<소재·부품·장비 양산성능평가지원사업 우수 사례> ⑩㈜알토켐

통기성이 우수한 경량 복합소재 개발부터

의료용 캐스팅 테이프 양산까지

▲ 알토켐이 개발한 정형외과용 합성 캐스팅 테이프 ‘ALTOCAST™’는 다채로운 색상 옵션으로 제공된다.

■석고붕대 대체, 편리함 자랑 캐스팅 테이프

(주)알토켐은 2002년 산업용 접착제 및 의료용품 전문 제조업체로, 매년 꾸준한 성장을 거듭하며 정형외과용 합성 캐스팅 테이프 및 부목 제조에서 탁월한 기술력을 인정받고 있는 회사다. 알토켐은 고분자 화합물의 컴파운딩 기반기술을 바탕으로 코팅 및 점착제, 에폭시 수지 등의 소재 솔루션과 함께 정형외과용 합성 캐스팅 테이프 및 부목을 오랫동안 제조해온 노하우를 바탕으로 설비 및 원·부재료도 공급하고 있다.

알토켐은 기업 부설연구소를 설립하고 새로운 제품 개발을 위한 연구개발과 설비에 지속적으로 투자해 왔다. 그 결과, 알토켐은 독자적인 물성을 가진 제품을 개발하며 8건의 특허를 보유하게 됐고, 이를 바탕으로 고품질의 제품을 생산해 국내외에 공급하고 있다. 이러한 노력을 인정받아 알토겜은 유망중소기업, 기술혁신중소기업(이노비즈), 수출유망중소기업 등에 선정되기도 했다.

알토켐의 정형외과용 합성 캐스팅 테이프는 편리성과 부드러운 착용감이 장점이다. 캐스팅 테이프 끝을 사용하기 편리하도록 특수 제작해 의료 현장에서 높은 인기를 끌고 있다.뼈가 부러지거나 외상을 입은 환자를 치료할 때 사용되는 캐스팅 테이프는 기존의 석고붕대(깁스)의 대안 제품으로, 신체의 일부분을 압박해 고정하거나 지지해줄 필요가 있을 때 사용한다.

▲ 알토켐의 정형외과용 합성 캐스팅 테이프 ‘ALTOCAST™’ 착용 예시로, 발목부터 종아리까지 감싸는 숏 레그 타입(左)과 손목부터 팔꿈치까지 고정하는 숏 암 타입(右)

석고붕대는 무겁고, 시술 시 경화하는 데 많은 시간이 걸려 환부를 정확한 형상으로 고정하기 어려울 뿐 아니라 시술 후 통풍이 원활하지 못해 환부에 피부 문제를 가져올 수 있는 문제점을 가지고 있다. 반면, 유리섬유에 폴리우레탄 고분자 접착소재가 코팅 된 복합소재로 제작된 캐스팅 테이프는 공기가 순환할 수 있어 피부 문제를 최소화하고 편안한 착용감을 제공하며, 석고붕대 대비 가볍게 제작돼 환자의 이동성과 편의성을 높인다.

세계적으로 고령화 사회가 진행됨에 따라 고령 인구의 골절 및 관절 문제가 증가하고 있으며, 스포츠와 레크리에이션 활동을 즐기는 사람들도 늘어나면서 젊은 세대에서의 부상도 빈번해지고 있다. 이로 인해 캐스팅 테이프의 수요가 늘고 있다.

하지만 현재 사용되는 캐스팅 테이프는 석고붕대보다 가벼운 편이지만 여전히 무겁고, 통기성이 낮은 문제를 가지고 있으며, 가격이 석고붕대보다 150% 이상 비싸다. 이에 알토켐은 기존 캐스팅 테이프의 강도를 유지하면서 경량화된 저가 제품을 개발해 세계 시장에서 경쟁력을 확보할 수 있다고 판단, 이를 위한 제품 개발에 착수했다.

성능이 개선된 제품을 개발하고 이를 양산하기 위해서는 기존 제품의 분석부터 새롭게 개발 된 제품의 제작과 수정, 완제품 단계에서 평가 등이 필요하다. 기존보다 성능을 향상시키기 위한 원재료의 변화는 생산 공정에 영향을 미치고, 이러한 변화는 뷸균일성을 초래해 품질이 일정하게 유지 되지 않을 수 있다. 또한 원재료 특성 변화에 맞춰 기존 설비를 개선하고 공정을 수정해야 한다.

