요업

업종개요

요업

요업은 점토나 비금속 무기재료를 원료로 열처리공정을 거쳐 도자기·벽돌·기와 등 생활에 필요한 물품을 만드는 제조업으로 크게 ‘고전요업’과 ‘신요업’으로 분류할 수 있다.
고전요업이란 천연자원에서 얻어지는 암석 및 점토 등을 기본원료로 한 비금속광물 자원과 여러 가지 산화물인 규산염을 결합하여 만든 성형체를 전통적인 방법에 의거, 고온에서 소결(燒結)시키거나 이들을 고온에서 용융(鎔融)한 다음 성형화하는 제조업을 뜻한다. 이의 대표적인 것은 도자기, 유리, 법랑, 보온기재 및 단열재와 같은 내화물, 석회 및 석고 등 시멘트, 연마재, 점토제품, 탄소제품 및 비금속 발열체 등이다.
신요업/정밀요업이란 고순도의 원료 또는 이에 적당한 첨가물을 넣은 원료를 사용하여 잘 제어된 과정을 거쳐 그 미세구조를 제어함으로써 만든 고도의 기능을 가진 세라믹(ceramics)이라고 할 수 있다. 신요업/정밀요업은 기능별로 전자기·기계·광학·열·생화학 및 핵 관련 분야로 나눌 수 있다.
현재 요업분야 중 가장 각광받는 산업은 디스플레이산업으로, 우리나라에선 산업부가 선정한 13대 주력품목 중 하나인 디스플레이 산업은 전후방 연관효과가 큰 기술력 기반의 장치산업이다. 특히 차세대 디스플레이(OLED 및 마이크로LED)는 12대 신산업에 속해 큰 주목을 받고 있다.
OLED 시장의 경우, ‘17년 기준으로 한국이 전체 시장의 96.6%를 공급하는 독점 공급상태를 보이며, ’20년에 시장규모는 509억불에 달할 것으로 전망된다. 디스플레이시장에서 OLED의 비중은 ‘17년 18.6%에서 ’20년 35.8%까지 증가할 전망이다.

산업동향

요업 업종에 해당하는 산업은 한국표준산업분류코드(KSIC)를 기준으로 비금속 광물제품 제조업(23)내의 유리 및 유리제품 제조업(231)과 도자기 및 기타 요업제품 제조업(232)이 있다. 온실가스 배출 측면에서 유리생산과 요업제품생산 공정은 탄산염 성분의 원료를 사용함에 따라 생산 공정 중 열처리 과정에서 온실가스가 발생한다는 점은 동일하지만, 생산 공정 및 주요 배출원에서 차이를 보이므로, 하나의 표준화된 공정을 적용하기에 어려움이 있다. 따라서 공정배출이 발생하는 주요공정 및 주요 배출원을 기준으로 용융로를 사용하는 용융분야(유리제품생산)과 소성로를 사용하는 소성분야(요업제품생산)으로 구분하고 있다.
용융분야(유리제품생산)의 대표 제품군으로는 판유리, 유리섬유, 디스플레이용 기판유리, 병유리 제품으로 분류할 수 있다. 소성분야(요업제품생산)의 주요 제품군은 도자기, 내화요업제품, 비내화요업제품으로 분류할 수 있다.

(단위: 억 원, %)

세라믹 1차 제품 매출현황
분류 매출액 증감률
2014 2015 2016 2017 '14~'17
소계 42,468 33,742 35,900 34,646 -18.4
C01 세라믹섬유 2,185 2,867 3,683 3,262 49.3
C02 유리 31,062 28,246 28,590 27,631 -11.0
C03 도자기 132 88 90 105 -20.5
C04 생체소재 및 제품 6,464 301 433 541 -91.6
C05 내화재료 1,655 2,001 2,121 2,195 32.6
C08 세라믹 코팅제 971 239 984 913 -6.0

*참고 및 재구성 : 산업통상자원부, ‘첨단세라믹산업조사’

*주 : 분류는 2018년 개정된 세라믹산업분류코드를 기준으로 작성

[표 1] 세라믹 1차 제품 매출현황

세라믹 1차 제품 연도별 매출액 추이

[그림 1] 세라믹 1차 제품 연도별 매출액 추이

용융분야의 동향

용융분야에서 전통요업인 판유리 및 병유리의 생산량은 현제 정체되어 있는 상황인 반면, LCD 및 PDP 기판유리 제조업체 등 첨단요업 분야의 경우 확실한 점유시장을 보유한 상태이며, 디스플레이 산업의 경우 산업부가 선정한 13대 주력품목 중 하나이다.
디스플레이 산업은 전후방 연관효과가 큰 기술력 기반의 장치산업이며, 특히 차세대 디스플레이(OLED 및 마이크로LED)는 12대 신산업에 속해 미래 산업으로 주목받고 있다. 현재 LCD가 주류를 이루고 있는 세계 디스플레이 시장은 중국發 공급과잉으로 포화상태에 처해있으나, OLED가 신성장 동력으로 부상하며 디스플레이 시장 성장을 견인할 전망이며, 전체 시장에서 OLED 비중은 18.6%(‘17년) → 35.8%(’20년)까지 증가할 전망이다.

