한국금형비전포럼 2025에서 기존 한계를 극복하는 발포기술 제시!!!

지구 온난화 대응을 위한 환경 규제가 강화되고, 전기차(EV) 전환이 가속화되면서 글로벌 자동차 산업은 ‘경량화’라는 필수 과제에 직면했다. 차량 중량을 줄이는 것은 곧 전비 향상과 주행거리 확보로 직결돼 전기차 경쟁력의 핵심이 된다. 내연기관차의 퇴조와 전기차의 부상은 단순한 기술 진보를 넘어 산업 전반의 지속가능한 전환을 요구하고 있으며, 이에 따라 사출성형 업계도 친환경 소재 개발, 경량화 공법, 생산성 향상을 위한 공정 혁신 등 다각적인 기술개발에 나서고 있다.

LS엠트론은 ‘한국금형비전포럼 2025’에서 초미세 물리 발포 사출성형 기술을 선보이며, 기존 사출성형 공정의 기술적 한계를 뛰어넘는 새로운 패러다임을 제시했다.

<'한국금형비전포럼 2025' 전경>

급변하는 제조 환경 속 금형 산업의 미래를 조망하다

산업통상자원부 인가 사단법인 한국금형기술사회가 지난 5월 9일(금) 수원컨벤션센터에서 ‘제28회 한국금형비전포럼 2025’를 전격 개최했다. 한국금형비전포럼은 국내 금형 산업의 현재를 진단하고 미래 전략을 모색하는 자리로, 국내 금형인들 간의 상호교류의 장을 형성하고, 수준 높은 금형 지식을 공유하기 위해 마련됐다. 특히, 금형 기술사의 정책강연과, 세미나 등이 개최돼 다양한 볼거리와 최신 기술을 소개했다.

이날 행사에는 550여 명의 금형·사출·플라스틱 관련 산·학·연 관계자들이 참석해 AI와 스마트팩토리 기술의 접목 사례와 금형 관련 업체의 실무기술이 녹아있는 최신 금형·사출성형 기술 등을 소개하며 제조 환경 변화 속 새로운 도약을 위한 해법을 논의했다.

이번 포럼은 한국금형기술사회 장준수 회장의 개회사를 시작으로 기조연설과 정책강연, 기술발표와 금형 기술 세미나, 전시회 등이 진행됐다.

이와 함께 행사장 외부에서는 국내 주요 금형·사출 관련 기업들이 참가한 홍보부스가 운영됐으며, 기업들은 자사의 최신 기술과 제품을 선보이며 참관객들의 이목을 끌었다. 특히 LS엠트론은 다색 사출, 발포 등 특수 공법과 AI 기술이 적용된 사출성형기를 소개하며 큰 관심을 모았다. 또한 LS엠트론은 ‘물리발포 사출성형 특성과 기술적 한계 극복’을 주제로 기술 세미나를 개최해 발포 기술의 응용 가능성과 경쟁력을 집중 조명했다.

<'한국금형비전포럼 2025'에 참가한 LS엠트론의 홍보부스>

LS엠트론, 초미세 물리 발포 사출성형 기술로 사출 공정의 한계를 뛰어넘다

물리 발포 사출성형은 이산화탄소(CO₂)나 질소(N₂)와 같은 가스를 액상 수지에 용해시킨 후, 압력 변화를 통해 발포 셀을 형성하는 첨단 기술이다. 이 기술은 ▲제품 경량화 ▲원가 절감 ▲수축 현상 개선 ▲생산 효율성 향상 등의 이점을 갖는다. 그러나 기존의 발포 사출성형은 강도 저하, 표면 품질 저하 등의 한계로 인해 고품질 외장재 적용에 제약이 있었다.

이에 LS엠트론은 오랜 연구개발 끝에 이러한 단점을 극복할 수 있는 고유의 기술 노하우를 확보했다. 특히 LS엠트론 사출연구소 전주형 선임연구원은 ‘물리 발포 사출성형의 이론과 실제’ 세미나를 통해 자사만의 차별화된 발포 제어 기술과 설계 최적화 방안을 공개하며, 업계 관계자들의 이목을 집중시켰다.