이러한 절차는 중소기업이 단독으로 감당하기엔 상당한 부담이 따르는 고난도 과제다. 연구개발도 쉽지 않지만 사업화는 그보다 훨씬 더 많은 시간과 비용이 들어가고, 성공을 장담할 수 없는 불확실성까지 안고 있기 때문이다.

특히 새로운 제품을 개발하고 본격적으로 양산에 들어가기 위해서는 기술적인 안정성과 철저한 품질 관리가 뒷받침돼야 하는데, 이 부분은 내부 역량만으로는 감당하기 어려운 경우가 많다. 이에 알토켐은 이러한 도전과제를 해결하고자 이번 양산성능평가지원사업의 기회를 적극적으로 활용하기로 했다.

소재 기능 개선, 공기 투과 향상·강도 우수 등 고성능 확보

수요 부응 차세대 제품 상용화, 국내외 시장 경쟁력 강화

■완제품부터 원재료, 장비 수출까지

알토켐은 정형외과용 캐스팅 테이프를 구성하는 각 소재의 성능을 개선함으로써 통기성 이 향상되고 경량화된 차세대 캐스팅 테이프를 개발하고 양산하기로 했다. 이를 돕기 위해 인제대학교 산업협력단과 태국의 의료기기 기업인 TAISE GROUP이 지원군으로 함께하며 큰 힘을 보탰다.

알토켐은 현재 유리섬유 테이프에 폴리우레탄 수지를 단면 코팅해 와인딩하는 과정으로 캐스팅 테이프를 생산해 왔다. 이번 양산성능평가지원사업에서 알토켐은 우선 통기성 향상을 목표로 유리섬유 테이프의 짜임과 열처리 온도 및 시간을 달리하며 물성 개선을 시도했다. 그 결과, 테이프의 인장 강도는 저하시키지 않으면서 공극의 크기를 증가시키고 무게는 감소시킨 테이프를 개발했다.

그리고 경량화를 위해 요구되는 수지의 강도를 높이고자 지난 2019년, ㈜국도화학, ㈜에이롬엔지니어링, 세종대와 함께 탄성과 강성이 우수한 고분자화합물 복합소재에 대한 선행연구개발을 진행했다. 이 연구를 통해 강도와 접착력이 뛰어난 폴리우레탄 수지를 개발하고, 개발 수지의 배합비에 대한 최척화 연구도 병행됐다.

이렇게 개발된 고강도 수지는 건축 보강용 자재로도 사용 가능할 정도의 성능을 갖추고 있어 캐스팅 테이프 분야에서는 세계 최고 수준의 강도를 확보 할 수 있다. 다만 저밀도 유리섬유 테이프의 적용으로 수지를 통한 강도 보강이 더욱 크게 요구되는 상황이며, 의료기기라는 특성상 사용할 수 있는 화학 물질이 제한적인 만큼, 수지의 성능 개선과 적용에는 더욱 정교한 접근이 필요하다.

이에 알토켐은 공동연구개발기관인 인제대학교와 함께 수지 사용량을 줄여도 기존 수준의 강도를 유지할 수 있도록 추가 개발에 착수했다. 인제대학교에서는 폴리우레탄의 강도 향상에 관한 다수의 연구 경험과 고도화된 장비를 보유하고 있어, 수지 제조에 포함된 재료의 조성 비율을 정밀하게 측정하고 분석해 함량 대비 강도가 향상된 폴리우레탄 수지를 개발할 수 있었다.

이로 인해 알토켐은 의료기기용으로 승인 가능한 범위 내의 화학 물질을 활용해 수지의 강도를 효과적으로 개선시킬 수 있게 됐다. 알토켐은 개발된 수지를 유리섬유 테이프에 코팅한 시제품을 만들어 인제대의 인프라를 활용해 인장강도, 공기투과도 등 주요 물성 및 성능 수준을 평가했다. 이를 기반으로 목표 수준의 성능을 충족한 제품을 확보함과 동시에 개발된 수지가 유리섬유 테이프에 균일하게 코팅돼 제품의 기능과 품질을 향상시킬 수 있도록 공정 및 설비도 개선 시켰다.