디스플레이 시장 동향 및 전망

시장규모

세계 디스플레이 시장은 '14~'16년 세계 경기둔화, 스마트폰 · TV · PC 수요를 견인할 킬러 애플리케이션의 부재, 디스플레이 패널 가격 하락 등으로 침체기를 겪었으나, '17년부터 차세대 디스플레이인 OLED 성장에 힘입어 '20년까지 성장이 지속될 전망이다.
'17년 세계 디스플레이 시장규모는 미국달러 기준 1,251억불이다. '17년~'20년 중으로 LCD 패널은 가격하락에 따라 역성장이 예상되나, 단가가 높은 OLED 시장의 급성장에 힘입어 전체 디스플레이 시장은 연평균 4.4%성장이 예상된다. OLED 비중은 18.6%에서 35.8%까지 증가할 것으로 예상된다.
*('17~'20년 금액 연평균 성장률) 전체 4.4% / LCD 3.6% / OLED 29.8%

디스플레이 산업 시장 동향

[그림 2] 디스플레이 산업 시장 동향

*참고 및 재구성 : 한국무역보험공사, 산업정책조사팀, 차세대 디스플레이산업 기술 및 시장 동향, 2018.5.

시장점유율

세계시장은 한국 · 중국 · 대만 · 일본 등 아시아가 주도하고 있으며, 한국이 선두를 유지하고 있으나 중국이 빠르게 점유율 확대 중이다.
LCD의 경우 중국이 '11년 5.2%에서 '17년 24.8%까지 시장 점유율을 빠르게 확대하여 한국 점유율이 45.6%에서 33.2%까지 하락 하였으나, OLED의 경우 '17년 한국의 시장 점유율이 96.6%로 사실상 독점 공급을 유지하며 전체 디스플레이 시장 점유율 하락을 완화하였다.

LCD 시장 점유율

[그림 3] LCD 시장 점유율

*참고 및 재구성 : 한국무역보험공사, 산업정책조사팀, 차세대 디스플레이산업 기술 및 시장 동향, 2018.5.

전체 디스플레이 시장 점유율

[그림 4] 전체 디스플레이 시장 점유율

*참고 및 재구성 : 한국무역보험공사, 산업정책조사팀, 차세대 디스플레이산업 기술 및 시장 동향, 2018.5.

수출동향

국내 디스플레이 수출은 업황 둔화로 '12년 이후 지속 하락해왔으나, '17년 수출은 국내기업의 해외 현지투자 확대 및 프리미엄 제품의 OLED 패널의 수요 증대로 전년 대비 9.1% 증가한 273.8억불을 기록하였다.
LCD는 중국과의 경쟁 등으로 지속적으로 수출이 감소하고 있으나, OLED는 17년 수출이 92.2억불로 전년 대비 34.4% 성장하였고 전체 수출에서의 비중도 전년 27.5%에서 33.7%로 증가하였다.
중국 向 수출비중이 계속하여 과반을 차지하고 있으나, '16년 삼성전자의 스마트폰 생산 공장 일부 이전(중국 → 베트남) 등에 힘입어 '17년 베트남 向 수출비중이 26.9%로 급증하였다.

OLED 시장 현황 및 전망

OLED 시장전망

'17년 OLED 시장규모는 전년대비 47.5% 증가한 233억불을 기록하였으며, '17~'20년 중 연평균 29.8% 수준의 고속 성장을 지속하여 '20년에는 509억불에 달할 전망이다.

(금액기준 / 단위: 억 불)

OLED 시장 전망

[그림 5] OLED 시장 전망

*참고 및 재구성 : 한국무역보험공사, 산업정책조사팀, 차세대 디스플레이산업 기술 및 시장 동향, 2018.5.

9''이하 중소형 OLED 패널은 Flexible 디스플레이의 활용도가 높은 스마트폰, 웨어러블 기기 등에 주로 사용되어 전체 OLED 시장 성장을 주도하고 있으며, '17년 215억불에서 '17~'20 연평균 28.9% 성장하여 '20년에는 461억불의 규모까지 성장할 전망이다.
9''초과 대형 OLED 패널도 대형 프리미엄TV의 수요 증가에 힘입어 '17년 18억불에서 연평균 39.6% 성장하여 '20년에는 49억불까지 성장할 것으로 전망된다.

