지난 2004년 창립된 한국폴리우레탄학회(회장 김정현)은 폴리우레탄산업의 성장과 함께 학문적 측면에서 균형잡힌 발전을 도모하고 있다. 학계의 인재발굴 및 학술기반 강화의 일환으로 지난 2월5~6일 이틀간 '2026년 동계 기술강좌 및 총회'를 개최했다.

 

이날 행사 초청강연으로 △폴리올의 종류 및 제조(백준현 숙명여대 교수) △폴리우레탄의 응용(오정석 경상국립대 교수) △경질폴리우레탄폼 단열재의 장기 열성능 평가방법(김진희 국립공주대 교수) △CASE 기초 응용 사례(이정삼 샘케미칼 대표) △이소시아네이트 종류 및 제조(김은규 금호미쓰이화학 책임연구원) 등이 진행됐다.

 

 

김정현 폴리우레탄학회 회장은 개회사를 통해 “연차가 낮은 신입사원이나 업계에 막 입문한 분들이 기초적인 걸 배울 수 있도록 강연을 구성했다”라며 “이틀 동안 많은 정보와 지식을 얻어가는 시간이 되길 바라며 향후 하계에 진행되는 학회의 경우 2박3일로 구성해 학회 겸 여행처럼 계획하고 있으니 많은 관심 부탁드린다”고 밝혔다. 

 

“폴리우레탄 응용·복합화 전략 제시”

오정석 경상국립대학교 공과대학 나노신소재융합공학과 교수는 폴리우레탄(PU) 응용을 주제로 발표했다.

 

오 교수는 “폴리우레탄은 단독으로 쓰이는 재료가 아니라 필러, 섬유, 충전제 등과 결합해 성능을 설계하는 시스템 소재”라며 “최근 고압 발포 공정에서도 필러 적용이 가능해지면서 복합체 기반 성능 개선과 원가 절감을 동시에 노리는 연구가 활발해지고 있다”고 설명했다.

 

폴리우레탄은 △자동차 시트 △흡·차음재 △충돌 에너지 흡수 부품 △건축 단열재를 비롯해 △코팅 △실란트 △엘라스토머 등 다양한 산업분야에서 핵심소재로 활용되고 있다. 특히 자동차분야에서는 △시트쿠션 △백폼 △볼스터 △헤드레스트 등 뿐만 아니라 △크래시 패드 △대시 패널 △엔진룸 차음·흡음 부품 등 적용범위가 넓으며, 부위별 요구성능에 따라 △압축 특성 △내구성 △흡음 성능 등을 정밀하게 설계하는 것이 중요하다.

 

최근 기후변화 대응과 함께 바이오소재에 대한 산업적 요구가 확대되고 있다고 언급한 오 교수는 “현재 바이오 폴리우레탄은 이소시아네이트의 구조적 한계로 인해 완전한 바이오화가 쉽지 않은 상황”이라며 “현실적으로는 바이오 폴리올을 기존 석유계 폴리올과 혼합 적용하는 방식이 주를 이루고 있다”고 설명했다.

 

△대두유 △피마자유 △해바라기유 △아이소소바이드 등 다양한 바이오 원료가 연구되고 있으며 해바라기유기반 소재는 변색이 적어 코팅이나 인조가죽 등 외관품질이 중요한 분야에 적합하다.

 

오 교수는 바이오 폐자원의 활용 가능성도 소개했다. 커피 찌꺼기를 활용해 제조한 바이오 폴리올을 폴리우레탄 폼에 적용한 결과, 흡음성능과 압축물성에서 기존 소재와 동등하거나 일부 우수한 특성을 보였다. 또한 제지공정 부산물인 리그닌을 탄화해 폴리우레탄 복합체에 적용한 사례에서는 자동차 실내 공기질 규제 물질인 아크롤레인의 흡착효과가 약 50% 감소했다. 

 

복합체 연구동향과 관련해서는 셀룰로오스 나노파이버(CNF)와 셀룰로오스 나노크리스탈(CNC) 기반 △폴리우레탄 복합체 △고체 바이오매스 및 재(ash)를 활용한 충전제 연구가 활발히 진행되고 있다. 이중 CNF 기반 복합체는 기계적·열적 특성 향상 측면에서 상대적으로 우수한 성능을 보이고 있다. 

