전기·전자 및 전기절연 소재를 중심으로 성장해 온 동방소재(주)가 배터리 화재 이슈에 대응하는 난연·단열 소재로 사업 영역을 넓히고 있다. 열폭주와 화염의 확산을 지연·억제하는 데 초점을 맞춘 동방소재의 소재 기술과 주요 제품을 살펴본다.
 

동방소재(주) 박인순 대표 / 사진. 여기에

높아진 산업 분야의 화재 안전 요구
전기·전자, 이차전지, 건축 및 산업 분야에서 화재 안전에 대한 요구가 높아지면서 관련 소재 기술의 중요성도 커지고 있다. 단순히 높은 온도를 견디는 소재를 넘어 화염의 확산을 억제하고 열의 전달을 차단하면서도 제품에 적용하기 쉬운 얇고 유연한 소재에 대한 수요가 확대되고 있기 때문이다.

동방소재(주)(이하 동방소재)는 전기·전자 분야의 전기절연 소재를 기반으로 난연·단열·전기절연 기능을 갖춘 무기재 복합소재를 개발·제조하고 있는 기업이다. 화재확산 방지용 복합시트, 리튬이온 배터리 화재 안전 파우치, 건축용 불연·준불연 마감재, 전기절연 시트 및 테이프 등 다양한 제품군을 확보하고 있다.

동방소재가 화재 안전 소재 개발에 본격적으로 관심을 갖게 된 계기는 이차전지 화재 문제였다. 동방소재 박인순 대표는 기존에 전기절연 소재를 중심으로 사업을 전개해 왔지만, 약 4~5년 전부터 배터리 화재가 중요한 산업 이슈로 부각되면서 새로운 소재 개발 방향을 고민하게 됐다고 설명했다.

특히 배터리 화재에서는 하나의 셀에서 발생한 열폭주가 인접 셀로 전이되는 것을 막는 것이 중요하다. 이후 화재가 배터리 모듈이나 팩으로 확산되는 상황에도 단계적인 방어가 필요하다. 동방소재는 이처럼 화재가 발생하는 지점부터 주변으로 확산되는 과정까지를 구분해 소재가 각각의 방어 역할을 수행할 수 있도록 기술을 개발해 왔다.

난연과 단열을 하나의 소재에
동방소재의 화재 안전 소재에서 핵심이 되는 개념은 난연과 단열이다. 화재가 발생하면 화염에 의한 직접적인 피해뿐 아니라 고온의 열이 주변 소재로 전달되면서 화재가 확산될 수 있다. 따라서 불꽃의 확산을 억제하는 난연 성능과 열의 전달을 줄이는 단열 성능을 동시에 확보해야 한다는 설명이다.

동방소재는 이를 위해 얇은 소재가 열을 받았을 때 단열층을 형성하는 방식의 소재 구조를 개발했다. 일반적인 단열재를 사용하면 원하는 단열 성능을 확보하기 위해 소재의 두께가 증가할 수 있지만, 동방소재는 평상시에는 얇은 막 형태를 유지하다가 일정 온도에 도달하면 열반응을 통해 부풀어 오르면서 단열층을 형성하는 메커니즘을 적용했다.

동방소재(주) 제품 라인업 / 사진. 여기에

박인순 대표는 “평상시에는 얇은 막 형태를 유지하다가 일정 수준 이상의 열에 노출되면 소재가 열반응을 일으켜 팽창하면서 단열층을 형성하는 기술”이라며, “제품의 특성에 따라 약 200~300℃ 수준에서 소재가 부풀어 올라 열 차단층을 형성하고, 이를 통해 화재 시 열이 주변으로 전달되는 것을 지연·억제하는 메커니즘”이라고 설명했다. 이어 “해당 기술은 국내 특허 등록을 완료했으며, 해외에서도 주요 국가를 대상으로 특허 출원을 진행해 기술 권리 확보를 추진하고 있다”라고 덧붙였다.

이러한 기술 방향은 동방소재 제품의 두께와 적용성을 높이는 기반이 되고 있다. 전기·전자 부품이나 배터리 내부처럼 공간 제약이 있는 영역에서도 적용할 수 있도록 얇고 유연한 형태로 소재를 구현하면서 화재 발생 시에는 필요한 기능을 발휘하도록 한 것이다.

배터리 셀 사이에서 화재 확산 차단
동방소재의 이차전지 관련 제품 가운데 CD-400은 전기차 배터리 셀과 셀 사이에 적용되는 고난연·고단열·완충 복합시트다. 배터리의 충·방전 과정에서 발생하는 셀의 팽창과 충격을 흡수하는 동시에 화재나 열폭주가 발생했을 때 화염과 고온의 열이 인접 셀로 전달되는 것을 지연시키는 역할을 한다.

셀투셀(Cell-to-Cell) 영역은 배터리 화재 확산을 차단하기 위한 1차적인 방어선으로 볼 수 있다. 동방소재는 이 영역에서 완충과 압축복원, 전기절연, 난연 및 단열 기능을 복합적으로 구현해 배터리 시스템의 안전성과 신뢰성을 높이는 것을 목표로 하고 있다.

CD-110은 전기차 배터리 모듈 및 팩, ESS 등에 적용할 수 있는 난연·절연 복합시트다. 고내열·내화 성능을 기반으로 화재 확산을 지연·억제하며, 기존 MICA 소재의 적용 영역을 대체할 수 있도록 유연성과 가공성을 높인 것이 특징이다. 배터리 모듈과 팩뿐 아니라 이차전지 부품 보호용 케이스와 전기·전자기기의 고내열·전기절연이 필요한 부위에도 적용할 수 있다.

