임태영 요업(세라믹)기술원 유리, 디스플레이팀 수석연구원
1. 서론
유리는 소재가 갖는 투명성과 장식성으로 인해 예전부터 건축물을 구성하는 주요소재의 하나로서 큰 비중을 차지해 왔으며, 그동안 아파트와 같은 주거용 다세대공동주택의 건설 급증 및 초고층 초대형 상업용 건축물의 증가에 따라 비례적으로 판유리의 사용량은 증가추세를 지속하여 왔다.
특히 주거문화의 향상 및 건축물의 고급화로 인해 좋은 실외전망의 확보와 외관을 고려한 유리창의 대형화 및 건물 외장재로서의 판유리 사용으로 인해 건축물에서의 유리 사용량은 더욱 증가추세를 나타내 왔으며, 이는 인구 당 판유리 사용량에 있어서도 우리나라가 선진국 이상의 상위그룹에 속하는 수치를 계속 유지하게 하는 결과를 가져왔다. 그러나 최근 전 세계에 불어 닥친 경제 불황의 여파와 함께 국내에서는 특히 건축 산업이 가장 급속한 경기저하를 나타내면서 판유리 업계도 생존을 걱정해야 하는 심각한 상황에 놓이고 있다. 따라서 이러한 어려움을 극복하고 새로운 판유리시장의 창출을 위한 대책의 하나로서 건축용 기능성 판유리에 대한 검토와 향후 전망을 해 보고자한다.

2. 본론 
1)판유리의 종류 및 시장동향
판유리의 주 용도는 크게 건축용과 자동차용으로 나누어지며, 판유리 원판의 국내 시장규모는 그동안 연간 약 5천억원 정도를 유지해 왔다. 건축용의 경우 최근 수년간 공동주택 및 대형건물의 급증으로 복층유리, 강화유리, 접합유리와 같은 2차 가공유리시장이 증가하면서 가공판유리의 시장규모는 판유리 원판시장규모의 2배 이상의 수치를 나타내 왔다.
이에 따라 국내 판유리제조업체인 KCC와 한국유리공업은 그동안 꾸준히 생산량을 증대시켜 왔고, 부족한 물량에 대해서는 중국산 판유리가 수입되어 시장을 차지하고 있었다. 그러나 최근 국내 건설시장의 침체로 인한 수요 감소와 함께 중국산 수입유리의 시장 점유율이 20% 가까이까지 증가함에 따라 국내 판유리제조업체의 어려움이 계속 가중되었으며, 이를 극복하기 위한 조치로서 2008년 초에 지경부(전 산자부) 무역위원회가 중국산 플로트 판유리에 대해 15.2~36.0%의 덤핑방지 관세를 3년간 부과하기로 결정함에 따라 국내제조업체의 숨통이 트이는 듯 했으나 작년부터 국내 건축경기가 다시금 급속도로 악화되고 최악의 경제 불황이 계속됨에 따라 이제는 생산량 감산의 차원을 넘어 가동라인 일부의 중단을 고려해야하는 상황에 까지 이르게 되었다.
그동안 건축용 판유리의 종류는 주로 복층유리, 강화유리, 접합유리와 같은 물리적 가공유리가 중심을 이루어 왔다. 그러나 최근에는 판유리에 새로운 특성을 부여하는 소재들의 표면코팅에 의한 각종 기능성 판유리 제품들과 다양한 칼라 및 디자인을 적용하여 예술성이 가미된 장식용 판유리 제품이 시장을 점차 넓혀가고 있다.

2)기능성 판유리의 종류와 특징
기능성 판유리의 종류는 크게 광학적 기능 판유리, 화학적 기능 판유리, 전/자기적 기능 판유리의 3가지로 구분되고 있으며, 건축용에 활용되는 기능성 유리제품의 종류 및 특징을 나타내면 (표1)과 같다.

가. 광학적 기능
유리소재가 타 소재 비해 나타내는 가장 큰 특징 중의 하나는 투광성이다. 그러나 최근에는 이러한 태양광의 투광성을 파장에 따라 선택적으로 투과하거나 조절하는 광기능성 판유리가 개발되고 있다. 또한 건축물에 있어서 유리창을 통한 에너지 손실이 약 20%에 달하는 것으로 나타나 있기 때문에, 특히 유가의 급등에 따른 에너지비용의 절감 및 신재생에너지 창출 차원에서 태양전지용 부재 및 모듈 구성을 위한 여러 가지 기능성 유리 제품이 연구개발, 또는 상용화되고 있다. (표2)에 건축용 창유리의 종류별 광차단 및 광조절 기능을 나타내었다.

