가볍고 유연한 ‘실리콘’… 전기차 조립의 ‘마법사’

■ 애드버토리얼 - KCC실리콘, 車부품소재까지 확장

부품 접착제로 고열에 견디고 충격흡수 뛰어나
코팅제는 먼지·부식에 강하고 환경규제도 충족
헤드램프용 실리콘, 얇은 두께에도 높은 반사율
파워모듈용 겔, 빨리 굳고 점도 낮아 공정 단축



KCC실리콘이 전기차 시대를 맞아 자동차 부품소재기업으로 변신하고 있다.

세계적으로 탄소 중립의 중요성이 강조되면서 완전 무공해차량(Zero-emission vehicles·ZEV)인 전기차 보급이 늘고 있다. 전기차가 주를 이루는 ZEV의 누적 출고량은 2019년 전 세계에서 690만 대였는데, 2021년 상반기에 이미 1260만 대로 늘어났고, 오는 2040년에는 최대 7억 대에 이를 것으로 전망된다. 국내 전기차 시장도 지난해 16만 대가 팔려 전년보다 61%나 커졌다. 서울시는 오는 2026년 전기차 10% 시대 실현을 목표로 지난해에만 3만5000기가 넘는 전기차 충전기를 서울 시내에 보급하기도 했다.

자동차에는 무수히 많은 전자 기기가 사용된다. 전기차는 더욱 그렇다. 그런데 화학업계에 따르면 실리콘은 전기적 특성, 내열·내한 성능 및 충격 흡수력이 뛰어나 전기차의 광범한 분야에 적용할 수 있다. 전기·전자계열의 절연, LED용 소재, 각종 본뜨기용 모형 등에 다양하게 사용된다. 이처럼 사용 범위가 넓을 뿐만 아니라, 적용된 부품의 품질과 생산성도 높여준다고 업계 관계자는 설명했다. 이에 자동차 부품용 실리콘 시장도 확대될 것으로 예상된다.

◇자동차 부품 보호용 실리콘 = KCC실리콘은 일반적인 범용 접착제에 난연성, 고열 내구성을 강화한 접착제를 자동차 부품에 적용하고 있다. 자동차 전자부품의 인쇄회로기판(PCB) 조립에 필요한 부품을 고정하고 열을 관리하는 데 효과적이기 때문이다.

또 배터리 셀과 모듈이 접착되는 면에는 방열 접착제를 적용하게 된다. 배터리 셀에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 동시에 배터리 셀을 차체에 고정하는 역할이다. KCC실리콘의 방열 접착제는 향상된 접착 성능을 제공한다. 실란트(충전재), 진동 댐퍼, 열 전도체나 절연체 역할을 할 수 있다. KCC실리콘 관계자는 “고분자 물질인 ‘엘라스토머’의 특성으로 인해 더 높은 충진재 부하에서도 댐핑(진동을 흡수해서 억제시키는 것)을 계속할 수 있고, 나사가 필요 없을 정도로 탁월한 접착 강도를 제공한다”며 “실리콘을 기반으로 하므로 높은 열과 열악한 환경에서도 작동할 수 있고 해로운 물질로부터 제품을 보호할 수 있다”고 말했다.

KCC실리콘은 코팅제 역시 강화된 환경규제를 충족하는 제품을 공급하는데, PCB 및 기타 자동차 전자부품에 적용돼 먼지, 습기, 가스 및 기타 오염이나 부식 가능성이 있는 물질로부터 보호하는 역할을 한다. 이 같은 접착제와 코팅제는 자동차 부품뿐만 아니라 인덕션 레인지, 전자레인지 등 일반적인 가전 분야, 태양광 패널, 우주·항공분야 부품 조립 등에도 다양하게 활용할 수 있다.

