<소재·부품·장비 양산성능평가지원사업 우수 사례>① 대한폴리켐

내구성이 우수한 합성고무 ‘EPDM’

고성능·환경 친화적 업그레이드와 양산 추진

■탄성력·흡수력 Good ‘EPDM’ 자동차 경량 부품 활용

1990년 2월, 대한튜브공업주식회사로 시작한 대한폴리켐은 고품질의 고무제품과 34년간 축적해온 기술력을 바탕으로 자동차용 튜브·후랩, 재생타이어용 트레드, EPDM 스펀지발포고무를 생산하는 기업으로 업계에서 우수한 고무 배합으로 호평을 받고 있다.

유연하면서도 탄성이 높은 합성고무의 일종인 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)은 내후성, 내진동성, 내열성, 내구성 등의 기능이 뛰어난 소재다. 이에 EPDM은 자동차 외장 및 내장 부품의 충격흡수, 소음 진동 감소 등에 필요한 자동차 도어 프레임, 범퍼 사이드 브라켓, 크러시 패드, 타이어 흡음재 등에 사용된다. EPDM은 자동차 관련 제품뿐만이 아니라 건축 자재, 가전 부품 등 각 요구 사항에 맞춰 다양한 제품의 형태로 활용되고 있다.

대한폴리켐은 원재료(CMB, FMB)를 배합과 숙성의 단계를 거쳐 압출한 뒤 발포와 파포 공정을 거쳐 EPDM 스펀지발포고무를 제조하고 있다. 수요기업에서는 여기에 접착필름 부착 등의 후가공 처리를 한 후, 다양한 자동차 구성 소재 및 부품의 용도에 맞게 타공작업을 거쳐 패드와 같은 제품을 공급한다.

대한폴리켐은 지속적인 혁신과 연구개발 등을 통해 연속압출방식으로 접합부 없는 롤시트 타입의 EPDM 스펀지발포고무를 생산하고 있다. 이 방식은 단일 시트 제품과 달리 최대 20m 길이의 롤타입으로 연속작업 및 원하는 사이즈로 재단이 가능하기 때문에 작업 효율성이 크게 향상되고 생산 과정에서 손실률을 낮출 수 있어 단위 당 생산성이 높다는 장점을 지니고 있다.

또한 대한폴리켐의 제품은 내구성과 화학적 안정성이 탁월한 EPDM 고유의 특성을 유지해 우수한 복원력을 통한 완충, 충격 흡수 및 내구성을 요구하는 다양한 응용 분야에서 신뢰받는 성능을 자랑한다.

최근 탄소중립 사회 실현을 위한 모빌리티 시장이 빠르게 성장하면서 내연기관 차량의 연비 규제 강화와 친환경 차량의 성능 향상을 위한 경량화 소재 부품 기술 개발이 필수가 됐다. 이에 고기능성 발포 복합소재에 대한 수요가 증가하면서 모빌리티 업계에서는 높은 복원력을 지닌 EPDM 폼 스폰지 제품을 필요로 하고 있다.

이를 위해 대한폴리켐에서는 복원성을 높이기 위한 여러 조정방법을 진행했지만, 이는 EPDM 폼 구조내 셀 조직의 과가류, 과발포 등의 문제를 유발해 생산 효율 저하로 이어졌다. 또한 대한폴리켐은 랩 스케일(lab scale) 조건과 양산 수준에서 조건이 상이해 이로 인한 결과물의 품질이 불일치하는 문제를 겪게 됐다. 게다가 친환경 첨가제 적용 등 친환경 규제를 만족하는 소재 성능이 요구 되고 있어 환경적 이슈를 해결하고 수요기업의 요구를 충족시키는 제품 개발이 대한폴리켐 입장에서는 시급해졌다.

이에 대한폴리켐은 고성능의 제품 개발하고, 환경 규제에 대응하기 위한 유해물질 대체 첨가제를 사용한 고기능성 EPDM 폼을 생산해 EPDM 국내외 시장 점유율 확대와 함께 양산 과정에 제품 품질의 일관성을 확보해 회사의 경쟁력을 향상시키고자 산업통장장원부가 지원하는 양산성능평가지원사업에 지원하게 됐다.

대한폴리켐은 차별화된 기술력을 쌓아오면서 기술경쟁력 우수기업, 기술혁신기업, 유망중소기업, 수출 유망기업 등으로 선정된 바 있다. 하지만 급변하고 고도화 되는 수요 시장의 요구 사항에 발맞추기에는 개발 비용과 시간이 많이 소요돼 고품질·고기증성 제품 개발 및 생산을 가속화하기 위해 이번 사업의 문을 두드리게 된 것이다.

