POM(폴리아세탈 또는 폴리옥시메틸렌) – 엔지니어링 플라스틱 종류 및 특징
폴리아세탈(POM), 내마모·내열·치수안정성 완전 분석
POM(Polyoxymethylene, 폴리아세탈)은 높은 결정성을 가지며 기계적 강도가 뛰어난 엔지니어링 플라스틱입니다. 내마모성과 자기윤활성이 우수하여 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 특히 자동차 부품, 기어, 베어링, 전자제품 부품 등에 널리 활용됩니다.
1. POM의 개요 및 특징
| 특징 | 설명 |
| 고강도 및 고강성 | 높은 인장 강도와 벤딩 강도를 가지며 기계적 성질이 우수 |
| 내마모성 | 마찰 계수가 낮고 마모 저항성이 뛰어남 |
| 자기윤활성 | 윤활제 없이도 낮은 마찰 계수를 유지 |
| 내화학성 | 약산, 알칼리, 가솔린, 오일 등에 강한 저항성 |
| 내열성 | 연속 사용 온도 100~120℃, 단기 내열성 우수 |
| 내충격성 | 반복적인 충격을 받아도 물성이 유지됨 |
| 치수 안정성 | 흡습성이 낮아 고정밀 부품에 적합 |
| 내후성 | -40℃에서도 사용 가능하지만, 자외선에는 약함 |
2. POM의 종류 및 차이점
POM은 크게 호모폴리머(Homopolymer)와 코폴리머(Copolymer) 두 가지로 나뉩니다.
| 구분 | 특징 | 장점 | 단점 |
| 호모폴리머 | 단량체만으로 구성된 POM(H-POM, Delrin) | 인장 강도, 피로 저항성, 경도가 높음 | 내화학성이 다소 낮고 가공성이 떨어짐 |
| 코폴리머 | 두 가지 이상의 단량체로 구성된 POM-C(Celcon) | 내화학성, 열 안정성, 가공성이 우수 | 기계적 강도가 호모폴리머보다 약간 낮음 |
※ 최근에는 내화학성이 우수한 POM-C(Copolyer)가 Delrin(POM-H)보다 널리 사용되는 추세입니다.
3. POM의 용도
POM은 강성과 내마모성이 요구되는 다양한 산업에서 사용됩니다.
| 적용 분야 | 예시 |
| 기계 부품 | 기어, 캠, 롤러, 베어링, 붓싱 |
| 자동차 부품 | 연료 시스템 부품, 윈도우 리프터, 시트 조정 장치 |
| 전자제품 부품 | VTR 테이프 릴, 프린터 기어, 커넥터 |
| 소형 기기 | 의료용 패스너, 손잡이, 밸브 및 펌프 하우징 |
특히 플라스틱 기어의 80% 이상이 POM으로 제작되며, 일본에서는 금속제 기어보다 POM 기어가 더 많이 생산되고 있습니다.
4. POM의 사출 성형 조건
| 항목 | 조건 |
| 예비 건조 | 필요하지 않으나, 습기 제거를 위해 110℃에서 2시간 예비 건조 가능 |
| 용융 온도 | 호모폴리머: 180~230℃, 코폴리머: 190~210℃ |
| 금형 온도 | 50~105℃ (높을수록 정밀 성형에 적합) |
| 사출 압력 | 70~120MPa |
| 사출 속도 | 중~고속 |
- 수축률: 제품의 95% 충진 시 약 2.3%, 100% 충진 시 약 1.85%
- 금형 온도에 따른 수축률 변화:
- 120℃ → 매우 강한 제품
- 90℃ → 60℃보다 적은 수축(0.22%)
⚠️ 주의사항
- 200℃ 이상에서 장시간 방치 시 가스가 발생하며 분해가 급격히 진행됨.
- 금형의 파팅면에 흰 분말이 생길 수 있으므로 주기적으로 닦아줄 것.
- 작업 종료 시 스크류 배압을 0으로 설정하고 퍼징(Purging) 진행.
- 다른 재료로 변경할 경우 폴리에틸렌으로 치환 후 교체 권장.
5. 최신 기술 동향 및 발전 방향
최근 POM은 강화 복합 소재와의 융합을 통해 더욱 다양한 용도로 확대되고 있습니다.
✅ 섬유 보강 POM: 탄소섬유 또는 유리섬유를 보강하여 강성과 내열성을 개선
✅ 자외선 안정화 POM: UV 안정제를 첨가하여 옥외 사용 가능
✅ 환경친화적 POM: 생분해성 또는 재활용 가능 POM 개발
또한, 3D 프린팅 기술과 결합하여 고정밀 부품 제조에도 활용되고 있습니다.