◇자동차 조명용 LED 실리콘 = 최근에는 차량 경량화에 따라 가벼우면서도 다양한 디자인을 구현하고, 적은 전력으로 높은 광효율을 구현하는 LED의 수요가 증가하고 있다. 조명용 LED 실리콘은 기존 플라스틱, 아크릴 소재에 견줘 수명이 길고 내열성 및 전력 효율이 뛰어나 자동차 헤드램프, 실내등 등에 적용된다.

KCC실리콘의 화이트실리콘(White Reflector) 제품은 광원의 출력이 같더라도 반사율 극대화를 통해 광효율을 높인다. 특히 얇은 두께에서도 높은 반사율을 구현할 수 있어 업계의 주목을 받고 있다고 KCC실리콘은 밝혔다.

KCC실리콘의 자동차 헤드램프용 실리콘 렌즈재(材)는 차량 주행 시 발생하는 진동, 고열 및 습도, 자외선과 같은 까다로운 외부 스트레스를 견딜 수 있도록 경도와 황변(黃變)에 대한 저항성이 높다. 특히 최근에 많이 사용하는 자동차 헤드램프인 매트릭스 LED 방식에도 실리콘 렌즈재가 적용된다. LED 광원으로부터 나오는 빛을 렌즈의 다양한 구조성형을 통해 배광 설계할 수 있어 광효율을 극대화하고 작업도 편리해 매트릭스 LED에 최적화돼 있다는 게 KCC실리콘의 설명이다. KCC의 헤드램프용 실리콘 렌즈재는 미국뿐 아니라 세계적으로 통용되는 미국 자동차 안전 부품 인증(AMECA)을 지난해에 취득했다.

◇파워모듈(전력 변환 시스템)용 실리콘 겔 = 내연기관에서 전기차로 자동차의 패러다임이 전환되면서, 자동차 부품에 적용되는 소재에도 고전력·고전압 모듈에 적용할 수 있는 소재의 수요가 늘어나고 있다. KCC실리콘의 파워모듈용 실리콘 겔(Gel)은 우수한 열 안정성과 전기적 특성을 갖고 있다. 또 빨리 굳고 점도가 낮아 공정시간을 단축할 수 있는 것도 장점으로 꼽힌다.

이 밖에도 실리콘을 전선 피복에 적용하면 내열성, 내구성을 부여하면서도 유연성을 유지할 수 있다. 이에 이 제품은 자동차 시트 열선에도 적용된다.

◇KCC실리콘 발전사 = KCC실리콘은 시대의 흐름에 맞춰 실리콘 산업 분야에서 지속적인 발전을 이뤄왔다는 평가를 받는다. 지난 2003년 실리콘 상업화에 성공했으며, 2020년에는 모멘티브를 인수하고 글로벌 실리콘 업체로 발돋움했다. 모멘티브의 전신인 GE는 1940년 세계 최초로 산업용 실리콘 상업화에 성공했던 업체다. KCC실리콘 관계자는 “76년에 이르는 실리콘 역사를 가진 모멘티브의 세계 각지 연구인력과 협업함으로써 전기차 부품과 같은 새로운 고부가가치 제품을 개발할 수 있는 기술 환경을 확보했다”며 “산업별 고객들과 협력을 통해 시장을 선도하고 있다”고 말했다.

KCC실리콘은 국내 최초로 실리콘 모노머 생산공장을 건설, 전량 수입에 의존하던 실리콘 원료의 국산화를 실현한 경험도 있다. 실리콘 기초소재인 모노머와 합성 폴리머뿐만 아니라 실리콘 고무를 비롯한 실란트, 기능성 실리콘 오일, 실리콘 에멀션 등 실리콘 2차 제품을 일괄 생산하여 국내에 안정적인 원료 공급망을 구축했다.

KCC실리콘 관계자는 “모멘티브 인수 후 KCC는 주력 분야를 신산업 소재로 바꾸고 미래첨단 기술을 실현하여 글로벌 시장에서 활로를 찾으려고 노력하고 있다”며 “전기차 시장 외에도 의류·의료기기·화장품 등의 시장에서도 새로운 가치를 제공하는 기업으로 자리매김하겠다”고 말했다.