Update2025.05.16 (금)
고온에서 견디는 고분자 필름 소재
■ 기술의 개요
■ 기술의 개념 및 원리
고분자(polymer)는 하나 또는 두 종류 이상의 원자들, 혹은 이들의 집합체들이 공유결합으로 의해 연결된 분자들로 구성된 물질이다. 고분자는 분자구조로 볼 때 단위체인 단량체(monomer)과 수없이 많이 연결되어 이루어진 높은 분자량의 분자를 말한다. 일반적으로 분자량이 1만 이상인 분자를 통칭하며, 보통 100개 이상의 원자로 구성되어있다.
고분자 소재의 성능과 기능은 사용한 단량체의 종류, 단량체을 서로 결합시키는 중합(polymerixation)의 방법, 고분자의 분자구조와 분자량 등 많은 요인에 따라 다양하게 변한다. 예를 들어, 농업용 필름이나 포장재로서 널리 사용되는 폴리에틸렌(PE)은 식(1)에 표시한 바와 같이 단량체인 에틸렌을 촉매 존재 하에서 고온․고압 하에서 중합반응 시켜서 만든다. 이때 폴리에틸렌의 물성은 단량체의 결합 개수(중합도)와 결합 형태에 따라 변한다.
고분자 소재는 단일 종류의 단량체에서뿐만 아니라 식(2)에서 표시한 나일론 66의 합성반응에서도 볼 수 있는 바와 같이 두 종류 이상의 단량체에서부터도 제조할 수 있다.
고분자 소재는 통상 열적⋅기계적 성능을 기준으로 분류하는 것이 일반적이다. 즉, 고분자 소재를 사용 가능한 온도에 따라 분류해 보면 통상 100℃ 미만의 낮은 온도에서 사용 가능한 고분자를 범용 고분자(또는 범용 수지: commodity polymer)라고 하고 그 이상의 온도에서 사용 가능한 고분자를 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics: 이하 EP 로 약칭함)이라고 한다. 그리고 이들 EP는 다시 150℃ 이하에서 사용 가능한 것을 범용 EP(general- purpose EP)라고 하고 그 이상인 것을 고성능 EP(이하 super EP로 표시함)로 나눌 수가 있다. 물론 사용온도뿐만 아니라 우수한 기계적 성능을 나타내는 고분자를 고강도 고분자(high strength polymers)라고 별도로 구분하기도 한다.
이와 같은 분류기준에 따라서 고분자 소재를 구분해 보면 다음 표와 같다.
사용 가능 온도 또는 내열온도의 관점에서 볼 때, 범용 EP 이상을 높은 온도에서 견디는 고분자 즉, 내열 고분자라고 할 수 있으며 특히 super EP는 고내열 고분자 소재라고 할 수 있다.
범용 고분자는 대부분의 경우 지방족사슬(aliphatic chain)로 구성되어 있어서 비교적 낮은 온도에서도 분자사슬의 움직임이 활발하다. 따라서 상온전후의 낮은 온도에서 주로 사용된다. 다음의 그림은 대표적인 범용 고분자인 PE․PP․PVC․PS등의 분자구조를 보여준다.
범용 고분자 소재는 대량생산이 가능하며 가공이 용이할 뿐만 아니라 가격이 저렴하기 때문에 포장재⋅농업용 필름 등 우리주변의 일상생활용품으로서 광범위하게 사용되며 국내에서도 대량생산⋅소비되고 있다.
5대 범용 EP(POM․PPO․Nylon 6․PC․PET)의 분자구조는 다음의 그림과 같다. 그림에서 볼 수 있는 바와 같이 범용 EP는 분자 내에 관능기가 있거나, 고분자 주사슬에 안정한 벤젠고리 등을 갖고 있는 경우가 많다. 따라서 범용 EP는 범용 고분자보다는 열적․기계적으로 훨씬 더 안정하다.
