연구개발 지원현황 분석을 통한 화학공정소재분야 기술개발 동향
조혜영†*, 남두현*, 박은희*
한국산업기술평가관리원*
chy9577@keit.re.kr
서론
화학공정소재는 오늘날 하루 일상의 전 분야에 걸 쳐 적용된다고 봐도 과언이 아닐 정도로 우리의 생활 과 밀접한 관계에 있다. 다양한 분야의 산업에 화학공 정소재가 사용되고 있고, 이로 인해 화학소재를 사용 하고 생산하는 산업들은 인력 고용, 무역, 경제 성장 등에 기여하는 바가 매우 크다 할 수 있다.
이러한 화학공정소재분야는 2000년도 이후 세계화 학산업의 성장률이 급격히 낮아지고, 2008, 2009년도 경제위기를 거쳐 희망적인 경기회복세를 경험하면서, 이후 세계적 불황의 지속에 대한 우려와 함께 발전 방 향에 대한 글로벌 trend가 변화하고 있다. 주요 선진 국들은 최근 화학산업 증가세를 나타내고 있는 중국, 중동, 아시아 등을 견제하고 자국의 지속적인 성장을 위해 고부가 가치 산업이나 산업간 융합, 친환경 기술 개발 등을 추진해나가고 있는 실정이다.
국내 제조업 1위를 차지하는 분야가 화학산업인 우 리나라의 경우는 이러한 글로벌 경향 변화에 민감하 게 대처해나가야 할 필요성이 있다. 특히 북미를 중심 으로 한 셰일가스 개발 부흥은 향후 국내 석유화학업 체에 큰 위협으로 부각될 것이라는 예상에 따라, 국내 산업체들은 부가가치가 높은 신소재 개발, 수요자 중 심의 맞춤형 화학제품 등을 개발이 요구되고, 이에 대 한 정부지원의 필요성을 언급하고 있다.
이에 본 고에서는 화학공정소재분야의 기술분야를 정의하고, 산업통상자원부가 동 분야의 연구개발에
투자한 지원규모 및 현황 등을 분석하여 향후 발전 방 향에 대해 고찰해 보도록 한다.
화학공정소재분야 기술분류
화학공정소재분야를 구분하는 방법으로 일반적으로 는 석유화학분야, 정밀화학분야, 고분자 분야로 구분 하여 사용되어왔다. 석유화학분야는 석유, 석탄, 천연
표 1. 화학공정소재분야 기술분류
중분류 소분류
에너지·자원 효율
공정산업 탄소소재 기초유분 대체원료 공정고도화
산업·수송용
고분자소재 산업/가전 소재 친환경 건자재
자동차 소재
정보전자 소재 Touch Panel 소재 편광판 소재 BLU 소재 OLED 소재
Flexible 디스플레이 소재 반사형 전자종이 소재
반도체용 공정 소재
표면기능 소재 점/접착 소재 염/안료 소재 도료/기능성코팅 소재
화장품 소재 환경·에너지 소재
환경 소재
가스 등을 원료로 에틸렌 등 기초 유분, 유기계 플랫폼 화합물 등을 생산하며 이를 원료로 하는 기초 합성수 지, 합성고무 등을 제조하는 산업이고, 정밀화학 및 고 분자는 이러한 기초 원료를 공급받아 각종 기능성, 고 성능 소재를 제공하는 산업으로 구분되는 것이다.
그러나 현재 화학공정소재산업은 최근 경향으로 볼 때 화학산업과 핵심적용 분야의 융합이 큰 화두가 되 고 있고, 핵심적용 분야의 기능이 다양화되어가고 있
어 화학공정소재분야의 전문가 의견을 바탕으로 [표 1]과 같이 화학공정소재분야를 보다 기능적으로 분류 하였다.(Ref. 주력산업 산업융합원천 R&D 전략 [2013-2017]) 즉 중분류로 에너지·자원 효율공정산 업, 산업·수송용 고분자 소재, 정보전자 소재, 표면기 능 소재, 환경·에너지 화학소재 5개로 분류하고 중분 류별 소분류로 화학공정소재분야의 기술분류를 정의 하였다.