POM(폴리아세탈)은 금속을 대체할 수 있는 대표적인 엔지니어링 플라스틱으로, 높은 강도와 우수한 내마모성 덕분에 기어, 베어링, 전자부품, 자동차 부품 등 다양한 산업에 사용됩니다. 최근에는 환경 친화적 소재 개발과 고기능성 POM 연구가 활발히 진행되며, 앞으로도 그 활용 범위가 더욱 확대될 것으로 기대됩니다.
POM(폴리아세탈)의 최신 트렌드 및 연구 개발 동향
최근 엔지니어링 플라스틱 시장에서는 경량화, 친환경성, 스마트 제조를 중심으로 기술 발전이 이루어지고 있습니다.
POM 역시 기존 기계 부품용 소재를 넘어 자동차, 전자, 의료 및 친환경 산업에서 더욱 다양한 연구와 프로젝트가 진행되고 있습니다.
1) 최신 연구 및 기술 개발 동향
✅ 1. 친환경 & 지속가능한 POM 개발
환경 보호와 탄소 중립 정책이 강화되면서, POM의 친환경적 개선이 주요 연구 과제로 떠오르고 있습니다.
🔹 바이오 기반 POM
- 기존 POM은 포름알데히드(폼알데하이드) 기반으로 생산되지만, 최근 식물 유래 원료를 활용한 바이오 기반 POM 개발이 활발합니다.
- 글로벌 화학 기업 BASF, Sabic 등이 재생 가능한 원료 기반 POM을 연구하고 있으며, 일본 Asahi Kasei도 저탄소 배출 공정을 적용한 POM 생산을 발표했습니다.
🔹 재활용 가능한 POM
- 엔지니어링 플라스틱 중 POM은 재활용이 어려운 소재로 여겨졌지만, 최근 고순도 재활용 POM(R-POM, Recycled POM) 개발이 진행되고 있습니다.
- 일부 연구에서는 폐POM을 분해해 순수한 폴리옥시메틸렌 원료로 재활용하는 기술이 실험 단계에 있습니다.
➡ 관련 프로젝트:
- "GreenPOM 프로젝트" (유럽연합) → 탄소 배출을 줄인 바이오 기반 POM 생산 연구
- "ECO-POM 개발 연구" (일본) → 사용 후 재활용이 가능한 POM 생산 공정 연구
✅ 2. 초고성능 POM 개발 (고강도·고내열성)
최근 자동차 및 전자 부품의 고성능 요구가 증가하면서, 기존보다 내열성·내마모성이 뛰어난 POM 소재 개발이 진행되고 있습니다.
🔹 섬유 강화 POM (CF-POM, GF-POM)
- 탄소섬유(Carbon Fiber) 또는 유리섬유(Glass Fiber)를 보강하여 기계적 강도를 대폭 향상한 POM 개발이 이루어지고 있습니다.
- 기존 POM 대비 내열성(150℃ 이상) 및 마찰 저항성 증가
- 자동차 부품(기어, 연료 시스템 부품)과 산업용 기계 부품에서 사용 확대
🔹 나노 복합소재 POM
- 나노 탄소(Nano-carbon), 그래핀(Graphene) 등을 활용하여 전기·열전도성이 개선된 POM 개발
- 반도체, 5G 장비, 전기차 배터리 시스템 부품 등에 적용 가능
➡ 관련 프로젝트:
- "Nanotech-POM 프로젝트" (미국 MIT, 일본 도레이) → 나노 복합재를 활용한 고강도 POM 연구
- "Graphene-POM 개발" (유럽) → 그래핀 보강 POM의 내구성 및 열전도성 연구
✅ 3. 3D 프린팅 & 정밀 성형용 POM 연구
POM의 정밀 성형성 및 가공성 개선을 위한 연구도 활발히 진행 중입니다.
🔹 3D 프린팅용 POM 개발
- 기존 POM은 사출 성형 위주로 사용되었지만, 최근 고정밀 3D 프린팅(PBF, SLS) 적용 연구가 진행 중
- 독일 Evonik, 일본 Sumitomo 등이 3D 프린팅 전용 POM 파우더 개발
- 경량 로봇 부품, 의료기기, 맞춤형 자동차 부품 등에 활용 가능
🔹 초정밀 가공 POM
- 치수 안정성이 뛰어난 POM 소재를 활용하여 정밀 가공을 필요로 하는 분야(기계, 항공, 반도체 등)에서 사용 증가
- CNC 가공 및 초미세 사출 성형용 POM 개발
➡ 관련 프로젝트:
- "POM-SLS 3D Printing" (독일) → 3D 프린팅 전용 POM 파우더 및 공정 연구
- "Micro-Molding POM" (스위스) → 초미세 정밀 성형용 POM 소재 연구
2) 미래 전망 및 결론
POM은 기존의 내마모성, 강도, 내화학성을 유지하면서도, 친환경·고성능·스마트 제조 기술과 결합하여 지속적으로 발전할 것입니다.