5대 범용 EP는 아니지만 내열성이 우수하고 표면장력이 낮으며 내식성․절연성 등이 탁월해서 중요한 범용 EP로 분류되는 소재로 불소계 고분자가 있다. 불소계 고분자의 대표적인 수지가 소위 테프론(teflon)으로 불리는 PTFE 로서 열적으로 안정하고 내화학 약품성도 탁월할 뿐만 아니라 표면장력이 매우 낮아서 내부식재․절연재 등 다양한 용도에 사용되고 있다. 그러나 PTFE는 용매에 용해하지도 않고 가열해도 융융흐름(melt flow)이 거의 없어서 성형가공이 매우 어렵다. 따라서 공중합이나 개질된 단량체를 사용함으로써 물성은 다소 희생시키더라도 성형가공 특성을 개선시킨 여러 가지 변형된 불소계 수지들이 개발, 상용화되었다.
다음의 그림에 다양한 불소계 고분자의 분자구조를 표시하였다.
범용 EP는 자동차․가전․정보통신․에너지․보건의료 등 첨단산업분야의 핵심 소재로서 활용되고 있다. 국내에서도 불소계 고분자 등 일부를 제외하고는 거의 대부분의 범용 EP가 생산․소비되고 있다.
대표적인 슈퍼 EP들의 분자구조는 다음의 그림에 표시하였다.
EP들은 열적으로 매우 안정한 다수의 벤젠고리나 복합 고리를 포함하고 있거나, 사다리 구조를 하고 있어서 150℃ 이상의 고온에서도 사용할 수 있다. 그러나 국내의 경우 슈퍼 EP (또는 고내열 고분자 소재)는 폴리이미드(PI)를 제외하고는 전량 수입되는 실정이다. 통상적으로 전체 고분자 소재의 사용량에서 범용 고분자가 차지하는 비중은 90~95%, 범용 EP는 5~10%, 그리고 슈퍼 EP는 0.5~1.0% 정도이다.
합성된 고분자 소재는 다양한 방법으로 성형가공 된다. 일반적으로 고분자 소재를 가열했을 때 용융하는 수지를 열가소성수지(Thermoplastics)라고 하고, 융융하지 않는 고분자를 열경화성수지(Thermoset Resin)이라고 한다. 열가소성수지는 대부분이 경화반응에 의해서 그물구조가 도입되어 있기 때문에 가열해도 용융하지 않고 용매도 용해되지 않는다. 따라서 경화 이전단계에서 성형한 다음 경화 반응을 진행 시킨다.
고분자 소재는 플라스틱(필름 포함), 섬유, 고무(탄성체 포함) 등 3가지 형태로 사용된다.
플라스틱 필름의 특성은 원소재의 물성뿐만 아니라 필름 제조공정기술과 후처리 및 가공기술에 영향을 받는다. 고분자필름의 제조와 관련된 기술은 (1) 필름제막(film forming) 기술, (2) 연신배향(orientation) 기술, (3) 후처리(treatment) 기술, (4) 변환(converting) 기술, (5) 두께조절 기술 등이 있다.
대부분의 열가소성 고분자(플라스틱)의 필름이나 시트는 압출․공압출․압출-연신․중공성형․용액 casting 등 다양한 방법으로 제조된다. 그러나 열경화성 수지는 용융하거나 용제에 용해하지 않으므로 아주 특수한 경우가 아니면 필름으로는 사용되지 않는다. 그리고 필름의 강도 등 기계적 물성 향상을 위해 연신 및 배향과정을 거친다. 뿐만 아니라 표면장력 조절을 위한 코로나 방전처리, 플라즈마처리 등을 행한다. 또한 표면특성 향상을 위해 이오노머 코팅, 대전방지 코팅, 금속코팅 등을 행하기도 하며, 사용목적에 맞게 적층(lamination), die cutting, slitting, 엠보싱, 열융착 등과 같은 변환기술을 사용하기도 한다. 그리고 열안정성을 부여하기 위해 열안정화 과정을 거친다.
PET 필름 등의 제조에 적용되는 압출․축차연신 공정에 의한 필름 제조공정은 다음의 그림에 표시하였다.
고분자 필름의 종류는 다음의 표에 정리하였다.