산업통상자원부 화학공정소재분야 연구개발 지원 현황 분석
산업통상자원부에서 2003년도부터 2012년도까지 지원한 기술연구개발과제 중 산업기술표준분류상 화 학공정분야와 관련된 대표적 사업 해당 과제(산업융 합원천기술개발사업, 부품소재기술개발 등)를 대상으 로 지원 현황을 분석하였다. [그림 1]은 화학공정소재 분야 연도별 연구개발 지원 현황을 나타낸다. 2003년 125억원에서 2012년에는 983억원 지원으로 지속적으 로 성장해 왔고, 연평균 성장률(10개년) 17%의 높은 수준으로 증가한 것을 볼 수 있다. 이는 산업통상자원 부의 R&D 예산의 10개년간 연평균 성장률인 11%를 다소 상회하는 수준이다. 그러나 화학공정소재분야 그림 1. 화학공정소재분야 연도별 연구개발 지원금액
(억 원)
그림 2. 우리나라 적용분야별(산업분야) 정부연구개발사업 투자액(2011년).
지원의 비중은 2012년 산업통상자원부 R&D 예산 대 비 2.1%의 수준으로 비록 2003년 0.7%에 비해 다소 증가한 수준이나, 우리나라 정부연구개발사업 투자액 대비 산업분야별 투자액에서 화학 및 화학제품의 투 자비용인 약 6.3%[그림 2](Ref. 2012 과학기술통계 백서)와 비교 시 낮은 수준으로 볼 수 있다.
’03~’12년까지 지원된 과제의 기술분야별 지원현 황을 살펴보면 2012년에 가장 정부지원 비중이 큰 분 야는 표면기능소재산업으로 총 정부지원출연금의 26%를 차지하고 근소한 차이로 산업·수송용 고분자 소재가 25%로 뒤따르고 있어 이 분야에 대한 연구 및 지원이 활발하게 진행되고 있는것으로 보인다. [그 림 3]에서 볼 수 있듯이 표면기능소재분야와 산업·
수송용 고분자소재 분야는 지난 10년간 지속적으로 성장해온 분야이다.
휴대폰, 디스플레이 제품 등 완제품 개발 및 관련
기술에 있어 세계적 수준을 차지하고 있는 정보전자 소재는 2012년 지원 비중이 높은 분야로(20%)로 2006년 ~ 2007년사이 크게 증가하였다가 이후 성장 률은 다소 정체상태로 보인다. 환경·에너지 소재 분 야는 2004년부터 큰 폭으로 지원 비중이 증가하다가 2008~2009년 감소추세를 나타내고 최근 2010년에 다시 급격한 증가세(2009년 이후 최근 4개년 CAGR 34%)를 나타내었다. 그러나 에너지·자원 효율 공정 소재 분야는 최근 5개년간 성장률이 7%로 저조한 편 이고, 2012년 지원 비중도 가장 낮은 11%의 수준을 나타내고 있다.
이러한 결과는 최근 화학공정소재분야의 글로벌 개 발 경향이 그대로 반영되어 있다고 해도 과언이 아니다.
최근 화학공정소재분야 글로벌 동향의 화두는 수요 산업과의 연계, 다양화, 고부가가치화이다. 현재 글로 벌 회사들은 지속적 성장, 제품 마진의 제고를 위해 끊임없이 변화하는 고객의 수요에 따른 다양한 제품 개발과 고부가가치화에 주력하고, 향후 성장세가 클 것으로 예상되는 수요산업과 연계한 신소재의 개발을 통해 신시장 개척에 힘쓰고 있다. 이를 위해 글로벌 화학사는 기술 및 제품 포트폴리오의 확대를 위한 M&A, 기술 특허 블록 구축을 통한 후발업체 견제 등의 비교적 큰 규모의 전략으로 대응하고 있다. 또한 장기 성장을 위해 규모가 크거나 성장성이 높은 전자, 자동차 등의 수요산업과 연계한 고부가가치 부문에 투자를 강화하고 있는 실정이다. 우리나라의 경우 국 내 자동차 산업은 지속적인 글로벌 해외 생산의 확대 를 통해 아시아 시장에서는 일본 등 경쟁사에 비해 높 은 판매 비중을 기록하고, 중국, 브라질 현지 생산체제 를 확립하여 해외 수출의 지속적 성장이 예상되는 상 황이므로 관련 신소재 개발은 시장의 견인차 역할이 가능할 것이다. 이로 인해 국내 연구개발 동향도 고부 가가치 플라스틱 개발, 자동차 경량화 소재 개발 등이 포함된 산업·수송용 고분자소재 분야의 연구 개발이 활발하여 이에 대한 지원 비중도 높다고 볼 수 있다.