가)열선(에너지) 조절 기능성 판유리
판유리에 금속의 다층막을 스퍼터링(Sputtering)하거나 산화주석(Tin Oxide)과 같은 금속산화물을 코팅하면 가시광선은 투과하여 투명한 상태를 유지하면서도 열선만을 선택적으로 차단시키는 기능을 함에 따라 냉난방비용을 절감시킬 수 있는 에너지 절약형 유리가 된다. 이러한 에너지 절약형 유리로서는 Low-e유리가 적용되고 있는데 유가의 상승에 따른 냉난방에너지 비용의 감소와 CO2 감소를 위한 환경적 차원에서 Low-e유리에 대한 관심도가 급격하게 높아지고 있다. 이로 인해 그 동안 1~2% 대에 머물던 국내 Low-e 유리 보급률이 급격히 증가 할 것으로 예상하고 있으며, 현재 관련 제품에 대한 KS규격도 새롭게 제정된 상태이다. 이에 따라 기존의 KCC 및 한국유리공업은 물론 신규업체까지 Low-e 제품의 사업화에 큰 관심을 나타내고 있는 것으로 알려지고 있다. 현재 선진국의 Low-e 유리 보급 현황을 보면 유럽 및 일본의 경우 약 40%, 북미의 경우 약 85%로 우리보다 월등히 높은 보급률을 나타내고 있으므로 국내의 에너지여건상 머지않아 점유율이 선진국 수준까지 급증하리라 예측된다. 또한 열선차단을 통한 에너지절감기능에 추가하여 주변 환경에 따라 가시광선까지 조절이 이루어지는 스마트 윈도우의 개발도 이루어지고 있다. 특히 수 볼트(volt) 정도의 낮은 전기만으로도 투과율이 자유자재로 조절되는 전기변색유리(Electrochromic glass)가 선진국을 중심으로 상용화가 이루어지고 있고, 국내에서도 정부의 연구지원을 통해 개발이 추진되고 있다. (그림1)과 (그림2)에 스마트 전기변색유리의 기능 및 구조를 나타내었다

나)가시광선 및 자외선 조절 기능성 판유리
예전부터 가시광의 조절을 위해 적용되던 용융발색방식의 칼라 판유리와 함께 금속 및 금속산화물 코팅을 통해 투과율 및 반사율을 조절하는 기능성유리(통칭 반사유리)가 건축물에 적용되어 왔으나, 최근에는 오히려 반사광이 주변 건물에 끼치는 환경적 영향으로 인해 그 적용이 제한되고 있다. 반면에 오히려 반사율을 낮춘 무반사나 저반사 코팅 판유리가 상업용 건물의 쇼윈도우나 박물관, 미술관과 같은 특수 건물의 유리창에 적용이 이루어지고 있다.

다)태양전지용 기능성 판유리
Low-e유리가 에너지 손실을 줄이는 수동적 기능성유리인데 비해 에너지 특성에 대한 능동적 기능인 신재생 에너지 창출을 위한 태양전지용 기능성유리의 경우, 이미 널리 상용화가 이루어지고 있는 태양전지 모듈용 커버유리에서부터 ‘박막형 태양전지용 기판유리’, ‘염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cell)용 기판유리’ 등과 함께 건물의 외부에 일체형의 태양전지가 설치되는 BIPV (Building Integrated Photo-Voltaic) 시스템 등이 개발되고 있다. 이러한 기능의 기판유리 소재로는 투과율을 극대화하기 위하여 유리 내의 철분함량을 최소로 한 저철분유리가 적용되고 있고, 반사율을 낮추기 위하여 저반사 코팅유리나 무늬유리가 활용되고 있으며, 표면오염방지를 위해 자정(self-cleaning)코팅의 적용이 시도되고 있다.

나. 화학적 기능
화학적 기능성 판유리는 주로 유리표면과 물과의 접촉각을 조절함으로써 나타나는 친수(hydrophilic)특성이나 발수(hydrophobic)특성을 이용하여 자정(self-cleaning)기능성유리, 내오염성유리, 김서림방지유리 등이 적용되고 있다. 특히 최근 고층빌딩이나 유리지붕건물 등의 청소비용을 절감하거나 태양전지 모듈용 커버유리에 있어서 오염으로 인한 효율저하를 최소화하기 위해 이러한 자정코팅(self-cleaning coating) 기술이 적용되고 있다. 여기에는 코팅물질로서 산화티탄(TiO2) 소재가 적용되고 있고 산화티탄이 갖는 광촉매특성에 의해 이러한 기능의 활성화가 반복적으로 유지되는 점을 응용하고 있다.

