폴리머 인사이트#18 접착제부터 신발까지! 널리 쓰이는 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)

우리 생활 속에서 널리 쓰이는 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)

에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)은 EVA로 주로 불리는데요. 우리 생활 속에서 여러 물품과 산업에 널리 쓰이는 소재입니다. 우리가 쉽게 구매하는 접착식 벽걸이(불로 녹여 붙이는 종류의 벽걸이)를 살펴보면, 뒷면에 붙은 하얀 젤 성분을 볼 수 있습니다. 이 젤에 불을 가하면 녹아서 말랑말랑해집니다. 이때 벽걸이를 벽에 붙이면 젤이 딱딱하게 굳으면서 벽에 고정됩니다. 이 젤의 주요 성분이 바로 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA), EVA입니다. 그 외에도 자동차 문에 붙이는 문콕 방지 패드, 신발 등에 쓰이고 있습니다.

그렇다면 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)은 어떤 소재일까요? 이름에서 짐작할 수 있듯이 에틸렌(Ethylene) 단량체와 초산비닐(Vinyl Acetate, VA) 단량체의 공중합체 즉, 두 단량체가 함께 중합되어 생산된 소재입니다.

초산비닐(Vinyl Acetate, VA)의 함량에 따라 투명성, 녹는 온도 등이 달라집니다. 초산비닐(Vinyl Acetate, VA)의 함량이 높다면? 생산된 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)의 녹는점이 낮아지고, 초산비닐의 함량이 높아질수록 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)은 더욱 투명해지고 마찰계수는 높아지며 경도는 낮아집니다.

에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)의 쓰임새

에틸렌(Ethylene) 단량체와 초산비닐(Vinyl Acetate, VA) 단량체의 공중합체로 생산된 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)은 그럼 어디에 주로 쓰일까요? 대표적인 예를 알아보겠습니다.

핫멜트 접착제

먼저, 핫멜트 접착제(Hot Melt Adhesive, HMA)입니다.

핫멜트 접착제(Hot Melt Adhesive, HMA)는 인체에 유해한 용제 없이 접착하는 친환경 소재라고 불리기도 합니다. 열을 가해 녹인 뒤 식히고 굳혀서 접착시키는 제품인데요. 핫멜트 접착제(Hot Melt Adhesive, HMA)는 다양한 원료를 사용해 만듭니다. 일반적으로 기본 중합체(Base Polymer), 점착부여 수지(Tackifier), 왁스(Wax), 소량의 첨가제를 더해 핫멜트 접착제(Hot Melt Adhesive, HMA)를 제조합니다. 기본 중합체(Base Polymer)는 기본 골격을 만듭니다. 핫멜트 접착제(Hot Melt Adhesive, HMA) 생산에는 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin Elastomer, POE)와 상기 무정형 폴리알파올레핀(Amorphous Polyalphaolefin, APAO), 스타이렌(Styrene)계 고무, 에폭시(Epoxy) 등 다양한 재료가 사용됩니다.

에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)은 핫멜트 접착제(Hot Melt Adhesive, HMA) 시장에서 가장 큰 점유율 차지합니다. 상대적으로 저렴하면서, 사용성이 좋고, 물성이 뛰어나기 때문입니다. 이렇게 생산된 핫멜트 접착제(Hot Melt Adhesive, HMA)는 박스 포장 시 테이핑하거나 접지 않고 바로 붙여주는 포장용에 쓰입니다. 또 교과서 등 책 제본, 가구 제작 시 목공용 접착제로 쓰입니다.

태양광 봉지재

최근 들어 관심이 높아지는 태양광 발전에도 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)이 사용됩니다.

2017년 태양광, 풍력, 수력 등 재생에너지는 전체 에너지 중 7.6%에 불과합니다. 정부는 3020 정책을 세워 이 비중을 2030년까지 20%로 끌어올린다고 목표를 세웠습니다. 재생에너지 중에서도 주로 풍력과 태양광에 투자할 예정입니다.

