꿈의 소재(폴리우레탄) 도입 60년사(5) -PU 경질 폼의 전개
폴리우레탄 폼은 제조방식과 제품에 따라 PU Foam과 PU Non-Foam으로 나뉘고 PU Foam은 우리가 스폰지라고 부르는 연질 폼(반경질폼)과 주로 단열 소재로 이용하는 경질 폼이 있다.
이 PU 경질폼은 지금까지 개발된 단열재 중 가장 우수한 제품으로 평가하고 있다.
1970년대 말부터 세계 유가의 급등으로 에너지 절감은 우리 인류의 생존에 필요한 것이 되었다. 그래서 정부는 에너지 절감시책으로 건축물에 단열재 사용의 의무화가 진행되었다. 여러 단열재 중 PU 경질폼은 뛰어난 단열효과는 물론 우수한 방음, 차음, 결로방지와 자기접착성의 특성으로 PU경질폼의 공급은 1985년도에는 10,000톤이 었으나 2015년에는 200,000톤이 넘는 수요 증가를 보이고 있다.
Isocyanate 중 TDI는 연질폼 용으로, MDI는 주로 경질폼 생산에 사용되었다. TDI에의한 경질폼 개발은 1940대
Bayer연구실에서 잠수함과 탱크의 단열용은 물론 비행기용의 가볍고 강한 Sandwich Panel등이 개발되어 군사용으로 사용하였다.
2차 대전 중 독일군은 우수한 탱크, 장갑차, 잠수함 등을 앞세워 연합군을 괴롭혔다.
연합군은 이 비밀병기를 알기 위해 Bayer연구실과 공장을 공격하지 않았던 것이다.
현재의 MDI에 의한 경질폼 System은 1950년 초 ICI에 의해 개발되었다. 1940년대 Bayer가 개발한 군사 장비의 소재로 개발된 것에 대비하여 미 공군의 제의로 1957년 Polyester Polyol과 MDI로 비행기 안테나 보호덮개를 경질폼으로 개발한 것이 최초 MDI방법이었다.(‘창조, 그 무한의 세계로’ 표민웅 에세이 P140)
우리나라도 초기에 경질폼을 생산하기 위해 Crude TDI를 사용한 적이 있었다. 1970년대 금성사가 일본 히타치와 기술제휴로 냉장고를 만들 때 다케다의 TDI System을 도입하여 한 때 냉장고 단열재로 사용하였다. Crude TDI는 공급이 어려웠고 독성 등의 환경문제와 접착성에 문제가 있어 일반화가 어려웠다. 그 후 MDI로 전환하면서 우리나라는 MDI System의 경질폼이 보편화 되었다.
1974년 신발 제조를 주축으로 한 한비산업(대표 이용구)이 김포에 종합 PU폼 공장을 갖추었다. 이 때 연질 슬라브 폼 뿐 아니라 경질폼도 연속 발포형태로 생산을 시작하였다. 당시 한비산업에는 폴리우레탄 기술이 걸출한 인물 서병승 전무(현 거성우레탄 회장)가 있었다. 한비의 생산 수율은 크게 향상되었고 그는 그 당시 종이와 알루미니움 호일을 부착한 Continuous PU Rigid Foam Sandwich Panel System을 도입하였다. 그 때 경질폼을 생산한 회사들은 나무 Mould에 PU 액(Polyol+첨가제+C.MDI)을 주입하여 경질폼을 생산하는 원시적인 System이었다. 이러한 비연속식 Mould Foam은 누구나 생산이 용이하여 1980년대 초 원일우레탄, 현대우레탄, 한국우레탄 등 소규모 기업들과 진양우레탄 등 PU전문회사들이 비 연속식 Mould형태로 PU 경질폼을 생산하였다.