한국기업 점유율

‘17년 기준으로 한국이 OLED 시장의 96.6%를 차지하고 있어 아직까지는 한국이 사실상 독점 공급하고 있는 상황이다. 중소형은 삼성디스플레이가, 대형은 LG디스플레이가 주도하고 있다.

소성분야의 동향

소성분야의 경우 산업 전반적으로 성장이 정체되어 있는 상황이지만, 포스코케미칼(전 포스코켐텍)의 경우 내화물 제조업으로 철강 산업의 영향을 받고 있어 매년 꾸준한 성장세를 유지하고 있다.

용융분야(유리제품생산) 특성

용융로 사용 시 다량의 온실가스 배출

고체 상태의 조합된 원료를 1500℃ 이상의 고온에서 녹여 액체 상태의 유리물로 만드는 용융로(Melter)는 유리 및 유리제품 생산 공정의 가장 대표적인 설비이면서 가장 에너지를 많이 사용하는 설비이다. 실제로, 용융분야 사업장 총배출량 중 용융로의 연료연소에 의한 배출량이 차지하는 비중은 평균적으로 약 50% 이상인 것으로 조사되었다.
사업장에서 생산하는 제품 종류에 따라 사용하는 용융로의 용량에 차이가 있으며 용융로 용량이 클수록 사업장의 생산규모가 크고, 사업장 총배출량 중 용융로 배출량이 차지하는 비중이 증가하는 것으로 나타났다. 용융로에서는 로 내부를 고온으로 유지시키기 위해 많은 양의 화석연료를 사용하며 주로 B-C유 또는 LNG를 사용한다. 현재 대부분의 사업장에서는 화석연료를 사용하는 용융로를 사용 중이지만, 사업장 특성 및 생산 제품에 따라 전기로를 사용하는 경우도 있다. 또한, 업종 전체적으로 공장 신설 시 전기로를 도입하는 등 화석연료를 사용하는 용융로에서 전력을 사용하는 전기로로 전환하고 있는 추세이다. 한 번 가동된 용융로는 제조 및 공정 특성상 10~15년 동안 수명이 다 할 때까지 수요에 관계없이 24시간 가동을 계속해야 하는 특성이 있다.
용융로 보수를 위해 가동을 중단하기도 하지만, 가동 중단을 위해 약 1,500℃의 용융로를 실온으로 식히고, 재가동을 위해 로를 적정 온도로 다시 가열해야 하므로 용융로 가동을 한 번 멈췄다가 다시 정상 가동시키려면 5~6개월 정도의 긴 시간이 소요된다. 또한, 일부 특정 용융로의 경우 한 번 가동을 중단하면 재가동이 불가능하여 용융로 설비 일체를 교체해야하는 경우도 있다.

컬릿 사용

소성분야와 다른 용융분야의 특징 중의 하나는 투입원료 중 컬릿(cullet)을 사용한다는 점이다. 컬릿(cullet)이란, 유리원료로서 재이용되는 파쇄유리(또는 파유리, crushed glass)를 총칭하는 용어다. 현재 재이용되고 있는 컬릿(cullet)은 타 공장에서 사용 후 폐기되어 분별 회수 후 판매되는 회수 파유리와 자체 공장에서 제품 생산 공정 중 발생되고 이를 회수하여 처리 후 재사용하는 자체 파유리가 있다.
생산하는 유리제품의 종류 및 특성, 사용용도에 따라 컬릿(cullet) 사용 비율이 달라지나 보통 총 원료 사용량의 20~50%를 컬릿(cullet)으로 사용하며, 제품 특성에 따라 컬릿(cullet)을 전혀 사용하지 않거나 최대 90%까지 사용하는 경우도 있다. 제품 특성상 유리의 투명도가 중요한 요소로 작용하는 판유리의 경우 총 원료 중 컬릿(cullet) 사용비율이 20~40%인 반면, 상대적으로 유색유리를 많이 생산하는 병유리 제조업체의 경우 컬릿(cullet) 사용비율은 평균 57%로 타 제품에 비해 높은 것으로 조사되었다.

용융분야에서의 컬릿 사용 목적
- 용융로의 수명 연장
- 천연원료에 비해 용융점이 낮아 연료 사용량을 줄임
- 사용비율 증가 시 천연원료 사용량 감소

온실가스 배출저감 측면에서 컬릿(cullet)은 원료가 최초로 용융로에 투입되었을 때, 이미 한 번 탈탄소화(이산화탄소가 빠져나옴)가 일어난 물질이므로 컬릿(cullet)에는 탄산염 성분이 없고, 이로 인한 공정배출도 발생하지 않는다. 따라서 컬릿(cullet) 비율이 증가하면 탄산염 사용량이 감소하므로 공정배출량이 감소하고, 사업장의 온실가스 배출량 저감에도 기여할 수 있다.