실제로 지난 10년간(‘03 ~ ’12)산업·수송용 고분자 표 2. 기술분야별 최근 5개년 연평균증가율
기술분야
에너지 자원 효율 공정
정보 전자 소재
산업 수송용 고분자 소재
표면 기능 소재
환경 에너지
소재 최근 5개년
(’ 08 ~’ 12) CAGR
7% 14% 17% 18% 17%
그림 3. 기술분야별 지원 현황(억원).
소재 분야에 지원된 총 정부출연금 중 약 69%가 자 동차 관련 소재 개발 과제에 지원되었다.
이와 함께 표면기능소재분야의 지원 비중이 높은 것은 그야말로 고부가가치 제품 개발과 직결된다. 염/
안료, 도료/기능성 코팅소재, 점/접착 소재 등은 연관 산업인 자동차, 선박, 전자 등 다양한 산업의 핵심소재 생산에 적용되어 기능성, 심미성 등 부가가치를 높여 주므로 수요산업에의 기여도가 상당히 높다. 현재 지 원되고 있는 표면기능소재의 수요산업은 자동차, 선 박, 정보전자, 화장품 등 다양하고 특히 반도체, 디스 플레이 등 정보전자산업을 타겟으로 한 표면기능소재 개발이 약 28%정도로 가장 높게 나타났다.
정보전자소재의 경우 상기에서도 언급한 바와 같이 역시 그 수요산업인 정보전자산업 성장세 등의 이유 로 각광받고 있는 분야 중의 하나이다. 국내에서는 자 동차산업과 함께 국내 최대 산업으로서 특히 디스플 레이분야는 세계 1위의 저력을 나타내고 있고, 반도 체, LCD, 전자기기 및 제품 등 우수한 국제적 지위를 확대시켜 나가고 있다. 그러나 이와 같은 완제품의 핵 심 소재는 대부분 일본, 미국 기업 등에 의존하고 있 어, 산업의 수혜를 극대화 하기 위해서는 이러한 핵심 소재의 개발이 절실하다. 2012년 기준 표면기능소재 분야 다음으로 지원금액이 세 번째로 높은(20%) 정 보전자소재분야는 [표 2]에서 정부지원 성장이 2007 년 급격히 증가하며 지속적인 성장을 나타내고 있다.
해당 산업에 대한 한국의 국제적 지위를 고려할 때, 예상보다 성장이 타분야에 비해 월등히 우월하게 나 타나지 않는 것은 제품의 수명주기가 짧고, 유행을 선 도하는 특성으로 인한 결과로 보인다.
2012년 기준 정부지원 비중이 18%로 정보전자소재 와 유사하게 나타나고 있는 환경·에너지 소재분야는 최근 4개년간 CAGR(연평균 성장률)이 가장 높은 34%로 2010년부터 급격하게 증가하고 있다. 이는 최 근 친환경 트랜드로 인해 온실가스 감축, 신재생 에너 지, 재자원화 등 세계적 관심이 집중되고 현실이 반영 된 것으로 볼 수 있다. 친환경적 소재의 개발, 관련 핵
심 신소재의 개발은 국내외 많은 화학 기업들이 기본 적인 슬로건으로 내세우고 다양한 산업에 이를 적용하 고 있고 국제적인 환경규제에 대한 산업별 대응 차원 에서도 이에 적합한 연구 개발이 필요한 상황으로 환 경·에너지 소재분야는 앞으로도 적용될 다양한 산업 을 감안할 때 높은 성장률을 유지할 것으로 예상된다.
