 유리를 개발해 플렉서블 디스플레이 시장의 성장에 대응할 것"이라고도 밝혔다.

◇유리·플라스틱 '투명 전쟁'…관련 시장 4년 새 5배 커져

플라스틱이 이처럼 적극적으로 유리 시장에 공세를 퍼붓는 건 그만큼 '돈이 된다'고 보기 때문이다. 코오롱의 투명 CPI 필름과 코닝의 특수유리가 각축을 벌일 것으로 예상되는 '플렉서블 디스플레이' 시장이 대표적이다. 플렉서블 디스플레이는 휘어진 채로 고정된 곡면(曲面) 디스플레이보다도 한 단계 더 나아간 것으로 아예 화면을 종이처럼 둘둘 말거나 접을 수 있도록 만든 것이다. 30인치가 넘는 대형 화면도 말거나 접으면 크기가 확 작아지기 때문에 갖고 다니기 편리하다.

미국 시장 조사 기관 IHS는 플렉서블 디스플레이 시장 규모가 올해 37억달러에서 2020년 155억달러(약 17조원)까지 성장할 것이라고 내다봤다. 삼성디스플레이·LG디스플레이는 물론 중국 디스플레이 업체들도 올해부터 해당 제품 개발에 나선 상태다.

화학업계 관계자는 "투명하면서 깨지지 않는 소재는 건축 자재부터 생활용품까지 거의 전 산업 분야에서 활용될 수 있다"며 "시장을 선점하기 위해 화학·소재 기업 대부분이 총력전을 펴고 있는 형국"이라고 말했다.