PI첨단소재 사업
Polyimid(100%, 플라스틱고분자물질=내열성,내구성,절연성) / 사용처 : FPCB, OLED Substrate, 바니쉬, 방열시트, EV 배터리팩, 디스플레이 Chip on Film 등
· 폴리이미드(PolyImide) : 플라스틱 고분자물질 > FPCB, 방열시트, 배터리팩, 디스플레이 CoF(Chip on Film) 등
* 폴리이미드 특성 : 내열성(-269도 ~ 400도), 내구성, 내화학성, 절연성(플라스틱)
* FCCL(Flexible Copper Clad Laminate) : PI필름+동박+Coverlay(PI필름+접착제)
* 방열시트(인조 그라파이트) : PI필름 가열 > 흑연 획득 > 인조 그라파이트 생산
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· 바니쉬(Varnish=PI Substrate) : OLED Substrate 대체(유리 -> 바니쉬)
* 바니쉬 = 투명한 도료
* Backplate필름, Cushion필름 : 바니쉬 보호필름 역할 > 동사 독점공급
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· 파우더, 성형품 : 고온, 고압 성형 > PI 가루형태 > 베어링, 볼트, 가스켓 등 변환
기회
· 2차전지배터리, FPCB, Flexible OLED 등 유망한 산업에 대부분 쓰이는 폴리이미드
· PI필름 세계시장점유율 1위
· IT기기 발열문제해결책인 인조 그라파이트 시트(PI필름기반) 시장 급격히 성장 중
리스크
· PI필름은 FPCB, 또 FPCB를 사용하는 산업 등 전자산업에 의존도 높음
· 수출비중이 크기 때문에 환리스크 존재
업데이트 :
주주구성(23.12월 기준) :
PI첨단소재
1960년대 개발된 소재인 폴리이미드(PolyImide)는 우주, 항공 같은 특수용도에 쓰였어요. 1969년 아폴로11호를 타고간 닐 암스트롱이 입었던 우주복도 폴리이미드로 만들어진 것입니다. 1990년대 들어 FPCB의 상업화에 따라 급격히 성장한 소재입니다. FPCB는 스마트폰의 증가로 수요가 함께 증가했고 후방산업인 FCCL과 PI의 급격한 수요도 불러일으켰습니다. 최근에는 PI 필름을 가공하여 탄소만 남긴 인조 흑연시트가 급격히 성장하는 중입니다.
PI첨단소재는 2006년 코오롱인더스트리(주)와 SKC(주)가 합작하여 만든 것이 전신이에요. 그래서, 그때 사명이 에스케이씨코오롱피아이(주)였죠. 그러다, 2020년 현재의 최대주주인 (주)코리아피아이홀딩스로 주주가 변경되었습니다. 동시에 사명도 PI첨단소재로 바꿨죠.
폴리이미드(PolyImide)라고 한 번 쯤 들어봤을거에요. 그만큼 널리사용되고 있다는 것인데요. 폴리실리콘, 폴리에스테르 처럼 이름 앞에 ‘폴리’가 붙어있다면 대부분 업그레이드된 고분자물질이라 생각하면 쉽습니다. 폴리이미드는 이것만 기억하면 돼요. 높은 내열성, 절연성, 내구성, 유연성이죠.
특히, 폴리이미드는 유연하기 때문에 휘어지는 연성회로기판인 FPCB에 제일 많이 쓰이고요. Flexible OLED에도 쓰입니다. OLDE 제조공정을 보면, 전에는 맨 아래에 유리기판을 놓았었는데요. 아무래도, 유리는 깨질위험도 있고 무엇보다 무겁고 덜 유연하기 했어요. 그래서, RIGID(=딱딱한) OLED라고 불렀죠.
그러나, 유리기판 대신 폴리이미드를 사용하게 되면서 더 단단지만 유연하고 가벼운 Flexible OLED를 만들 수 있게된거죠. 위 그림을 보면 Flexible OLED가 RIGID OLED와 같은 제조공정임에도 쓰는 재료가 다르기 때문에 층이 훨씬 얇은 것을 볼 수 있습니다(폴리이미드기판+ 박막봉지). 참고로, PI기판을 바니쉬(Varnish)라고 부릅니다. Varnish란 투명하고 얇은 막을 형성하는 도료라는 뜻이에요. 이 바니쉬를 보호해주는 또 다른 것이 필요한데요. 뒤에서 도와준다하여 Backplate필름, 그리고 안정감있게 도와준다하여 Cushion필름이라고 합니다.