■지원기관 인프라·수요기업 피드백, 든든 지원군

대한폴리켐은 양산성능평가지원사업을 통해 고회복성 EPDM 폼 스폰지 제품의 품질을 개선하고 생산 공정의 효율성을 높이는 연구를 추진하고 하고 있다. 고회복성을 위한 원재료와 화학 결합 성능을 최적화하고, 과가류와 과발포 문제를 해결하기 위한 공정 조건을 개선해 제품의 성능과 일관성을 확보할 예정이다.

원료 및 배합비율은 최종 제품의 물성과 내구성에 중요한 영향을 미치기때문에 대한폴리켐은 다양한 첨가제 등의 원료를 블랜딩 하고 테스트를 거쳐 고성능 발현을 위한 EPDM 배합 및 발포 공정 개발을 마쳤다. 여기서 도출된 데이터를 제품 양산 시 기반 데이터로 활용해 수요기업에서 요구한 성능 기준에 도달할 수 있는 제조 조건을 마련해 양산에 나서고자 한다.

대한폴리켐의 양산성능평가를 뒷받침하기 위해 (재)FITI시험연구원이 인프라 지원에 나섰다. FITI시험연구원은 밀도·강도·신장률 등 내구성 평가를 통한 공정 최적화 도출과 다양한 환경 노출을 통한 EPDM 폼 소재의 신뢰성 평가, 유해물질 방출량 분석을 통한 친환경성 평가 등을 통해 제품의 성능 개선 및 국제 규격에 대응을 도와주고 있다.

또한 EDPM 폼 소재를 구성하는 각각의 소재·부품에 대한 배치별 불량수준을 확보해 잠재적 고장원인 분석으로 양산제품 품질성능 확보를 위한 최적의 설계 조건 마련을 지원하고 있다. 수요기업에서는 제품 적용 결과에 대한 피드백을 제공하며 연구개발과 제품 양산 계획이 차질 없이 진행 될 수 있도록 힘써주고 있다.

수요기업의 요구를 만족시키기 위해 소통하고 협업하는 일에도 많은 비용과 시간이 요구된다. 하지만 이번 양산성능평가지원사업을 통해 과제비 지원과 공동연구 기회를 얻게 돼 대한폴리켐은 과제를 해결해 나가는데 있어 큰 도움을 받고 있다.

게다가 양상성능평가지원사업은 대한폴리켐이 EPDM 소재의 새로운 핵심 기술 확보로 회사의 경쟁력을 강화하는데 크게 기여하고 있다. 현재 공정상 에서는 회복성이 약한 제품만 생산이 가능했는데 이번 지원사업을 통해 수요기업의 성능 및 요구사항 물성에 대한 검증으로 회복성을 향상 시킨 기술 확보 및 제품 생산이 가능할 것으로 기대된다.

또한 전기자동차에 수요의 증가에 따른 전기자동차용 배터리 팩에 들어가는 가스켓 및 패드 등의 수요도 늘어날 것으로 예상되면서 세계 자동차용 고무 제품 시장은 2022년부터 2029년 까지 연평균 5.31%성장해 516억 달러 규모로 전망된다. 환경 규제에 대응해 기존 PVC 폼을 대체할 수 있는 친환경 소재로 EPDM 소재가 각광받으면서 관련 시장도 더욱 확대될 것을 기대된다. 이에 따른 국내외 시장에서 대한폴리켐의 입지 확대 및 매출 증대할 것으로 예상된다.

경기 침체로 재정적 부담이 심화 되는 상황에서 회사 경쟁력을 향상시키기 위해서는 끊임없는 연구 개발이 더 필요하다. 하지만 제품을 시험하고 평가할 장비 및 시설 투자 등이 힘든 중소기업은 신제품의 연구·개발 및 양산화가 매우 어려운 것이 현실이다.

그런데 이번 지원 사업을 통해 수요기업에서 요구하는 제품 개발에 성공할 수 있도록 재정 및 인프라 지원은 이번 사업의 가장 큰 수혜라고 생각한다고 대한폴리켐 관계자는 말했다. 앞으로 대한폴리켐은 계속해서 친환경 및 고성능 EPDM 폼을 개발해 혁신적인 기술을 바탕으로 글로벌 선도기업으로 도약할 수 있도록 노력할 계획이라고 덧붙였다.