경상국립대 김철환 환경재료과학과 교수.(사진=경상국립대 제공)

경상국립대학교는 농업생명과학대 환경재료과학과 김철환 교수가 산학연협력 선도대학 육성사업단(LINC 3.0)이 주관하는 2024년 산학공동기술과제의 일환으로 진행 중인 발포 종이 개발 관련 연구를 통해 종이 내부와 외부에 무수한 발포층을 형성해 충격흡수성능이 우수한 발포 종이 및 판지를 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.

종이 및 판지는 셀룰로오스계 섬유들로 만들어져 섬유들 간 수소결합으로 인해 매우 치밀한 구조를 형성하기 때문에 완충 성능을 부여하기 어려운 특성이 있다. 이에 따라 기존의 골판지나 펄프 몰드와 같은 완충 소재가 사용됐으나 이들 역시 발포 폴리스틸렌과 같은 충격 흡수 성능을 가지지 못하는 문제가 있었다.

또한 화장품이나 스낵류 포장 상자에 사용되는 고평량의 판지는 자체적으로 완충 성능이 없어 내부 제품 보호를 위해 플라스틱 기반의 난분해성 완충 소재를 별도로 사용해야 하는 어려움이 있었다.

김철환 교수는 이러한 문제를 해결하기 위해 셀룰로오스계 천연섬유로 만들어진 종이를 기재로 활용해 셀룰로오스 섬유 네트워크 내에 많은 발포 공기층을 형성하도록 탄화수소계 발포기체를 이용했다. 탄화수소계 발포제는 얇은 고분자 껍질로 둘러싸인 상태에서 셀룰로오스 섬유들과 함께 초지돼 종이의 건조 과정에서 최초 부피의 40-60배까지 팽창해 많은 공기층을 형성, 종이에 완충 공간을 부여한다.

김철환 교수는 발포 종이 제조 기술을 통해 과일 포장지, 종이컵 원지, 종이컵 홀더, 미끄럼 방지 컵 받침대, 단열 벽지, 절기 절연지, 버블랩 대체 포장지, 판지 및 골심지, 펄프 몰드 등과 같이 평량 35g/m²의 박엽지부터 평량 400g/m²의 판지에 이르기까지 다양한 지종에 적용할 수 있어 인쇄용지와 산업용지 시장 침체로 어려움을 겪고 있는 국내 제지업체에 새로운 블루칩으로 자리매김할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

발포 종이 개발에 도움을 준 KNS케미칼 신경식 대표는 “자사는 발포제의 시장 창출에 어려움을 겪고 있는 상황에서 김철환 교수의 아이디어를 통해 제지 분야에 진입할 수 있는 교두보를 마련했다”며 발포 종이 및 판지 개발을 통한 매출 신장의 기대감을 표명했다.

현재 김철환 교수팀은 발포 종이 및 판지 제조 관련 기술을 국내외에 특허출원했으며 진주특종제지를 비롯해 국내 제지업체와 기술이전 관련 협의를 진행 중이다.