범용 고분자 필름은 범용 고분자 소재를 원료로 해서 제조된 필름임으로 높은 온도가 요구되지 않은 100℃ 이하의 비교적 낮은 온도의 용도에서 주로 이용된다. 물론 편광판(PVA, TAC 필름), 태양전지 봉지재(EVA 필름), 자동차용 안전유리(PVB 필름), 도광필름(PMMA 필름) 등 특수 용도에 사용되는 예도 있지만 일반적으로 포장필름․포대․식품용기․농업용 필름․건축용․진공단열재․wrap․marking․인테리어․이형필름 등과 같은 일반용도에 주로 사용된다. 국내에서도 범용 고분자 필름은 대량생산⋅소비 단계에 있으며 본 고에서 기술하고자 하는 높은 온도에서도 견디는 고분자 필름의 범위에는 속하지 않기 때문에 더 이상의 설명은 생략한다.
범용 엔지니어링 플라스틱(범용 EP)계 내열 고분자 필름의 대표적인 물성은 다음의 표와 같다.
또한 내식성, 내후성 등이 탁월한 불소계 고분자 필름의 제조방법과 주요물성은 다음의 표에 정리하였다.
범용 EP계 내열 고분자 필름의 대표적인 국내외 제조회사는 다음의 표와 같다.
현재 국내에서는 시장규모의 취약(또는 기술적 제약) 등의 요인으로 인해 나일론⋅PET⋅PEN⋅PC⋅PVDF 필름만이 생산되고 있다. 이들 중에서 가장 대표적인 나일론⋅PET⋅PC 필름의 국내 현황을 간략하게 살펴보기로 한다.
나일론 필름은 거의 대부분이 식품포장용으로 활용된다. 현재 국내에서는 코오롱인더스트리⋅효성⋅JK Materials 등 3개회사가 각각 2개 라인의 생산설비를 설치하여 연간 3만톤 정도의 생산능력을 구비하고 있는데 연 약27,000톤을 생산하여 이중에서 약 12,700톤을 수출하고 있다. 월간 포장’, (사)한국포장협회, p64-70 (2013. 08)
PET는 투명성⋅기계적 강도⋅내수성⋅내약품성 등이 우수하기 때문에 포장재료 뿐만 아니라 전자부품 및 공학용 부품관련 용도 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 국내에서는 SKC(16개 라인), 도레이첨단소재(11개 라인), 코오롱인더스트리(10개 라인), 화승인더스트리(1개 라인), (주)효성(1개 라인) 등 5개 회사가 총 연400,000톤의 생산능력을 보유하고 있으며, 연간 115,000톤을 수출하고 있다. 그런데 포장용 등 일반용은 일본과 기타 후발국과의 경쟁이 치열하다. 반면에 국내 IT 산업의 지속적인 성장에 따라 특히 광학용 등으로 고도성장을 하고 있으나 공급과잉이 우려된다.
PEN 필름은 PET의 생산설비에서 병용생산이 가능하며 PET보다 내열성이 우수하기 때문에 여러 분야에서 활용가능성이 높다. 하지만 고가이고 투명도가 낮아 이를 극복하는 것이 필요하다. 현재 PEN 필름은 자기기록 tape와 hybrid 자동차 모터의 절연재로 주로 사용되고 있다. 2012년 국내수요는 약 100톤(60만m2)이다. 국내에서는 SKC, 전 세계적으로도 Teijin-Du Pont 사(연간 4,000톤, 97.6%) 등이 생산하고 있다.
PC의 주 용도는 플라스틱 성형품으로서 가전이나 자동차 분야에서 널리 사용되고 있다. 최근 PC는 평판디스플레이의 위상차 필름(retardation film) 등과 같은 광학용이나 touch panel의 투명전극기판으로 많이 사용되고 있다. 국내에서는 아이컴포넌트․S-Polytech․세진 TS 등에서 생산하여 확산판 등에 적용하고 있다. 2012년도 국내 PC 필름의 수요는 약 18톤(260m2) 정도로 추정된다 고분자과학과 기술, 20(1), p16-29 (2009. 02).