CD-800은 리튬이온 배터리의 화재확산 방지를 위한 고난연·고단열 복합원단이다. 배터리 열폭주가 발생했을 때 화염과 고온의 열 확산을 지연·억제하도록 설계됐으며, 배터리 보호 포장재와 운송용 안전백, 보관장치, 드론·전동공구·ESS용 배터리 보호제품 등 다양한 형태로 활용할 수 있다.

전기·전자 분야로 확장되는 복합소재
동방소재의 기술은 배터리 분야에만 국한되지 않는다. 기존 사업의 기반이었던 전기절연 분야에서도 난연성과 내열성을 결합한 제품을 확대하고 있다.

‘CD-300’(왼쪽)과 ‘CD-400’ / 사진. 동방소재(주)

전기절연용 Polycarbonate(PC)필름은 우수한 전기절연성, 난연성, 내열성 및 기계적 강도를 갖춘 고기능성 필름이다. 전기·전자기기의 절연부품을 비롯해 EV 및 ESS 배터리 절연 부품, 전원공급장치와 변압기, 모터 및 압축기, 자동차 전장부품 등에 적용할 수 있다.

난연 Polypropylene(PP)필름 역시 전기절연성과 난연성을 기반으로 전기·전자기기의 절연 및 보호에 활용된다. 경량성과 기계적 강도, 펀칭 및 열성형 가공성을 갖춰 다양한 산업용 절연부품에 적용할 수 있도록 개발됐다.

전기·전자기기의 발열 부위를 보호하기 위한 CD-111은 두께 0.30㎜의 난연·전기절연 연질 복합시트다. UL 94 5VA 난연성과 10㎸ 이상의 절연내력을 기반으로 단열 및 전기절연 기능을 제공하며, OLED 디스플레이와 디스플레이 모듈, 노트북 PC, 전원공급장치, 산업용 전기·전자장비 등에 적용할 수 있다.

또한 CD-213은 EV와 ESS의 Busbar 및 전선·전기부품의 절연과 화재 보호를 위해 개발된 난연·전기절연 테이프다. 10㎸ 이상의 내전압과 UL94 V-0 난연성, 낮은 열전도율 등의 특성을 갖추고 있으며, 별도의 이형필름 없이 사용할 수 있는 점착 일체형 구조를 통해 자동화 생산공정 적용도 고려했다.

건축과 생활 영역까지 넓어지는 화재 안전
동방소재는 최근 소재의 적용 범위를 건축 및 생활용품 분야까지 확대하고 있다. 화재가 발생했을 때 피해 규모를 줄이기 위해서는 배터리뿐만 아니라 건축물과 각종 생활제품에서도 화재의 확산을 지연시키는 소재가 필요하다는 판단에서다.

건축인테리어용 준불연시트 CD-100은 독자적인 무기재 복합소재 기술을 적용한 건축 내장재용 제품이다. 화염 확산을 억제하고 화재 시 유독가스 발생을 저감하도록 설계됐으며, 내구성과 가공성, 시공성을 갖춘 것이 특징이다. 공동주택과 상업시설, 병원·학교·호텔 등 다중이용시설은 물론 지하주차장, 데이터센터, 전기실, 배터리 제조공장 등 화재 안전이 요구되는 다양한 건축 내장 마감 분야에 적용할 수 있다.

생활 영역에서는 리튬이온 배터리를 사용하는 보조배터리, 노트북, 태블릿, 전동공구 등의 화재 안전 소재에 대한 적용 가능성도 확대되고 있다. 배터리 자체의 성능뿐 아니라 배터리에서 발생할 수 있는 화재가 주변으로 확산되는 것을 얼마나 효과적으로 지연시키느냐가 중요해지면서다.

화재 안전 소재의 새로운 적용처 발굴
동방소재가 주목하는 또 하나의 미래 시장은 빠르게 성장하고 있는 AI 산업이다. AI 산업의 확산을 위해서는 대규모 데이터센터를 비롯해 안정적인 전력망과 에너지원, 전력변환·저장설비 등 관련 산업 인프라의 확대가 필수적이다. 

특히 전력 사용량과 설비의 고밀도화가 가속화되면서 화재 발생 시 열과 화염의 확산을 지연·억제하고 주요 설비를 보호할 수 있는 난연·단열 소재의 중요성이 더욱 커지고 있다. 동방소재는 이러한 AI 인프라와 전력·에너지 산업을 새로운 성장 시장으로 보고 관련 화재안전 소재의 적용 확대를 추진하고 있다.

동방소재는 기존에 축적한 전기절연 소재 기술과 무기재 복합소재 기술을 기반으로 다양한 산업 분야의 요구에 대응한다는 계획이다. 특히 동일한 소재를 모든 영역에 적용하기보다 사용 환경과 요구 성능에 맞춰 난연, 단열, 절연, 완충 등 필요한 기능을 조합하는 맞춤형 솔루션을 제공하는 데 초점을 맞추고 있다.

박인순 대표는 “동방소재가 잘할 수 있는 부분은 화재가 발생했을 때 그 외곽을 커버하고 확산을 제어할 수 있는 소재를 만드는 것”이라며 “앞으로도 화재가 발생한 이후 피해가 주변으로 확대되는 것을 어떻게 제어할 것인가에 집중해 소재 기술을 발전시켜 나갈 것”이라고 밝혔다.