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친환경 신소재 개발로 스티로폼 완벽히 대체친환경 해양 부표 및 각종 스티로폼 제품을 대체할 강력한 솔루션
신태섭 기자  |  tss79@naver.com
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승인 2021.01.28  09:11:28
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▲ 케미코첨단소재㈜ 김효식 대표

2020 대한민국 중소·중견기업 혁신대상
친환경 혁신소재 부문 - 중소벤처기업부 장관상 수상

폴리스티렌 수지를 발포하여 만드는 경량의 스티로폼(styrofoam)은 발포가 쉬우면서도, 보온성이 높고 충격 흡수가 우수한 특성 때문에 각종 전자제품 및 음식물 포장용기, 해양 부표 등 다양한 용도로 폭넓게 사용되고 있다. 하지만 스티로폼은 미세 플라스틱의 최대 주범으로 지목받고 있는 재활용이 불가능한 일반쓰레기다. 큰 부피에 쉽게 부서지는 스티로폼은 약한 내열성과 환경호르몬까지 다량으로 배출하며 자연 분해가 되기까지 무려 500년 이상이 걸린다. 인간이 처음 만든 스티로폼이 아직도 지구 어딘가에 존재하고 있다는 얘기다. 최근에는 선진국들을 중심으로 계속해서 사용량이 늘어가고 있던 스티로폼에 대한 금지법이 나오며, 관련 업계에서는 대체재 마련에 분주한 움직임을 보이고 있다. 이런 가운데 신소재 개발 전문기업 ‘케미코첨단소재(주)(대표 김효식)’의 남다른 행보가 많은 주목을 받고 있다.

케미코첨단소재㈜, 친환경 신소재 개발에 대한 혁신성과 기술력, 성과를 인정받다
친환경 혁신소재 부분으로 ‘중소벤처기업부 장관상’ 수상 영예

지난 12월 헤럴드경제·코리아헤럴드가 주최하고, 월간 파워코리아가 주관한 ‘2020대한민국 중소·중견기업대상’에서 ‘케미코첨단소재㈜’가 혁신적인 친환경 신소재 개발에 성공하며, ‘중소벤처기업부 장관상’을 수상했다. 케미코는 작년 시상식에서 ‘중소벤처기업진흥공단 이사장상’을 수상한데 이어 올해는 중기부 장관상을 받으며, 2년 연속 대상을 수상하는 영예를 안았다.
지난달 정부는 ‘제120차 국정현안조정점검 회의’에서 ‘생활폐기물 탈(脫)플라스틱 대책’을 확정했다고 발표했다. 해양수산부도 ‘해양플라스틱 쓰레기 줄이기에 역량을 집중할 것’이라고 전했다. 대책의 일환으로 해양쓰레기 발생 예방 및 수거와 처리를 확대해 2030년까지 해양플라스틱을 절반이상 저감하기 위해 2022년까지 2800만 개의 친환경 부표를 보급하는 것과 더블어, 2023년부터는 친환경 부표 사용 의무화도 추진할 예정이다. 현재 해양 부표는 가벼운 스티로폼으로 만들어져, 심각한 해양오염을 유발하는 가장 큰 원인이 되고 있다.

해양부표를 포함한 각종 1회용 플라스틱 쓰레기의 대부분을 차지하는 스티로폼
스티로폼을 완전히 대체하여 환경오염을 획기적으로 줄일 수 있는 초석을 마련하다

케미코첨단소재㈜는 해양부표를 포함한 각종 1회용 플라스틱 쓰레기의 대부분인 스티로폼을 완벽하게 대체할 수 있는 제품을 개발하며 업계에서 큰 주목을 받고 있다. 재활용이 가능한 PP(폴리프로필렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)나 짧은 시간 내에 분해되는 PLA(폴리락틱아시드)등의 플라스틱수지들이 스티로폼을 대체할 후보로서 세계 각국의 전문가들이 다년간 이들 수지의 발포(Foaming) 기술 개발에 매진해 오고 있다. 하지만 이들 플라스틱 수지들은 PS(폴리스티렌)수지와는 다르게 급격하게 굳는 성질로 인하여 그동안 상업적으로 이용이 가능한 수준의 발포기술을 확보하지 못했었다.
서두에 말했듯이 재활용이 가능한 PP(폴리프로필렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), 그리고 옥수수전분을 원료로 하여 짧은 시간 내에 분해되는 PLA(폴리락틱아시드) 수지를 고배율로 발포하는 “공압출 연속발포기술” 개발하여, 기존 스티로폼을 완전히 대체하여 환경오염을 획기적으로 줄일 수 있는 초석을 마련했다.