<전주형 선임연구원이 '물리발포 사출성형 특성과 기술적 한계 극복'을 주제로 세미나를 실시했다>

전주형 선임연구원은 특정 온도와 압력에서 나타나는 ‘초임계 상태’의 가스를 활용해 플라스틱 수지 내 가스를 더욱 효과적으로 용해시키고, 발포 셀의 크기를 정밀하게 제어하는 LS엠트론만의 고도화된 물리 발포 기술을 선보였다. 이를 통해 제품 표면에 고르게 스킨층을 형성함으로써, 기계적 강도 저하를 최소화하는 데 성공했다.

기존 물리 발포 성형 기술은 기포의 크기가 크고 불균일해 제품의 인장 강도, 충격 강도, 굽힘 강도, 피로도 등을 저하시킨다는 한계를 지녔다. 이로 인해 제품은 쉽게 파손됐으며, 기포 노출을 방지하기 위해 단면을 두껍게 설계해야 하는 구조적 제약도 있었다.

Trexel(트렉셀)社의 MuCell® 기술은 이러한 문제점을 극복한 고도화된 솔루션이다. LS엠트론은 Trexel과 함께 기술개발 협력을 통해 제품의 경량화와 품질을 모두 잡을 수 있는 뛰어난 기술을 도입함으로써 고객의 생산성 향상 및 원가 절감에 크게 기여하고 있다.

MuCell®은 초임계 상태의 N₂나 CO₂를 사출 실린더에 직접 주입해 초미세 기포를 형성함으로써, 사출품의 밀도를 효과적으로 낮춘다. 최적 설계를 통해 원재료 비용은 최대 20%, 제품 중량은 약 30%까지 절감할 수 있으며, 이는 경량화가 핵심 과제인 전기차 등 산업에서 높은 효율성을 발휘한다.

또한, 기존 공정에서 필수적으로 필요했던 보압 단계를 발포 과정으로 대체함으로써 사출 시 가해지는 응력을 감소시키고, 치수 안정성을 확보했다. 이에 따라 사이클 타임도 25~50%까지 단축되며, 생산성 향상과 비용 절감이라는 두 가지 목표를 동시에 달성할 수 있게 됐다.

스킨층 두께는 금형 온도, 수지 충진 속도, 가스 주입량 등 다양한 변수 조절을 통해 제품의 요구 물성을 충실히 구현할 수 있다. 여기에 가스 카운터 프레셔(Gas Counter Pressure), 금형 표면 온도 제어, 코어백(Core-Back) 및 코인젝션(Co-Injection) 기술 등을 접목해 은줄과 같은 표면 결함을 방지하고, 물리 발포 성형 기술의 적용 범위를 내장재에서 외장재로까지 확장시켰다.

환경적 측면에서도 LS엠트론의 기술은 주목할 만하다. 기존의 가스성형 및 화학 발포 공정은 인체에 유해한 가스를 배출하거나 박막 제품 적용이 어렵고, 재활용이 불가능한 경우가 많았다. 반면 LS엠트론의 초미세 물리 발포 성형은 무독성·무가연성의 질소 및 이산화탄소를 사용해 인체에 무해하며, 재활용 수지도 적용 가능해 친환경 공정으로 각광받고 있다.

<발포 공법의 한계를 극복하는 초임계 물리 발포 성형 공법을 설명하고 있는 전주형 선임연구원>

전주형 선임연구원은 “물리 발포 성형 기술은 유해가스를 배출하지 않는 친환경 공정일 뿐 아니라, 재활용 수지를 사용할 수 있다는 점에서 지속 가능한 플라스틱 산업의 미래를 여는 핵심 기술”이라고 강조했다.

LS엠트론은 이미 해당 기술을 가전제품과 자동차 부품 등 다양한 산업 분야에 성공적으로 적용해 왔으며, 이를 통해 시장에서의 신뢰를 꾸준히 확보해 나가고 있다. 특히 전기차의 확산과 함께 차량 경량화가 산업 전반의 핵심 화두로 떠오른 만큼, 물리 발포 성형 기술의 산업적 가치와 중요성은 더욱 커지고 있다.

향후 LS엠트론은 지속적인 연구개발(R&D)을 통해 기술 고도화와 비용 효율성 개선을 동시에 추진하며, 시장 경쟁력을 한층 강화할 계획이다. 또한 기존 사출성형 설비의 대규모 개조 없이도 기술 도입이 가능하도록 맞춤형 솔루션을 제공하고, 고객 컨설팅과 시사출 지원 등 진입 장벽을 낮추는 전략을 바탕으로 기술 보급을 확대해 나갈 방침이다.