 

탄소계 충전제에 대해서도 언급했다. 카본블랙은 여전히 기계적 강도와 전기적 특성 개선에 효과적인 충전제로 활용되고 있으며 탄소나노튜브(CNT)는 인장강도와 전도성 향상에 기여하고 있다. 그래핀과 산화그래핀(GO)의 경우 소량 첨가만으로도 성능 개선효과가 크지만, 비용문제로 인해 현재는 고성능 구조재나 항공우주 등 특수분야 중심으로 적용이 이뤄지고 있다.

 

오 교수는 △점토 △나노 실리카 △바이오 실리카 △금속 나노입자 등 다양한 무기 충전제 기반 폴리우레탄 복합체 연구도 함께 소개했다. 점토 기반 복합체는 가스 차단성 향상에 유리하지만 냄새와 색상문제로 내장재 적용에는 한계가 있으며 실리카와 금속 나노입자는 열 안정성, 항균성 등 기능성 부여 측면에서 의미 있는 성과가 보고되고 있다.

 

오 교수는 “폴리우레탄의 미래는 단순한 바이오화가 아니라 바이오 소재와 복합체 기술을 어떻게 정교하게 결합하느냐에 달려 있다”라며 “레시피 조정과 충전제 설계를 통해 성능과 친환경성을 동시에 만족시키는 방향이 산업 경쟁력을 좌우할 것”이라고 강조했다.

 

“단열재 장기열성능 평가방법 재검토 시급”
김진희 국립공주대학교 그린에너지기술연구소 교수는 경질 폴리우레탄(PUR)·폴리이소시아누레이트(PIR) 등 고성능 단열재의 장기 열성능 평가체계가 국내 제도 변화와 함께 재검토돼야 한다고 강조했다.

 

김 교수는 “2008년 물류창고화재를 계기로 국내 건축분야의 화재안전기준은 지속적으로 강화돼 왔으며 현재는 내부마감뿐만 아니라 △외장재 △복합자재 등에 대해서도 실대형 화재시험을 요구하는 수준에 이르렀다”고 설명했다.

 

화재안전기준 강화는 단열재산업 전반의 구조적 변화를 이끄는 계기가 됐다. 특히 2018년 단열성능기준의 전면 개편 이후 중부지역 외벽 기준 열관류율이 0.25W/m²·K 이하로 강화되면서 기존 EPS 중심의 단열재시장은 △PUR △PIR △PF(페놀폼) △XPS 등 고성능·준불연 단열재 중심으로 빠르게 재편됐다. 이에 따라 고성능 단열재가 실제 사용조건에서도 장기적으로 성능을 유지할 수 있는지가 산업 전반의 핵심 쟁점으로 부상했다.

 

김 교수는 이러한 논의의 중심에 KS M ISO 4898 개정이 있다고 짚었다. 지난 2023~2024년 개정을 통해 기존 KS 3808·3809 체계는 폐지되고 단열재 평가는 재료 중심 규격에서 성능 기반 통합 규격으로 전환됐다. 열전도율·밀도·압축강도와 같은 단편적 지표를 넘어 △장기 열성능 △내구성 △화재성능 △환경·유해가스 방출 등까지 포함하는 평가체계로 확장됐다.

 

이 과정에서 가장 큰 변화는 분류 기준의 전환이다. 기존에는 밀도가 단열재 성능분류의 핵심 기준이었으나 개정 이후 밀도는 참고 정보로만 활용되고 △열전도율 △기계적 성능 △화재성능 등을 종합적으로 반영하는 성능 중심 분류체계가 도입됐다. 시험방법 역시 국내 KS 중심에서 ISO 국제표준 인용으로 전환됐다.

 

문제는 장기 열성능 평가방식이다. 현재 KS M ISO 4898은 장기 열성능 평가를 ISO 11561 시험법에 의존하고 있다. ISO 11561은 단열재를 슬라이싱(slicing)해 얇은 시편으로 만든 뒤, 가스확산에 따른 열저항 변화를 시간-두께 스케일링 모델로 예측하는 방식이다.

 

김 교수는 “이 방법은 본래 표면처리가 없는 균질재료를 대상으로 개발된 시험법”이라며 “면재(facing)를 갖는 PUR·PIR·PF와 같은 복합 단열재에는 구조적으로 한계가 있다”고 지적했다.

 

슬라이싱과정에서 셀 구조가 파괴되며 발포가스가 급격히 손실된다. 이는 실제 사용환경보다 훨씬 가혹한 조건을 인위적으로 만들어 장기 열성능 저하를 과대 평가할 수 있다. 실제 ISO 11561 표준 서문에서도 면재를 가진 복합 제품의 경우 코어폼 단독 재료보다 가속 노화가 느리게 진행될 수 있음을 명시하고 있다.