용융로 폐열회수 및 재활용

24시간 고온으로 유지되는 용융로에서는 다량의 폐열이 발생한다. 대부분의 용융분야 사업장에서는 연료 사용량을 절약하고, 유리용융에 필요한 고온을 쉽게 얻기 위해 용융로에서 발생하는 폐열을 회수하여 재사용한다. 회수한 폐열은 용융로 자체에서 폐열회수장치를 이용하여 순환시켜 고온유지를 위해 사용하거나 열교환기를 이용하여 기타 생산 공정의 온도를 유지하기 위해 사용하며 공장 난방용으로 사용하기도 한다. 폐열회수보일러를 사용하는 경우 용융로 폐열을 이용하여 스팀을 자체 생산 및 공급하고, 부족할 경우 내부 LNG 보일러를 이용하여 스팀을 공급한다.
일반적인 용융분야 사업장은 자체적으로 스팀을 생산하여 공급하기 때문에 외부 구매스팀 사용에 의한 간접배출이 없지만, 일부 사업장은 폐열 회수 능력 및 사업장내 스팀 수요에 따라 경제성이 떨어지는 경우 외부에서 스팀을 구매하기도 한다.

소성분야(요업제품생산) 특성

소성로 사용 시 다량의 온실가스 배출

용융분야에서는 원료를 녹이기 위해 용융로를 사용하지만, 소성분야에서는 조합된 원료 또는 성형된 제품을 고온으로 가열하여 경화 시키는 소성로(kiln)를 사용한다. 용융분야의 용융로는 원료 투입 후 성형되기 전 공정의 앞부분에 위치하지만, 소성분야의 소성로는 일반적으로 이미 성형되었거나 처리된 제품을 경화시키기 위해 제품 출하 전 공정 끝부분에 위치한다.
소성로도 용융로와 마찬가지로 로 내를 약 1600℃ 이상의 고온으로 유지하기 위해 B-C유, LNG 등의 화석연료를 다량 사용하며, 한 번 가동을 시작하면 수명이 다 할 때까지 수요에 관계없이 가동을 계속해야 하므로 24시간 화석연료를 사용한다. 이와 같은 화석연료 연소로 인해 소성로에서는 총 사업장 배출량의 50% 이상을 차지하는 다량의 온실가스가 발생한다.
소성분야 중에서도 내화 요업제품 제조 사업장의 경우 소성로는 있지만 사용하는 원료의 특성 상 탄산염 성분을 함유하고 있지 않거나 이미 반응을 마친 원료를 사용하기 때문에 내화요업제품 제조 사업장의 소성로에서는 탄산염 사용에 따른 공정배출이 발생하지 않는다.

분쇄설비의 전력 다소비

용융분야에서는 조합된 원료를 용융로에 투입하여 액상유리로 만드는 반면, 소성분야에서는 조합된 원료를 분쇄설비에 투입하여 미립자로 분쇄한다. 분쇄 시 사용하는 분쇄설비에는 볼 밀(ball mill), 롤러 밀, 제트 분쇄기 등이 있고, 주 에너지원으로 전력을 사용한다.
분쇄설비는 전력을 사용하는 타 설비에 비해 전력 소비량이 매우 많으므로 분쇄설비의 간접배출량은 총 사업장 배출량에서 적지 않은 비중을 차지한다.

소성로 폐열회수 및 재활용

소성로 내 온도는 약 1,600℃이고 항상 일정 온도로 유지하기 위해 24시간 가동하기 때문에 원료를 소성시키고 남는 폐열이 발생한다. 용융분야와 마찬가지로 소성분야 사업장에서도 소성로의 폐열을 회수하여 공장 및 기타 부대시설에 재사용한다.
소성로 자체에 열교환기를 설치하여 소성로 온도유지를 위해 사용하거나 폐열보일러로 스팀을 생산하여 제품 생산 공정의 온도 유지 또는 공장 난방을 목적으로 공급한다. 이와 같이 소성분야는 용융분야와 마찬가지로 스팀을 자체 생산하여 사용하기 때문에 일반적으로 외부 구매스팀 사용에 의한 간접배출이 발생하지 않는다. 다만, 일부 사업장은 폐열 회수 능력 및 사업장 내 스팀 수요에 따라 경제성이 떨어지는 경우 외부에서 스팀을 구매하기도 한다.

참고문헌

1. 한국민족문화대백과사전 > 요업. (인용날짜 : 2019.07.24.) (http://encykorea.aks.ac.kr/Contents/Item/E0039333)

2. 한국무역보험공사, “차세대 디스플레이산업 기술 및 시장 동향”, 2018.05.