“공압출 발포설비 제작_원천기술 특허”를 확보하여, 약 25배수 물리발포 PP, PLA 제품화
‘결정화 특성의 조정과 융해점탄성특성의 조정’이 요구되는 고난위도의 독보적인 기술

케미코첨단소재㈜에서는 PP, PLA 수지에 화학발포제를 첨가하지 않고, 물리발포제만을 주입하여 “FOAM SHEET”를 생산하는 물리발포(無가교)방식인 “공압출·발포설비 제작_원천기술 특허”를 확보하여, 약 25배수 물리발포 PP, PLA Sheet를 생산하고 제품화를 완료했다. 물리발포로 생산한 소재는 원료의 고유성분이 유지되어 재활용할 수 있는 장점이 있는 친환경발포기술이다. 케미코첨단소재㈜는 이와 관련된 다수의 원천기술특허도 등록하였다.
발포기술을 완성한 플라스틱 수지 중 하나인 PP(폴리프로필렌)는 결정성 수지이며, 결정의 용융점을 사이에 두고 수지 점도가 급격히 변화하는 것이 특징이다. 기포의 제어가 매우 어려운 재료로써, 발포 성형에 적응시키기 위해서는 ‘결정화 특성의 조정과 융해점탄성특성의 조정’이 요구되는 고난위도의 기술이다. 이러한 난제를 극복하고 발포 기술을 완성했다는 것은 케미코첨단소재㈜가 독자적인 스크류 설계기술과 압출기 온도제어기술을 완벽하게 개발하였다는 것을 의미한다. 스크류에는 결정성 고분자의 정밀 반응압출 발포 SCREW 구조 설계 기술과 용융수지 온도 분포의 균일성을 제어하는 압출기 온도제어기술이 적용되었다. 압출기 온도제어기술에는 반응형 압출공법을 포함한 6가지의 독자적으로 개발한 기술이 사용되었다. PP, PET, PLA 수지는 고유점도가 낮고, 용융강도(melt strength)가 낮아서 발포특성이 취약하다. 또한 PS와 달리 결정화가 일어나 발포 공정에서 윈도우가 매우 좁고 까다롭다는 것이며, 발포에 최적화된 핵심 설비의 설계와 생산조건정보가 필수적으로 요구된다는 것이다. 현재 PP, PET, PLA를 고배율로 발포 할 수 있는 기술은 케미코첨단소재㈜가 단연 독보적이다.

PS재질의 1회용기와 종이 용기를 친환경 고기능 PP용기로 완벽히 대체할 수 있을 것
자동차 부품의 경량화와 원가절감 효과, 친환경 해양 부표 및 다양한 분야에 적극 활용될 것

케미코첨단소재㈜의 기술 개발로 인한 효과는 다양한 분야에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다. 먼저 PS폼용기와 종이용기를 친환경 고기능 PP용기로 완벽히 대체할 수 있을 것으로 보인다. 발포된 PP용기는 전자레인지 조리시 안전하고 기능성이 뛰어나며 높은 배수의 발포로 원가 절감에도 큰 효과가 있다. 또한 자동차 부품 분야에서도 경량화와 원가절감, 연비개선, 대기오염방지 등 획기적인 대체 효과가 있을 것으로 기대하고 있다. 이밖에도 친환경 해양 부표, 고탄성 쿠션재, 포장 완충재, 문구 등 다양한 분야에서 적극 활용될 수 있다. 현재 다양한 유관기관들과 대체가 가능하도록 협의를 진행 중이다.
현재 케미코첨단소재㈜의 다공성플라스틱 압출기, 폴리프로필렌 발포시트 압출기 등 3개의 특허가 등록되어있으며, ‘친환경 프로필렌 부표 및 그 제조방법’, ‘식품용기를 위한 원단시트 및 그 제조방법’ 등 7개의 기술을 특허 출원 중이다. 케미코첨단소재㈜는 이러한 성과를 인정받아 ‘2019 굿컴퍼니대상’에서 신기술 대상 수상‘을 수상했다. 2020년에 와디즈 크라우드 펀딩과 대기업으로부터 투자유치를 받아, 상용화의 준비를 갖추었고, 이러한 성과를 인정받아 ‘2020대한민국 중소·중견기업 혁신대상’에서 중소벤처기업부 장관상을 수상했다. 케미코첨단소재㈜는 관련 업계가 그린라운드 실행으로 인해 스티로폼의 대체재 찾기에 열을 올리고 가운데, 가장 확실한 솔루션이 될 것으로 기대를 모으고 있다. 

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