 

이에 비해 유럽은 제품 특성을 반영한 별도 표준을 운영하고 있다. PUR 제품에는 EN 13165, PF 제품에는 EN 13166을 적용해, 제품 전체를 대상으로 한 가속 노화시험을 수행한다.

 

EN 13165는 70℃ 조건에서 175일간 열 가속 노화를 진행한 뒤 열전도율을 측정하고 발포가스 종류와 면재 특성에 따라 안전 증분(safety increment) 또는 고정 증분(fixed increment)을 더해 장기 열성능을 산정한다.

 

김 교수는 “EN방식은 슬라이싱없이 실제 제품을 그대로 시험하며 발포제 종류와 확산 차단형·확산 개방형 면재 특성을 명확히 구분해 평가한다는 점에서 현실성이 높다”라며 “특히 알루미늄 포일 등 확산 차단형 면재를 적용한 제품의 경우 175일 시험 대신 21일 단기 시험과 고정 증분 적용만으로도 보수적인 장기 성능평가가 가능하다”고 말했다.

 

김 교수 연구팀은 최근 2년간 △EPS △XPS △PUR △PF 단열재를 대상으로 ISO 11561과 EN 13165 시험을 비교 수행했으며 이번 발표에서는 PUR 7개 제품결과를 공개했다. 그 결과 ISO 11561 슬라이싱 방식은 초기대비 평균 약 22%의 열전도율 증가를 보인 반면, EN 13165 가속 노화 방식은 평균 약 15% 증가에 그쳤다. 제품별로는 ISO 방식이 EN 방식대비 최대 2배 가까이 과대 평가되는 사례도 확인됐다.

 

김 교수는 “두 시험법 간 증가율 차이를 상대적으로 환산하면 약 47% 수준으로 슬라이싱 방식이 실제 제품의 가속 노화 거동을 상당히 과도하게 평가하고 있음을 의미한다”라며 “이는 고성능 단열재의 장기성능을 실제보다 불리하게 산정할 가능성이 있다”고 경고했다.

 

이어 “KS M ISO 4898 개정으로 단열재평가는 재료 중심에서 성능기반 체계로 전환됐지만 장기 열성능평가에 ISO 11561을 단일 적용하는 것은 PUR·PF 등 복합 단열재의 특성을 충분히 반영하지 못하는 구조적 한계가 있다”라며 “발포가스와 면재 특성을 고려한 EN 13165 기반 평가방법을 병행하거나 도입하는 것이 고성능 단열재의 신뢰성 있는 성능평가와 합리적인 설계기준 수립을 위해 필요하다”고 강조했다.

 

 

이어진 총회에서는 학회 총무이사를 맡고 있는 송창식 성균관대 교수가 학회의 예산집행현황과 향후 학회 추진 행사에 대해 간략하게 소개했다.

 

송 총무이사는 “학회에서 발행하고 있는 ‘폴리우레탄’이라는 제목의 학회지가 발행된지 꽤 오래 지나 해당 내용을 현행화하고 새로운 내용을 보강해 각 챕터마다 여러 집필진을 모셔서 새롭게 업데이트하는 과정을 거쳤다”라며 “논문 집필이 이제 완료가 됐으며 현재 인용 논문 그림 등과 같은 저작권 때문에 변형 및 수정작업을 진행하고 있다”고 밝혔다.

 

이어 “그림과 사진 등 고해상도 작업을 완료해 최종적으로 9월 하계 학술발표에 맞춰 출간할 예정”이며 “오는 9월9일부터 11일까지 2박3일 일정으로 금호통영마리나에서 하계 특수 발표회를 개최할 예정이니 많은 관심과 참여 부탁한다”고 덧붙였다.

 

이어 폴리우레탄학회 감사를 맡고 있는 백준현 숙명여대 교수가 나와 “한국폴리우레탄학회의 2025년 1월1일부터 2025년 12월30일 종료되는 회계연도에 업무집행 내용과 회계 수입과 지출에 관한 재산 증빙 서류와 첨부를 일반적인 감사기준에 따라 감사를 실시했다”라며 “감사결과, 업무 집행 내용과 계산서의 각항은 정확했으며 회계처리는 적정했다”고 밝혔다.