알토켐은 개발된 소재가 완제품에 적용됐을 때의 성능을 종합적으로 검증하기 위한 양산평가 과정에서 중요한 기술적 과제를 마주하게 됐다. 유리섬유 테이프를 구성하는 소재가 늘어난 비율 차이로 인해 완제품 간 길이 편차가 발생하는 문제를 발견한 것이다. 알토켐은 이에 대한 정확한 원인 규명을 위해 다양한 교차 시험을 실시하였고, 다수의 시뮬레이션을 통해 해결책을 모색한 결과, 무접촉식 센서 방식을 도입함으로써 문제를 극복할 수 있었다.

이러한 철저한 연구개발과 공정 개선 과정을 거쳐, 알토켐은 양산화 시험단계의 제품 평가까지 성공적으로 마무리하며, 고성능 의료용 캐스팅 테이프의 상용화를 향한 확실한 발판을 마련했다.

수요기업에서는 현재 사용 중인 캐스팅 테이프의 물성은 유지하면서도 구체적인 수치로 경량화 및 통기성이 향상된 제품을 요청해 알토켐은 해당 요소를 중심으로 정량적 목표를 설정했다. 수요기업 또한 이 목표를 기준으로 삼는 데 동의해 알토켐은 이번 과제를 원활하게 수행했다. 수요기업은 개발 완료 제품에 대해 기존 매출의 약 5배 규모에 달하는 계약 의사를 밝히며 이번 제품에 대한 제품에 대한 높은 기대를 표명하기도 했다.

알토켐은 이번 양산성능평가지원사업을 통해 캐스팅 테이프 핵심 소재 기술과 완제품 성능이 한 층 더 업그레이드되고 안정적으로 양산화가 진행될 수 있게 됐다. 현재 알토켐은 이번 지원 사업을 통한 개발 기술에 대해 특허 출원을 진행했으며, 등록 절차도 마무리 단계에 이르고 있다. 30여년 간 큰 변화 없이 정체돼 있던 의료용 캐스팅 테이프 시장에서 알토켐은 새로운 수요에 부응하는 차세대 제품을 선보임으로써 국내외 시장에서의 경쟁력을 더욱 강화할 수 있을 것으로 기대된다.

▲ 2002년 설립된 알토켐은 화학제품 제조를 기반으로 정형외과용 합성 캐스팅 테이프와 부목을 비롯해 관련 설비와 소모품을 공급하고 있다.

그동안 수요는 많았지만 가격 경쟁력에서 밀려 진입이 어려웠던 중국, 인도 등의 시장에도 진출 가능성이 열렸으며, 단순히 캐스팅 테이프의 매출 성장에 그치지 않고 개선된 원재료와 생산 설비를 통한 장비 수출로 비약적인 매출 증대가 기대된다. 더 나아가, 알토켐은 저밀도·고강도 복합소재 양산 기반을 확보함으로써 의료산업 뿐만 아니라 모빌리티 등 다양한 산업군과 협업해 적용 분야를 확대할 수 있을 것으로 보인다.

알토켐 관계자는“중소기업에게 R&D(연구개발)가 첫 번째 관문이라면, 양산화는 그 뒤에 숨은 보스전이라고 할 수 있다. 기술개발부터 양산화, 성능평가까지 가는 여정은 마치 험한 산을 오르는 일과 같지만, 한 걸음씩 도전과 극복의 자세로 나아간다면 결국 정상에 도달할 수 있다. 알토켐은 이번 지원사업을 통해 든든한 등산 장비와 가이드를 얻었고, 그 덕분에 더 멀리, 더 높이 오를 수 있는 기반을 마련했다”고 설명했다.

한편, 알토켐은 이번에 개발한 통기성이 우수한 경량 복합소재 캐스팅 테이프를 앞세워, 국내외 의료기기 시장에서 존재감을 확실히 각인시키고자 한다. 단순한 제품 경쟁력을 넘어, 국내 제조업의 기술 고도화에 힘을 보태고 글로벌 무대에서도 통하는 의료기기 강소기업으로 우뚝 서고자 한다.