FPCB도 똑같습니다. 기존에는 RPCB라고 Rigid Printed Circuit Board라고 Rigid OLED와 똑같이 무겁고 두꺼웠는데요. 이것을 폴리이미드로 대체하니 더 가볍고 얇은 기판을 만들 수 있게 됐습니다.
FPCB는 FCCL과 PI를 동시에 수요를 촉발시켰는데요. FCCL를 꼭 알아야합니다.
· FCCL : Flexible Copper Clad Laminate (Clad = 금속을 입히는 것)
· FCCL이란 '폴리이미드(PI)+ 동박'을 함께 붙인구조인 제품을 의미
· PI와 FCCL를 어떻게 조합했느냐에 따라 2층FCCL, 3층FCCL로 구분 -> 전장사업의 전력증가요구로 층을 쌓아올리는 중
· 이렇게 제조된 FCCL의 동박면에 보호소재를 덮는데, 커버레이라 불름
· 커버레이(Coverlay) : PI필름에 접착제를 도포해서 만든 제품
참고로, FCCL를 보호하는 커버레이(Coverlay) 같은 경우는 FPCB의 단면적 증가에 따라 사용량도 많아집니다. 즉, 'FPCB : 커버레이(=PI로 만든제품)' 정비례 관계인데요. 그래서, FPCB의 매출증가는 PI의 매출증가와 이어지는 겁니다. 그래서, PI가 FPCB에 가장 많이 쓰이고 있죠. 최근에는 반도체 미세화에 따라 초극박PI필름(10µm이하), 블랙PI필름 등 고부가 제품의 수요가 증가하는 추세입니다.
그렇다면, 왜 PI필름만이 FCCL에 쓰이고 있을까요? 앞서 설명했듯 가볍고 얇은 장점도 있지만, 무엇보다 내열성이 강하다는 겁니다. FPCB, FCCL를 만들 때 롤투롤(Roll to Roll)장비를 쓰게 되는데요. 이때, 270도가 넘는 고온과 화학물질과의 접촉을 견뎌야합니다.
PI필름소재는 앞서 설명했듯, 닐 암스트롱이 달(햇빛방향 달표면온도 270도)에 갔을 때 입은 우주복의 소재였듯이, 열에 잘 견딥니다. PI첨단소재는 이러한 PI필름을 만들어 FCCL업체에 공급을 하고요. PI필름+동박을 입힌 FCCL업체들은 FPCB제조업체에 FCCL를 넘기는 구조인 것입니다.
디스플레이에 쓰이는 PI필름에 대해 한 가지만 더 설명할게요(워낙 중요!). 디스플레이의 영상신호를 디스플레이 패널에 전달하는 구동회로가 있는데요. CoF, 즉 Chip On Film이라고 합니다. 말 그대로 PI필름 위에 구리를 입히고(FCCL) 칩을 얹을 것을 의미해요. 이 CoF가 사실 값만 비싸고 제 역할을 못한다는 취급을 받고 있었는데요. LCD -> OLED로 넘어가면서 높은 해상도의 중요성이 커지자 절연성과 내열성 더군다나 가벼움까지 가지고 있는 PI필름으로 만든 CoF가 주목을 다시 받기 시작했어요.
PI첨단소재는 이러한 PI필름을 공급하는데 세계 1위 기업입니다. 당사 추정자료에서 판매량을 기준으로 시장점유율을 산정하였는데요. 아래와 같아요.