2015년 12월 유엔기후변화협약(UNFCCC) 당사국 총회에서 채택된 파리협정에 따라 2020년부터는 온실가스를 감축해야 합니다. 때문에 재생에너지로 전환은 필수가 되었습니다. 이런 흐름으로 인해 태양광 모듈은 우리 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있는 풍경이 되었습니다. 덕분에 태양광 모듈의 쓰이는 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)도 점점 그 수요가 늘고 있습니다.

에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)은 태양광 모듈에서 태양광 봉지재에 가장 많이 사용되는 원료입니다. 태양광 모듈은 태양광을 전기 에너지로 바꿔주는 역할을 합니다. 보통 태양광 모듈의 보증 기간은 20년 이상입니다. 태양광 모듈이 외부 노출에 잘 견딜 수 있도록 유리와 태양광 봉지재가 방어 역할을 합니다. 이 태양광 봉지재에 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)이 쓰입니다. 태양광 봉지재는 가능한 많은 빛을 투과시키도록 투명해야 하며, 접착성이 뛰어나 외부 공기와 수분을 차단할 수 있어야 합니다. 또한  UV안정제 등 첨가제와 상용성도 뛰어나야 합니다. 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)은 이런 특성에 적합한 소재로 태양광 모듈 봉지재의 주요 재료로 사용됩니다.

발포

에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 발포 제품은 우리 생활에서 두루 쓰입니다.

욕실화, 낚시 찌, 진동 방지 패드, 강이나 바다의 부표 등에 주요 소재로 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)이 사용됩니다. 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)은 무엇보다 첨가제와 믹스하기 쉽습니다. 신발에서 충격을 흡수해야 하는 중창(신발 바닥을 두껍게 하기 위해 안창과 겉창 사이에 샌드위치 형으로 삽입하는 창)에 주요 수지로 쓰입니다. 가볍지만 충격 흡수가 필요한 제품에 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 발포 제품이 두루 쓰이는 까닭입니다.

필름

농가에서 사용하는 비닐하우스의 필름은 대부분 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)층을 갖는 멀티 레이어 필름입니다.

이 필름은 보통 3개의 레이어로 구성되어 있습니다. 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)는 중층, 내층을 구성합니다. 또 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 필름은 육류나 채소 포장을 하는 식품용 다층 필름의 중간층(Interlayer)로 쓰입니다. 책의 외장재나 광고용 프린팅 외부코팅에도 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 필름이 중간층(Interlaye)으로 쓰입니다. 유리가 파손되면서 일어날 수 있는 2차 피해를 막기 위해, 유리 사이에 폴리머 시트(Polymer Sheet)를 넣어 생산하는 안전유리에도 쓰입니다.

그 외에도 향을 내는 액상 성분을 잘 흡수하고 천천히 방출시키기에 차량용 방향제에도 쓰이며, 치아의 마우스 피스에도 쓰입니다. 원유 운반 과정에서 발생되는 원유 정체 현상을 막아주는 첨가제, 자동차 구조체 안에 진동 방지재 등으로도 쓰입니다.

에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)의 성장 가능성

이제까지 살펴본 것처럼 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)은 작은 생활 소품을 비롯해, 태양광 모듈, 자동차 구조체 안의 진동 방지재 등 다양한 곳에서 널리 쓰이고 있습니다.

이는 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)에서 초산비닐(Vinyl Acetate, VA)의 함량에 따라 물성과 특성이 다양해지기 때문입니다.

앞으로 더 많은 용도에 적용되도록 지금도 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)에 대한 연구가 활발하게 진행 중입니다. 연구 결과에 따라 더욱 다양한 곳에 쓰임이 늘어나리라 기대됩니다. 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 수요 또한 그에 발맞춰 늘어나지 않을까요?

내용 출처 : LG화학 테크센터 <폴리머 인사이트> 2018 겨울호 P.28 ‘EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 특성과 다양한 활용’