150℃ 이상의 높은 온도에서 사용이 가능한 슈퍼 EP계 고내열 고분자 필름의 주요 물성은 다음 표와 같다. 이들 슈퍼 EP계 고내열 고분자 필름은 물량은 크지 않지만 첨단 산업의 핵심 소재로써 활용되기 때문에 산업 경쟁력 측면에서는 매우 중요하다.
다음의 표에는 슈퍼 EP계 고내열 고분자 필름의 용도와 국내⋅외의 대표적 제조회사는 다음의 표에 정리하였다. 국내에서 생산되고 있는 고내열 고분자 필름은 중소기업인 아이컴포넌트에서 생산하는 PES 필름과 SKC Kolon PI에서 생산 중인 폴리이미드 (PI ; polyimide) 필름뿐이다.
2012년도 PI 필름의 세계 수요는 3,400톤(1억2천만m2, 약 5,000천억원)으로 추정되며 SKC KOLON PI는 전체 수요의 16.7%인 약570톤 (2천만m2, 약 837억원) 정도의 시장점유율을 차지하고 있다.
고내열 고분자 필름 중에서 관심의 대상이 되고 있는 것은 고내열⋅투명필름이다. 이들은 향후 OLED 등 차세대 flexible display의 기판 소재 등으로 활용될 가능성이 매우 크다. 따라서 많은 연구기관과 회사에서 사활을 건 연구개발을 진행하고 있다. 본 고에서도 고내열⋅투명 고분자필름에 중점을 두고 서술한다.
■ 기술난제 및 실현시기
■기술적 측면
가. 기술적 난제:
(1)범용 EP계 내열 고분자 필름
범용 EP 기반 내열 고분자 필름의 제조공정은 근본적으로는 통상의 고분자 필름제조공정 기술인 압출⋅압출연신⋅용액성형 등을 활용하기 때문에 필름 제막공정기술 그 자체에는 기술적인 난제가 없다. 그러나 이들 필름은 다양한 용도로 사용되므로 각각의 용도에 맞는 성능과 기능을 부여하기 위한 필름 제막용 고분자 소재 자체의 개질이나 필름 제막과정 또는 제막 이후에 기능성을 부여하기 위한 후가공 기술의 지속적인 개발이 필요하다.
앞에서도 언급한 바와 같이 범용 EP계 내열 고분자 필름 중에서 국내에서 생산되고 있는 것은 나일론⋅PET⋅PEN⋅PC⋅PVDF에 불과하다. 그 밖에 범용 EP계 내열 고분자 필름은 국내에 수요가 전혀 없거나 극히 미미하여 관련 기술의 연구개발 필요성이 상대적으로 크지 않다.
최근 광학용 PET 필름의 기술개발이 치열하며 국내생산도 상당부분 이루어지고 있다. 디스플레이 분야에서 사용되는 고분자 필름의 용도와 요구특성은 다음의 표에 정리하였다.
본 고에서는 디스플레이용 광학필름을 위주로 내열 고분자 필름의 기술적 측면에 대해서 기술하고자 한다. 디스플레이용 광학필름으로는 PET 필름이 가장 많이 사용되고 있다. PET 필름에서는 반사방지용 필름 제조를 위한 불소수지 코팅기술, 광확산 필름을 위한 PMMA 미립자 분산기술 등이 지속적으로 개선해야 할 과제로 판단된다. 특히, 무결점 PET 광학필름이 요구되고 있는데 이를 위해서는 PET 내에 존재하는 이물질 제거, haze 현상의 경시변화를 획기적으로 감소시키기 위한 저분자량중합체(oligomer) 함량의 획기적 감소, 필름제조 후 연신공정 개선에 의한 치수안정성 개선, 하드코팅 후 간섭무늬 제어기술 등의 확보가 최대의 과제이다.