다. 기타 기능
그 외에 기타 기능으로서 일반적으로 건축물에는 많이 적용되지 않으나 산화주석(tin oxide) 코팅을 통한 투명전도막 코팅 판유리를 이용한 성에방지유리, 터치스크린유리와 전자파차폐 기능을 갖는 코팅유리 등도 기능성유리로서 적용이 시도되고 있다.

3)장식성 판유리의 종류와 특징
기능성유리라고는 말할 수 없으나 최근 건축문화의 고급화 추세 및 웰빙욕구로 인해 다양한 인테리어 기능이 가미된 장식용 유리들이 건축용소재로서 적용되고 있으며, 여기에는 다양한 칼라와 디자인의 가공판유리로서 칼라코팅유리, 에칭유리, 접합유리 등이 활용되고 있다. 또한 기존의 도자기질 타일과 비교해서 투명성과 다양한 칼라 및 디자인을 접목시킨 모자이크 유리타일이 건축물의 외장 및 인테리어용으로 그 활용이 증가되고 있다.

4)기능성유리에 대한 외국 현황 및 전망

일본에서 조사한 일본의 New Glass 시장동향 및 향후 전망에 대한 자료를 (표3)에 나타내었다. 표를 보면 일본의 New Glass 시장규모는 2000년 8,538억엔에서 2010년에는 1조9천억엔으로 성장할 것으로 예측하고 있으며, 2005년 대비 2010년까지 5년간 50%이상의 성장률을 나타낼 것으로 예측하고 있다.
이러한 일본의 New Glass 시장에 대한 바람직한 성장세를 볼 때, 국내에서도 빨리 기존의 전통적인 저부가가치 제품에서 고부가가치 제품인 New Glass 제품으로의 전환이 필요하며, 판유리의 경우에도 일반 판유리 제품이 아닌 에너지기능이나 광기능이 부여된 기능성 판유리제품의 개발 확대가 시급하다고 판단된다.

3. 결론
앞서 언급했듯이 최근 겪고 있는 경제 불황의 여파로 가장 심각한 어려움을 겪고 있는 것이 건축 산업이다. 이러한 영향으로 인해 국내에서 판유리를 생산하고 있는 양대 기업인 KCC와 한국유리공업은 1998년 IMF 경제위기 이후 10년 만에 또다시 생산라인의 일부 가동중단을 검토하고 있는 것으로 알려지고 있다. 물론 우리가 IMF 경제위기를 단기간에 슬기롭게 극복했듯이, 현재의 경제위기도 몇 년 내에 충분히 회복을 하리라 예상하지만 전 세계가 동반 위기라는 상황과 현재 글로벌 경제체계가 갖는 특수성을 볼 때 상황이 낙관적이라고만은 볼 수 없다. 현재 국내 유리산업이 건축경기 불황과 함께 유가 급등, 규사 및 소다회 등 수입원료 가격 상승과 같은 악재가 있는 반면 에너지 절약형 단열 유리 및 태양전지용 유리 소재에 대한 수요 창출, 소비자들의 유리에 대한 친환경 소재로의 인식 확대 등 많은 호재들도 생겨나고 있다고 본다. 즉 유가 및 환율 급등으로 인한 제조비용 상승이 가져다주는 어려움을 오히려 Low-e유리나 태양전지용 유리 등 에너지관련 신 기능성 유리제품의 보급 증가로 인한 시장 확대의 기회로 삼고, 국민소득증가에 따른 삶의 질 향상과 환경에 대한 관심도 증가를 바탕으로 고도의 기술이 가미된 고기능성의 고부가가치 유리제품을 개발하여 신규시장을 창출하거나 국민소득 2만불 시대에 부합되는 고급화된 장식성 유리제품의 개발을 통해 소비자의 욕구를 충족시킴으로써 위축되는 세라믹건재시장을 활성화하고 나아가 침체된 건축경기를 재도약시킬 수 있는 시기가 좀 더 앞당겨지기를 기대해 본다.

그림 1. 스마트 전기변색유리의 기능
그림 2. 스마트 전기변색유리의 구조(미국 SageGlass)

임태영
한양대학교 무기재료공학과 학사
한양대학교 무기재료공학과 석사
한양대학교 세라믹공학과 박사
현재 요업(세라믹)기술원 유리·디스플레이팀 수석연구원