정부 지원이 가장 낮은 비중을 차지하고 성장률 또 한 최근 5개년간 CAGR이 7%로 저조한 에너지·자 원 효율 공정 부문은 전통적인 석유화학산업 부문으 로 실질적으로 화학공정소재산업 중 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 석유제품과 석유화학제품 두 부문이 국내 수출에서 차지하는 비중이 전체의 5분의 1에 달 하고, 석유제품이 2012년에는 수출품목 가운데 1위 (10.3%)를 차지하고, 석유를 원료로 생산하는 석유화 학제품도 5위(8.4%)를 기록하고 있는 상황이다. 이미 성숙된 산업에 해당한다는 점, 그리고 산업의 특성상 대기업이 주를 이루고 있어 정부지원 비중 및 지원 성 장률이 가장 낮은 것이 현실이지만, 최근 한국 석유화 학산업에 위협적인 요소들로 인한 불확실한 미래를 고려할 때 이에 대한 지원은 시급하게 고려되어야 할 사항이다. 중국의 수요에 의존하고 있는 현재의 우리 나라 석유화학산업은 중국의 성장속도가 과거 예상보 다 더 낮아질 가능성이 있다는 점과 석탄 기반의 중국 MTO 공정의 증설을 계획하고 있다는 점에서 향후 심각한 위기가 예상되고 있다. 이와 같은 중국 화학 신공정 상용화로 합성되는 경질 올레핀의 가격은 국
그림 4. 최근 3년간(’ 10~’ 12) 주관기관 유형별 지원현황.
내 나프타 기반 올레핀 가격의 80% 수준으로 알려져 있어중국 수출 의존도가 큰 한국은 타격이 클 수 밖에 없을 것이다.
또한 미국의 셰일가스 혁명에 따른 투자 급증도 우 리나라 석유화학산업계에 중장기적 위협중 하나이다.
셰일가스의 대량생산을 통한 가격경쟁력 확보는 우리 나라 석유화학산업은 수출에 부정적인 영향을 받을 가능성이 크다. 세계적으로 가장 매장량이 큰 중국도 셰일가스 개발을 위한 기술을 적극적으로 도입하고 있는 상황이므로 향후 셰일가스 중심의 에너지원 확 대가 진행될 경우를 대비한 국가적 대응책은 반드시 고려되어야 할 사항이다. 그러므로 향후에는 관련 분 야인 에너지·자원 공정 효율 분야에 대한 산업부의 지원도 확대될 필요성이 있다.
[그림 4]는 2010년부터 2012년까지 화학공정소재 분야 연구개발 과제의 지원금액 중 주관기관 유형별 로 지원한 금액의 비율을 보여준다. 대기업이 36%로 가장 높은 비중을 나타내고 뒤이어 중소·중견기업이 32%, 연구소가 22%를 차지하고 있어 대기업이 가장 높은 비율로 과제를 이끌어나가고 있는 상황이다. [그 림 5]에서 분야별 주관기관 유형을 살펴보면 에너
지·자원 효율 공정 및 환경에너지 분야의 대기업 지 원 비율이 50%이상을 차지하는 것으로 나타난다.
이는 우리나라 석유화학산업 분야의 특성상, 그리 고 친환경, 환경규제 대응 관련, 신재생에너지 개발 등 신기술 개발을 전제로 하는 기술분야의 특성상 대기 업이나 연구소가 주도하고 있는 것으로 보인다.
최근 화학산업 동향은 대규모 생산보다는 소비자의 다양한 니즈에 기반하는 다품종 소량생산으로 향하고 있다. 이는 중소·중견기업의 상당한 기회요인으로 작용한다. 소비자의 다양한 니즈를 파악하고 기술의 전문화, 특화를 통해 다품종 소량생산의 시장을 창출 해내는 것은 중소기업 형태로도 충분히 가능한 사업 분야이기 때문이다. 또한 최근 국내 중소·중견기업 육성을 위한 정책지원이 더욱 강화되는 시점에서는 더더욱 중소·중견기업에 유리하게 작용될 수 있다.