SKC(주)에서 생산하고 있는 PEN[poly(ethylene-naphthalate)] 필름은 PET 필름보다 내열성이 크게 향상되었지만 상당히 고가여서 활용이 제한적이다. PEN 필름은 태양전지의 back sheet나 유연 디스플레이(flexible display)의 기판으로써 활용가능하다. 시급히 해결해야 할 과제는 저가격화, 투명도 개선, LED 기판의 광효율 향상을 위한 white resist 코팅기술를 확보하는 것이다.
디스플레이용 광학필름분야에서 중요한 또 다른 내열 고분자 필름이 PC 필름이다. PC 필름은 LCD의 위상차 필름(retardation film), DBEF 등과 같은 광학필름이나 스마트폰, 태블릿 PC 등의 터치패널용 투명전극기판 등으로 활용된다. 터치패널 기판의 경우에서는 ITO와 PC 필름의 밀착성과 barrier 특성 개선을 위해 SiO2 를 스퍼터링(sputtering) 하여야 한다. 또한 최근에는 고가의 ITO 대신에 탄소나노튜브(CNT)나 전도성 고분자를 코팅하여 투명전극을 만들기도 한다.
(2)슈퍼 EP 계 고내열 고분자 필름
국내에서 생산되는 슈퍼 EP계 고내열 고분자 필름은 한국화학연구원이 (주)SKC와 공동으로 기술개발하여 상용화한 폴리이미드 (PI) 필름이 유일하다. PI 필름은 제반 물성이 탁월하기 때문에 전기전자 분야의 절연재, 연질회로기판(FPCB), motor slot liner 등 광범위한 분야에서 활용되고 있다. 최근 PI 필름에서 요구되는 기술은 3 ㎛ 이하의 박막 필름을 저가격으로 제조하는 기술 및 치수안정성을 향상시키는 기술이다.
한편 국내 중소기업인 I-Component 사는 독일 BASF 사의 PES 수지를 수입하여 필름을 생산하고 있는데 디스플레이 기판에 적용하기 위한 개발을 추진 중에 있다. 다른 필름이 경우에서와 마찬가지로 PES 필름도 기판용으로 적용하기 위해서는 200℃ 정도인 내열온도의 대폭향상과 함께 barrier 특성의 획기적인 개선이 필요하다. 그 밖에 다른 슈퍼 EP계 고내열 고분자 필름은 국내 수요가 극히 미미한 수준이다.
내열온도가 200℃ 이상이고 전광선투과율인 90% 이상인 고내열ㆍ고투명 고분자 필름은 mobile phone의 유리대용 touch panel 기판필름 등을 위주로 고부가가치의 새로운 용도 창출이 지속되고 있으며 향후 본격화 될 유연 디스플레이에서 필수 불가결한 핵심소재로서 국내외의 연구기관과 대학에서 시장을 선점하기 위한 연구개발이 치열하게 전개되고 있다.
(3) 고내열ㆍ고투명 고분자 필름
외국에서는 주로 일본 업체들이 선발주자로서 활발하게 연구개발을 추진하고 있다. Toray․Teijin Kasei․Sumitomo Bakelite․Shower Denko․Mitsubishi Resin․신일본제철화학 등이 대표적이다. 다음의 표에는 일본 업체들의 고내열ㆍ투명 고분자 필름의 개발현황을 정리하였다.
이들 중에서 일부는 소량이기는 하지만 이미 pilot scale 생산을 개시하여 시제품을 공급하기도 했다. 이들 회사 시제품들의 대표적인 물성은 다음 표와 같다.
고내열․투명 고분자 필름의 잠재적인 용도 중에서 가장 부가가치가 크고 고도의 기술력이 요구되는 용도분야가 유연 디스플레이의 기판 소재이다.
왜냐하면 현재의 LCD나 OLED의 경우 궁극적인 기술개발의 지향점은 휘어지거나(bendable) 접을 수 있거나(foldable), 감을 수 있는(rollable) 유연 디스플레이(flexible display)이기 때문이다. 유연 디스플레이 기판에 적용 가능성이 있는 소재별 장․단점은 다음의 표에 정리하였다.