[INTERVIEW] LS엠트론 사출연구소 전주형 선임연구원

LS엠트론 기술세미나를 발표한 전주형 선임연구원은 아주대학교 기계공학과 박사 졸업 후 LS엠트론 사출연구소 가소화파트에서 근무하며 사출성형의 핵심인 수지 응용 및 사출 관련 부품 등을 연구하며 사출성형기 개발에 힘쓰고 있다.

<LS엠트론 사출연구소 가소화파트 전주형 선임연구원>

Q. 최근 사출성형 업계의 기술 동향은 어떤가요?

A. 과거에는 특정 제품에 제한적으로 사용됐던 물리 발포 기술이 발포 자체에 대한 이해도 증가와 기술 발전으로 외관품, 수축 문제 해결 등 다양한 분야로 확대 적용되는 추세입니다. 최근 자동차 산업을 중심으로 한 경량화가 플라스틱 산업의 주된 트렌드로 자리 잡고 있는데, 그 중 물리 발포 사출성형은 제품 경량화(약 30% 절감) 효과가 뛰어나 주목받고 있습니다. 또한 중량 감소뿐만 아니라 보압 공정을 발포로 대체함으로써 공정과 사이클 타임을 단축할 수 있어 비용 절감 및 효율성 향상 등 부가적인 효과에 대한 관심이 높아지고 있습니다.

Q. LS엠트론의 물리 발포 기술은 기존 발포 사출 방식과 어떤 차이가 있나요?

A. 화학 발포 성형은 발포제를 드라이 블렌드 방식으로 혼합하거나, 발포제가 미리 혼입된 수지를 활용해 사출하는 방식입니다. 단열성과 차음성 향상, 경량화 효과는 물론, 기존 사출성형기에서도 적용이 가능하다는 장점이 있습니다. 하지만 성형 과정에서 환경 유해 가스가 발생하며, 박막 제품에는 적용이 어렵고, 발포로 인한 싱크 현상으로 인해 외관 품질이 중요한 부품에는 부적합해요. 또한 발포 특성상 성형 사이클이 길어지는 단점도 존재합니다.

이에 비해, Trexel社의 초미세 물리 발포 성형 MuCell® 공법은 기존 발포 성형의 한계를 뛰어넘는 혁신적 기술로 주목받고 있습니다. 이 공법은 인체에 무해하며, 에너지 소비를 절감하고, 사이클 타임을 대폭 단축할 수 있습니다. 원재료의 흐름성이 향상돼 사출 압력이 줄고, 형체력이 낮아도 생산이 가능해 보다 효율적인 사출기 선택이 가능하죠.

MuCell®은 박막부터 박육 제품까지 폭넓은 적용이 가능하며, 1:1 실두께에서도 리브 구조 구현이 가능합니다. 이를 통해 금형 사이즈를 합리적으로 설계할 수 있고, 강성 확보는 물론 친환경 재료 사용까지 가능해 지속가능한 성형 공법으로 평가받고 있습니다.

특히, 기포로 인한 표면 불량을 효과적으로 개선해, 내장재를 넘어 외장재 수준의 외관 품질도 확보할 수 있다는 점이 큰 특징입니다. MuCell®은 화학 발포의 기술적 한계를 극복하고, 중량 절감 및 원재료 비용 절감이라는 성과를 실현하는 차세대 사출성형 기술로 자리매김하고 있습니다.

Q. 이번 기술 세미나를 통해 강조하고자 한 핵심 메시지가 있나요?

A. 발포 성형 공법은 그동안 뛰어난 장점에도 불구하고 가스 자국으로 인한 표면 품질 문제로 외관품에는 사용이 어렵다고 받아들여져 왔습니다. 그러나 이번 기술 세미나를 통해 발포 성형의 한계를 극복하고 물리 발포의 잠재력을 최대한 활용하기 위해서는 단순히 발포를 적용하는 것이 아니라, 그 원리를 정확히 이해하고 최적의 조건을 조성하는 것이 중요하다는 것을 말하고 싶었어요. LS엠트론은 기존의 기술적 한계를 극복하고 시장 파이를 확대할 계획입니다.