주로 표면기능소재, 전자정보소재 등 정밀화학소재에 서 중소기업이 전문화, 특화 전략을 통해 이끌어가야 할 부분은 상당히 다양할 수 있다. 그러나 [그림 5]에 서도 볼 수 있듯이 다소 중소·중견기업이 이끌어나 가기 어려운 대규모적 사업에 있어서는 대기업, 연구 소 등과의 견고한 역할분담을 통해 중소·중견기업이 기업의 경쟁력을 향상할 수 있는 핵심기술을 보유하 는 발판을 마련할 수 있도록 전략적 정부 지원이 필요 할 것으로 보인다.
결론
지금까지 본 고를 통해 화학공정소재분야의 기술분 야를 정의하고, 화학공정소재분야에 투자하는 연구개 발 지원현황을 분석하였다. 이를 통해 다음과 같은 기 술개발에 대한 방향을 제안코자 한다.
첫째, 화학공정소재분야에 대한 지원 예산 확대가 필요하다. 화학공정소재분야가 해외 수출 비중, 국내 제조업에서 차지하는 비중 등 기여 수준을 고려할 때 현재보다 높은 비율로 지원될 필요성이 있다. 특히 한 국 화학산업에서 가장 높은 비중을 차지한다고 볼 수 있는 석유화학산업이 세계적인 에너지 구조의 재편으
그림 5. 최근 3년간(’ 10~’ 12) 분야별 지원액 및 주관기관
유형.
로 인해 기존의 시장지위를 지속하기 어려울 것으로 전망되는 위협적인 상황 속에서 이에 대한 대응책 모 색을 위해서도 정부 지원의 확대는 필수적일 것이다.
둘째, 수요산업과 밀접한 연계를 통한 기술개발에 대한 지원이 이루어져야한다. 지속 성장을 위한 글로 벌 화학사의 대규모 투자에 대응하기 위해서 국내 화 학산업은 수요산업과의 밀접한 연계를 통해서만이 글 로벌 경쟁력을 확보 할 수 있을 것으로 예상된다. 비즈 니스 모델을 접목하여 보다 효과적으로 현재 한국이 강점을 나타내는 자동차 및 디스플레이 산업과의 연 계를 강화할 수 있는 지원 방법을 발굴해 나가야 한다.
셋째, 산업간, 기술간 융합을 통한 화학공정소재 기 술개발 지원으로 글로벌한 니즈를 만족시킬 수 있는 사업 아이템을 발굴하여야 한다. 소비자의 니즈를 충 족시킬 수 있는 기능성, 디자인, 그리고 환경규제를 모 두 고려한 글로벌 니즈를 만족시킬 수 있는 소재 개발 기술이 현재 화학산업에서 First mover형 전략의 핵 심이라 할 수 있기 때문이다.
마지막으로 중소·중견기업의 글로벌 역량을 강화 할 수 있는 과제 지원을 강화하여야 한다. 전문화된 핵심기술로 소비자의 니즈에 적기에 대응하여 고 기 능화, 고부가가치화에 기여할 수 있는 중소·중견기 업의 발굴 및 지원이 필요하다. 또한 중소·중견기업 이 강점을 나타내기 어려운 에너지·자원 효율공정 등 분야에서도 글로벌 니치 마켓을 타겟으로 고부가 가치화가 요구되는 부문 연구 개발에 중소·중견기업 이 참여하여 핵심 기술 역량을 구축할 수 있는 기회를
제공하여 대기업과 함께 상생 협력할 수 있는 지원책 을 강구해야 할 것이다.
참고문헌
1. 한국산업기술평가관리원, 2012, “주력산업 산업융합원천 R&D 전략”
2. 국가과학기술위원회 한국과학기술기획평가원, 2012, “과 학기술통계백서”
3. Frost & Sullivan, 2011, “Global Trends Impacting the Chemicals and Materials Industry”
조 혜 영
한국산업기술평가관리원
남 두 현
한국산업기술평가관리원
박 은 희