1981년 국내 최초로 Polyurethane Engineering 사업을 시작한 부원화성(주)(대표 표민웅)은 PU 경질폼 System을 필요한 분야에 공급하기 위해 담배 건조기, 온돌 판넬, 건축용 단열 판넬 기업에 엔지니어링을 하면서 PU System을 공급하였다. 이때 태어난 회사가 영동농기구(안동), 국제산업공사, 신흥기업(청주), 동일공업(대구) 등 담배, 고추 건조기 생산회사와 냉동, 냉장창고 판넬등을 공급하는 (주) 삼종, 아진산업 등이였다.
또한 건축용 판넬 제조회사로 동신중공업(현 동성 화인텍), 기린산업과 연합인슈등이 새롭게 단열재 시장에 뛰어 들었다. 비연속식 몰드 Press 공법으로 제조하는 동신중공업은 OMS의 Continuous PU sandwich Panel 설비를 도입하여 본격적으로 건축용 PU sandwich Panel 시장에 참여하였다.
1970년대 말 호주 Isowall의 Polyethylene Foam Sandwich Panel 기술을 도입하여 건축소재를 공급하던 기린산업(대표 전석제)은 PU Sandwich Panel에 진출하고자 1980년대 중반 필자와 접촉하였다. 이에 관한 기술 자문을 하여 Hennecke System등 제대로 된 PU Sandwich Panel사업을 성공적으로 시작하였다. 1990년대까지 PE Foam Sandwich Panel이 건축 소재의 대부분을 차지하였으나 2000년대 들어 와 10여개 PE Foam Sandwich Panel회사가 PU foam Sandwich Panel회사로 전환하여 지금은 폴리우레탄 전성시대로 돌입하였다. 춘추 전국시대를 맞이했다. 경쟁이 심해 부작용이 속출하고 있다.
2014년 4월 가교 Polyethylene Foam을 공급해 온 영보화학은 Continuous PU Soft Sandwich panel 생산을 성공적으로 시작하였다. 경질 폼을 Craft Paper나 Aluminium Foil등 Soft Material로 부착하여 연속 생산하는
System이다. 초 난연폼을 개발하여 건물 소재로 성공적으로 출시하고 있다.
PU 경질폼은 인류 생활에 중요한 역할을 하고 있다.(Cold Chain System)
단열 계수가 우수함으로 농산물, 수산물, 축산물 등이 생산지에서 소비지까지 운송, 보관하는데 PU 경질폼은 중요한 역할을 담당하고 있다.
우리 인류가 신선한 과일, 채소, 수산물과 축산물이 생산지와 같은 상태로 값싸게 공급을 받을 수 있는 것은 PU 경질폼의 소재가 있기 때문이다.
생산지에서의 냉동, 냉장, 저온창고, 이를 운반하는 냉동, 냉장 컨테이너, 소비지에서의 냉동, 냉장 저온창고. 소비시장(Mart)에 진열된 냉장, 냉동 쇼케이스, 대형 냉장고와 각 소비지와 가정의 냉장, 냉동고, 자판기등의 소재가 모두 PU 경질폼이 적용되고 있다. 이로서 경질폼은 중요한 생필품의 유통구조를 현대화하는데 크게 기여하였음을 자랑스럽게 생각할 수 있다.
참고로 우리나라 삼성과 LG냉장고는 그 디자인이나 품질이 세계에서 인정받은 베스트 셀러임을 자랑하고 싶다. PU경질폼도 자랑스럽다.
이렇게 우수한 PU 경질폼도 문제점이 있다. 지구 온난화와 오존층 파괴에 영향을 주는 발포제와 화재로 인한 물적, 인적 피해를 경질 폼의 초 난연화가 중요한 화두이다.
Zero ODP와 GDP 발포제는 높은 가격이 문제로 사용을 꺼리고 있다. 최근 물 발포제를 사용하여 Zero ODP, GDP뿐 아니라 초 난연폼을 개발하고 있다.
큰 기대가 되는 바이다.(경질폼 끝)
표민웅(초대 폴리우레탄학회 회장, 폴리우레탄세계 회장)