고분자 필름 이외에도 박막유리(thin glass)나 금속박막(metal foil) 등도 유연 디스플레이의 기판소재로 활용이 가능하지만 특성상 완전한 foldable 또는 rollable 디스플레이에 적용하는 데는 한계가 있다. 따라서 가능성이 가장 높은 소재는 고분자 필름이라고 할 수 있다.
즉, 고분자 필름은 박막유리나 금속박막에 비해 가볍고, 가공과 박막화가 용이하며, 연속공정이 가능할 뿐만 아니라 내충격성이 우수하다. 반면에 고분자 필름은 근본적으로 유기소재이기 때문에 화학적 안정성이나 열안정성(특히 열팽창계수), 수분 및 기체 차단성이 유리나 금속보다는 좋지 못하다. 이러한 단점을 보완 할 수 있는 필름 소재 자체는 물론 필름성형제막, 후가공기술의 개발을 위해 국내외적으로 많은 연구기관과 대학, 그리고 기업체에서 활발한 연구개발을 수행하고 있다. 다음의 표에는 유연 디스플레이용 기판소재용 고분자 필름의 요구물성을 정리하였다.
유연 디스플레이 기판소재에 요구되는 물성으로는 빛투과도와 내열 온도 뿐만 아니라 수분 투과도와 열팽창 계수가 중요하다. 고분자 필름의 용도별 수분 차단성의 요구 정도는 다음의 표와 같다.
LCD나 OLED에서 가장 중요한 특성이 극히 낮은 수분투과도로서 10-4 ~ 10-6 g/m2/24hr 이하로 유지해야 하는 것이 가장 큰 기술적 제약 요인이다. 이 정도 수준의 수분 차단성은 현재의 측정기기의 측정범위도 넘어서는 극단의 수준이다. 이와 같이 극단의 수분차단성이 요구되는 것은 식(3)에 표시한 바와 같이 수분에 의해 음극(cathode)물질이 열화되기 때문이다.
일반적으로 높은 내열성을 부여하기 위해서는 고분자 사슬 내에 열적으로 안정한 벤젠고리나 다중 고리 구조를 도입해야 한다. 이 경우에는 통상의 PI 필름에서 볼 수 있는 바와 같이 색을 띠는 경우가 많고 빛투과도도 저하된다. 반면에 벤젠고리 대신에 고리계지방족(cyclioaliphatic, 또는 alicyclic) 구조를 도입하면 투명도와 색은 개선되지만 내열성이나 열팽창계수 등은 크게 저하된다.
다음의 표에는 PET․PC․PEN․PES․PI 등 내열 고내열 고분자 필름과 함께 최근 개발되고 있는 고내열․고투명 고분자 필름의 물성과 기술적 제약요인을 함께 정리하였다. 아직 유연 디스플레이용 기판소재로서 요구되는 특성을 만족시키는 고분자 필름은 개발되지 않았다.
고분자 필름의 수분 및 기체 차단성 즉, barrier 특성을 향상시키기 위한 연구의 접근 방법으로서는 필름을 개질하거나 박막필름 deposit 하는 방법이 있다. 고분자 필름을 개질하는 방법으로는 나노미터 두께의 무기물 시트나 입자를 분산시키거나, 고분자의 결정화도를 높이거나, 가교결합을 도입하거나, 혹은 소수성을 증가시키는 등의 방법이 활용되고 있다. 반면에 thin film을 여러 층 deposition 하는 방법은 가장 효과적으로 barrier 특성을 개선시킬 수 있는 방법이지만 deposit film의 결점(defect)과 계면 스트레스의 최소화가 관건이다.
나. 기술적 실현시기:
국내에서 생산중인 EP계 내열 고분자 필름 중에서 기술적으로 중요한 것은 광학용 PET 필름과 PEN 필름이다. 앞에서도 언급한 바와 같이 PEN 필름의 다양한 용도분야에서의 활용을 제약하는 요인은 낮은 투명성과 가격이 비싸다는 점이다. 투명도가 낮은 것은 PEN 수지 자체가 갖고 있는 고유의 문제라고 할 수 있기 때문에 공중합 등 분자구조 자체의 개질을 통한 해결방안이 모색되어야 하지만 완전한 해결에는 한계가 있을 것으로 판단된다.
