최근 친환경 발포체(Foaming Material 혹은 Sponge) 제조기술이 주목받고 있다.
화학경제연구원(원장 박종우)이 2025년 6월27일 주최한 고무 및 엘라스토머(TPE) 소재 응용 교육에서 한국소재융합연구원 박은영 단장은 “최근 친환경 발포체 제조 기술은 PIR(Post Industrial Recycled) 소재를 활용하고 있다”며 “바이오 폴리머, 천연 첨가제를 적용하거나 재활용성을 고려해 첨가제 사용을 최소화하며 공정 단계를 단축한 발포공정이 각광받고 있다”고 강조했다.
발포체는 발포 공정을 통해 제조된 소재로 기본적으로 고분자의 특성을 계승하며 기포가 포함돼 있지 않은 고분자 소재 대비 가볍고 쿠셔닝, 완충성, 단열
성 등이 뛰어나다.
발포체 관련산업은 기존 석유 베이스 원료를 대체하고 공정 단축과 생산성 향상을 동시에 달성할 수 있는 친환경 발포체 기술을 도입하고 있다.
친환경 발포체 원료로는 식물 생장 시 발생하는 부산물 또는 천연에서 발생한 부산물을 활용하거나 사탕수수에서 추출한 에틸렌으로 합성한 바이오 기반인 EVA(Ethylene Vinyl Acetate), PE(Polyethylene), EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 등 폴리머를 활용해 석유 베이스 폴리머를 대체할 수 있다. 현재 최대 70%까지 함량한 바이오 EVA 생산이 가능하다.
발포 방식에서도 친환경성을 강조한 기술이 부상하고 있다. 화학발포제는 유기화학발포제, 무기화학발포제, 캡슐발포제로 구분되며 폴리머에 발포제가 분해되면서 발포가스가 생성되고 용융된 폴리머 매트릭스 내에서 발포가스가 분산되고 발포셀을 형성한다.
반면, 물리발포는 폴리머에 이산화탄소(CO2)나 질소(N2)와 같은 기체를 주입시켜 초임계 유체 상태로 폴리머 매트릭스 내로 침투하여 발포셀을 형성하면서 발포체를 제조하기에 화학발포제보다 친환경적이다.
가교공정 또한 변화하고 있다. 과산화물(Peroxide)을 이용한 기존 화학가교 방식은 균일한 가교를 확보할 수 있으나 고비용 및 낮은 생산성 등 한계가 있기 때문에 실란(Silane)과 물 또는 스팀을 활용한 실란가교 기술 등 무가교 방식의 낮은 비용과 높은 생산성이 호평을 받고 있다. 다만, 두께 조절에는 다소 제약이 따르는 것으로 알려졌다.
생산공정은 에너지 효율성을 고려한 상압공정 및 기존 2단계(2-step) 공정을 줄인 1단계(1-step) 공정이 주목되며 제조시간 단축과 에너지 손실 최소화 뿐만 아니라 전반적인 친환경성 강화가 탄력을 받고 있다.
박은영 단장은 “지속가능성을 고려한 소재 개발과 공정 혁신이 환경과 시장 모두를 만족시킬 핵심”이라며 “앞으로도 친환경 발포체 기술의 연구와 상용화는 더욱 가속화될 것”이라고 강조했다. (윤지원 연구원)