Q. 실제 산업 현장에서의 대표적인 적용 사례를 소개해줄 수 있나요?

A. MuCell®은 경량화와 비용절감, 불량률 저감, 사이클 타임의 단축 등 다양한 장점을 인정받아 현재 자동차, 가전제품, 의료기기, 포장 및 생활용품에 적용되고 있습니다. 모든 사례를 다 소개할 수는 없지만 대표적인 예를 들자면, 발포 전용 금형 설계를 통해 기존 대비 두 배 이상의 발포율을 달성하고 중량을 30% 절감한 가전제품 사례가 있어요. 시스템 에어컨 외장품에 물리 발포 기술을 적용해 표면 문제를 개선하고 단열 효과를 통해 비용을 절감한 사례도 존재합니다.

또한, D사의 경우 동사의 WIZ900에 MuCell®을 적용해 중량을 감량하고 불량률을 줄였으며, 세탁기 커버 플레이트를 제조하는 A사에서는 사출표면의 프리미엄 품질을 구현하고 원료와 무게를 대폭 저감하고, 사이클 타임을 감축한 사례도 존재합니다.

LS엠트론은 자동차 경량화 및 재활용 용이성을 입증해 현대자동차와 MOU를 체결하고 차세대 물리 발포 기술 개발을 진행하고 있으며, 자동차 내장 부품뿐만 아니라 외장재 적용에도 박차를 가하고 있어요. 재활용 수지 사용 시 발생할 수 있는 편차 문제 보완에도 효과적이죠. 자동차 공조 부품, 보일러 및 에어컨 공조 부품, 의료기기 등 다양한 산업 분야로 적용이 확대되고 있으며, 나이키 등 신발 업계에서도 많은 상담이 이루어지고 있습니다. LG전자와는 5~6년 전부터 물리 발포 기술 도입을 적극적으로 진행 중인 상황입니다.

 Q. 외관 불량 등 발포 성형이 외장재에 적용되기 어려웠던 점은 어떻게 극복하셨나요?

A. 기존 발포 성형은 성형 시 금형 선단부에서 급격한 발포가 발생하며, 그로 인한 유동 흔적(은줄)이 제품 표면에 나타나는 문제가 존재했습니다. 이러한 특성은 외장재 등 고급 외관 품질이 요구되는 부품에는 치명적인 제약으로 작용해왔죠.

LS엠트론은 이러한 문제를 해결하기 위해 *RHCM(Rapid Heat Cycle Molding) ,*가스 카운터프레셔(Counter Pressure), *코어백(Core-Back), *코인젝션(Co-Injection) 등 다각적인 기술을 활용해 발포 성형 특유의 단점을 극복하고 있습니다.

뿐만 아니라 재활용 수지를 활용한 내장재 성형 및 도그하우스 구조와 같은 복수의 후가공 공정을 단일 사출로 통합하는 방식 등, 공정 효율화 및 사이클 타임 단축 측면에서도 실질적인 경쟁력을 확보하고 있습니다. 이를 통해 LS엠트론은 고객 맞춤형 최적 솔루션을 제공하며, 지속 가능한 사출성형 기술의 새로운 표준을 제시하고 있습니다.

*코어백(Core-back) : 금형 캐비티 내에 물리발포체가 용해한 용융 수지를 풀팩의 상태에서 사출 충전, 캐비티 내의 수지가 식어 소정의 점도 범위가 될 때에 금형의 일부를 가동시키고 캐비티 용적을 확장시킴으로써 수지압을 저하시켜 수지를 발포시키는 기술

*RHCM(Rapid Heat Cycle Molding) : 금형 표면의 열전달 조건을 조절해 스킨층 형성을 지연시키거나 얇게 형성시켜 표면 불량을 감소시키는 금형 표면 열전달 제어기술

*카운터프레셔(Counter Pressure) : 금형 내부에 역압을 가해 충진 중 발포를 억제하고, 원하는 시점에 압력을 해제해 내부에만 발포를 유도하는 기술

*코인젝션(Co-Injection) : 스킨층(고상)과 코어층(발포)을 이중으로 사출하는 기술

Q. 향후 발포 기술 개발과 확산을 위한 LS엠트론의 전략이 있나요?

A. LS엠트론은 물리 발포 분야에 많은 투자를 진행하고 있으며, 시장 확대를 목표로 성능 저하 없이 비용을 획기적으로 낮추는 기술 개발에 집중하고 있습니다. 물리 발포의 다양한 이점에도 불구하고 높은 비용으로 인해 도입이 망설여지는 시장의 어려움을 해소하기 위해, 비용 효율적인 기술 개발에 매진하고 있으며, 올해 말에는 가격 경쟁력을 갖춘 새로운 솔루션을 공개할 예정입니다.