광학용 PET 필름에서도 불소수지 코팅기술, PMMA 미립자 분산기술 등의 개선이 필요하지만 꾸준히 향상되고 있어서 크게 문제시 되지는 않는다. 그리고 무결점 PET 광학필름에서 요구되는 이물질이 없는 PET, haze 현상의 개선을 위한 저분자량중합체(oligomer) 함량의 획기적 감소, 연신공정 최적화에 의한 치수안정성 개선, 하드코팅 후 간섭무늬 제어 등의 기술도 조만간 해결될 것으로 사료된다.
광학용 PC 필름을 위해서는 PC 중합단계부터 철저한 공정관리가 요구되며 동시에 필름제조 공정기술의 학보도 필요하다. 주지하는 바와 같이 국내에서도 이미 삼양사․LG화학․제일모직․롯데케미칼 등에서는 PC 수지를 생산하고 있고, 아이컴포넌트․세진 TS․S-Polytech 등에서 압출법에 의한 PC 필름을 제조하고 있다.
유연 디스플레이 기판용 소재의 경우 고내열․고투명․저 CTE의 특성을 갖는 고분자 소재 창출 및 필름화 기술과 수분과 기체 차단성을 획기적으로 개선시킬 수 있는 barrier 기술 확보가 가장 큰 제약 요인이다. 왜냐하면 기판용 소재가 확보되지 않고는 플렉시블 LCD나 OLED의 실질적인 상용화는 불가능하기 때문이다.
그러나 국내외의 많은 연구진들이 사활을 건 연구개발을 수행하고 있기 때문에 플렉시블 LCD 기판용이나 박막전지용 고분자 필름은 2014년경에 실용화 될 것으로 기대된다. 반면에 박막 태양전지용은 2015년경에, 그리고 기술적으로 가장 어려운 플렉시블 OLED 용은 2016년에 기술개발이 완료될 것으로 예측된다.
■ 산업적 측면
가. 산업화 난제:
국내에서 생산되고 있는 범용 EP계 내열 고분자 필름이나 슈퍼 EP계 고내열 고분자 필름의 산업화에는 특별한 난제가 없다. 다만 국내에서 생산되고 있으면서도 수입 사용되고 있는 일부 내열․고내열 고분자 필름의 경우에서는 국내시장 규모가 극히 미미하여 국내개발 및 생산을 시도하기에는 경제성이 매우 부족하다.
또한 유연 디스플레이 기판용 고내열․고투명 고분자 필름의 경우에서는 아직까지 기술적으로 완성되지 못했기 때문에 산업화를 할 수 없을 뿐이다.
나. 산업적 실현시기:
국내에서 생산되고 있는 PET․PEN․PC 필름들의 경우에서는 기존 제조회사를 중심으로 새로운 기능을 부여 한 신제품 개발에 연구역량을 집중하고 있기 때문에 관련기술이 개발되는 즉시 생산에 적용할 수 있다. 그리고 유연 디스플레이 기판용 고내열․고투명 고분자 필름의 경우에서도 산업적 시급성이 매우 절박하기 때문에 관련기술이 완전히 개발되면 1~2년 이내에 곧바로 생산이 가능할 것으로 예상된다.
■응용 분야
1) EP계 내열⋅고내열 고분자 필름
범용 EP계 내열 고분자 필름의 활용분야는 다음의 표에 정리하였다.
또한 다음 표에는 슈퍼 EP계 고내열 고분자 필름의 응용분야를 요약하였다.
1)고내열․고투명 고분자 필름
전술한 바와 같이 고내열․고투명 고분자 필름의 가장 주목되는 응용분야는 유연 디스플레이와 박막 태양전지 기판소재이다. 이러한 용도의 기판으로 활용되기 위해서는 수분 및 기체 차단성이 탁월해야 할 뿐만 아니라 열팽창계수(CTE)도 10ppm 이하일 것이 요구된다. 고내열․고투명 고분자 필름의 가장 유망한 활용가능 용도를 다음의 그림에 나타내었다.