방열시트 인조 그라파이트 시트(Artificial Graphite Sheet) :
PI필름을 고온에서 태우고 탄소 성분만 남기고 다른 성분은 제거해주면 '인조 그라파이트(=흑연)시트'의 재료가 돼요. 여기서, 시트는 Seat(좌석)가 아닌 Sheet이기 때문에 얇은 박막이라 생각하면 됩니다. PI필름으로 만든 인조 그라파이트 시트를 주목해야하는 이유는 간단합니다. 곧 인조 그라파이트 시트향 판매가 FPCB향 PI필름 판매보다 넘어설 것으로 보기 때문이에요. 그렇다면, 인조 그라파이트 시트는 대체 뭘까요?
인조 그라파이트 시트는 앞서 설명했듯 PI필름을 태우고 나머지 성분을 제거한 상태에서 탄소만 남긴 것이죠. 2차전지의 음극활물질은 흑연을 주로 사용합니다. 왜냐하면, 리튬이온이 거기서 팽창하면서 발열문제가 있거든요. 여기서도 마찬가지에요. 인조 그라파이트 시트는 발열문제를 해결하기 위해 만들어진 제품입니다. 특히, 전자기기의 발열을 책임집니다.
참고로 PI필름 말고 알루미늄, 실리콘으로 대체할 수있는데요. 다만, 두껍고 무게가 무겁기 때문에 선호되지는 않습니다. 그럼 천연흑연은 어떨까요? 어차피 흑연으로 시트를 만들기만 하면되지않을까요? 천연흑연으로 만든 시트는 가격이 인조흑연시트보다는 절반 이상 저렴해요. 다만 인조흑연시트보다 열성능이 떨어지고 두께가 제한적이라는 것이 한계입니다. 결국, 알루미늄, 실리콘, 천연흑연으로 만든 방열시트의 공통적인 한계는 두껍고 무겁다는 것입니다. 인조흑연시트는 얇고 가벼울 뿐더러 열전도성이 구리 2~4배, 알루미늄 3~7배, 천연흑연 2배 이상입니다. 그래서, 인조흑연시트가 주목을 받고 있죠.
연구실적으로 보는 PI첨단소재의 현주소 :
개인적으로 PI첨단소재의 연구실적과 연구계획을 보면 현상황과 미래 비전이 보인다고 생각을 하는데요. 몇 개만 같이 살펴볼까요.
동사의 핵심은 PI필름이죠. FCCL를 보호하는 덮개를 커버레이(Coverlay)라고 설명했었어요. 그 중 초극박, 블랙PI가 고부가 상품이라 하였는데, 2012년도에 블랙PI를 개발한 것을 알 수 있습니다. 또한, 폴더블 디스플레이 처럼 얇고 가벼워야하는 곳에 유리기판 대신에 PI기판을 사용하는 것이 점점 추세화되었다고도 우린 알았어요.
그리고, 영상신호를 디스플레이패널에 전달해주는 CoF(Chip on Film)도 점점 대형화되어가는 디스플레이 시장에 맞게 관련한 PI소재도 21년에 개발한 것을 알 수 있습니다. 1~3세대 고속전송용 PI는 FCCL로 이루어진 FPCB를 의미하는 것 같습니다.
바니쉬(Varnish) 같은 경우는 EV에 주로 사용된다는 것을 알 수 있습니다. 특히, EV에는 높은 전력이 필요하기 때문에 이러한 전기로부터 보호해주는 절연성과 이로 발생하는 열로부터 보호해주는 내열성이 중요하죠.. 그것을 PI첨단소재는 PI필름을 가루형태로 만들어 바니쉬제품을 생성하여 공급하는 것을 알 수 있습니다. 최근들어 상품화를 완료했네요.
마지막은 PI파우더입니다. PI필름을 마찬가지로 가루형태인 파우더로 만드는 것인데요. PI필름의 내열성을 이용하여 2차전지인 리튬이온배터리(LIB)의 설비부품 핵심소재부품으로 공급하기 위해 21년에 상품화 완료한 것을 볼 수 있습니다.
다음은 동사의 매출액 대비 연구개발비 비중입니.
잠깐! 폴리이미드(PolyImide)를 읽다보니 FPCB가 굉장히 중요하다는 것을 알았죠. FPCB에 대한 설명은 'PCB, FPCB 쉽게보기'하면 됩니다.
PI첨단소재에 대한 지속적인 업데이트는 맨 위 상단을 참고하면 유익합니다 :)