Q. 전시회(KOPLAS, NPE 등)나 글로벌 시장에선 어떻게 활용될 예정인가요?

A. LS엠트론은 MuCell® 기술을 중심으로 글로벌 시장에서도 적극적인 전시와 홍보 활동을 펼치고 있습니다. 최근에는 ‘NPE 2024’에 참가했고, 북미 최대 의료기기 전시회인 ‘MD&M West 2025’, 중남미 최대 플라스틱 전시회인 ‘Plastimagen 2025’에도 참여해 북미 및 멕시코 시장에서 MuCell®의 기술력을 소개했습니다.

유럽의 경우 물리 발포 기술을 포함해 선진 사출성형 기술이 도입되는 추세이지만, 생각보다 미국 시장의 경우 일반적인 사출공법을 주로 사용하고 있어 향후 동사의 초미세 물리 발포 성형공법을 소개하며 동사의 차별화된 기술력을 바탕으로 적극적인 시장 공략에 나설 계획입니다.

Q. LS엠트론은 물리 발포 기술 확산을 위해 어떤 활동을 하고 있나요?

A. LS엠트론의 물리 발포 기술은 기존 사출기의 큰 구조 변경 없이 스크류 바 및 가소화 부품 교체만으로 적용 가능해 전용 사출기 구매 부담을 줄여줍니다. the ONE* 프리미엄 기종이 아니더라도 고객의 제품 특성 및 요구에 맞춰 물리 발포 도입을 위한 가스 주입구 및 스크류 설계를 유연하게 변경하며, 금형, 부대설비에서 기계까지 ‘발포성형을 위한 One stop solution’을 제공하고 있습니다.

뿐만 아니라 LS엠트론은 동사의 미세 물리 발포 공법을 도입을 희망하는 고객에게 기술 설명, 제품 적용 가능성 컨설팅, 전문적인 해석, 테스트 랩에서의 시사출 및 성능 평가 등 LS엠트론만의 축적된 노하우와 경험을 통해 발포성형의 최적화된 전방위적인 토털 솔루션을 제시해 더욱 향상된 생산성을 제공하고 있습니다.

Q. LS엠트론의 향후 계획에 대해서 말씀해주세요.

A. LS엠트론이 추구하는 방향은 단순한 사출기 제조를 넘어 고객의 ‘혁신 파트너’로 자리매김하는 것입니다. 우리는 기술 개발의 최종 목표를 ‘사출성형기 제조’가 아닌, 고객의 문제 해결과 생산성 혁신에 가치를 두고 있습니다.

특히 미세 물리 발포 기술과 같은 차세대 공정은 단순히 신기술을 제안하는 것을 넘어, 고객의 제조 환경을 근본적으로 개선하고 지속 가능한 경쟁력을 갖출 수 있도록 지원하는 핵심 도구가 되어야 한다고 생각합니다.

앞으로도 LS엠트론은 ‘기술을 넘어, 고객 혁신의 동반자’라는 신념으로 고객과 함께 더 나은 미래를 만들어가는 사출성형 업계의 진정한 파트너가 되겠습니다.

LS엠트론 전주형 선임연구원의 발표와 인터뷰를 통해 물리 발포 사출성형은 중량 감소, 수축 문제 해결, 재료 점도 감소 등 다양한 장점을 가지며, LS엠트론의 지속적인 연구 개발과 기술 혁신을 통해 기존의 기술적 한계를 극복하고 적용 분야를 넓혀가고 있음을 확인할 수 있다. 특히, 최근 주된 흐름인 제품 경량화 및 친환경 니즈에 부합하며 비용 효율성을 높이기 위한 노력은 물리 발포 기술의 시장 확대를 가속화할 것으로 기대된다.

■ 문의: LS엠트론㈜ 사출사업부 공식 홈페이지:www.lsinjection.com

* 출처. 산업포탈 여기에 https://yeogie.com