✅ 친환경 POM: 재활용 가능 & 바이오 기반 소재로 지속 가능성 향상
✅ 고성능 POM: 나노 복합소재 적용으로 내열성·내구성 향상
✅ 정밀 성형 & 3D 프린팅: 제조 기술 혁신을 통해 맞춤형 생산 가능
앞으로 자동차·전기전자·의료·로봇 산업에서 POM의 활용 범위가 더욱 확대될 것으로 예상됩니다. 최신 연구 및 프로젝트를 참고하여 산업별 맞춤형 POM 소재 개발을 진행하는 것이 중요합니다. 🚀
❓FAQ
Q: POM은 식품 접촉 제품에도 사용될 수 있나요?
A: POM은 고강도·내화학성으로 인해 일부 식품 가공 기계 부품에 사용되지만, 식품 접촉 용도로는 FDA 또는 EU 인증을 받은 등급의 POM을 사용해야 합니다. 일반 POM은 포름알데히드 유출 위험이 있으므로 인증 여부를 꼭 확인하세요.
Q: 고속 회전 부품에 POM을 사용할 때 주의할 점은?
A: POM은 마찰계수가 낮고 내마모성이 우수하지만, 장시간 고속 회전 시 열 변형 우려가 있습니다. 이 경우 **섬유 보강형(GF-POM, CF-POM)**을 선택하고, 윤활 처리나 방열 설계를 함께 고려해야 합니다.
Q: 전기 절연 특성은 다른 엔지니어링 플라스틱과 비교해 어떤가요?
A: POM은 우수한 전기 절연성을 가지고 있으며, 기어, 커넥터, 절연체 등에 사용됩니다. 하지만 PC, PPS, PBT처럼 고온 안정성이 요구되는 전자부품에는 보강 처리가 된 POM 또는 다른 소재가 더 적합할 수 있습니다.
Q: 초정밀 CNC 가공용 POM은 일반 제품과 어떻게 다르나요?
A: CNC 가공용 POM은 공정 안정성과 치수 정밀도가 강화된 Low Warp 등급 혹은 Stress-Relieved POM을 사용합니다. 절삭 칩이 짧고 변형이 적어, 미세 가공이나 내열이 요구되는 부품에 이상적입니다.
Q: UV 안정화 POM의 실제 옥외 수명은 어느 정도인가요?
A: 일반 POM은 자외선에 약하지만, UV 안정제가 첨가된 UV-POM은 최대 2~3년 이상 옥외 사용이 가능합니다. 단, 자외선 차단 코팅이나 **착색 처리(검정, 진회색 등)**를 병행하면 더 긴 수명을 확보할 수 있습니다.
Q: POM을 다른 수지로 대체할 수 있는 경우는 어떤 때인가요?
A: 내열성이나 난연성이 중요한 경우 PBT나 PPS, 내약품성이 극단적으로 필요한 경우 PVDF나 PEEK로 대체할 수 있습니다. 하지만 가격이나 가공성 측면에서는 여전히 POM이 경쟁력이 높기 때문에, 대체 시엔 기계적 특성·가공성·비용을 종합적으로 고려해야 합니다.
Q: POM 사출 후 백화 현상(흰 가루 발생)의 원인은 무엇인가요?
A: 이는 주로 고온 장시간 방치 시 폴리머 분해로 생성된 폼알데하이드 증기가 금형 표면에 응축되어 발생합니다. 해결책으로는 금형 온도 낮춤, 주기적인 퍼징, 사이클 시간 조절 등이 있습니다.
Q: POM의 흡습률은 실사용에 어떤 영향을 주나요?
A: POM은 흡습률이 낮아 치수 안정성이 우수합니다. 이는 정밀 기어, 고속 커넥터 등에서 큰 장점이 되며, PA66이나 PBT보다 수분에 덜 민감해 성형 후 변화가 적습니다.
Q: 3D 프린팅용 POM 파우더는 기존 필라멘트와 어떤 차이가 있나요?
A: 기존 필라멘트 방식(POM-FDM)은 변형과 냄새 문제로 상용화가 어려웠지만, 최근 SLS 방식용 파우더 POM은 고정밀, 낮은 수축률, 좋은 내구성으로 기계 부품 및 커넥터용 시제품 제작에 적합하게 개발되고 있습니다.
Q: POM의 환경 영향은 어느 정도인가요?
A: 기존 POM은 생분해되지 않지만, 바이오 기반 POM과 R-POM이 개발되면서 환경 친화적인 흐름이 시작되고 있습니다. GreenPOM 프로젝트처럼 탄소중립형 생산과 재활용 기술이 활성화되면 POM의 ESG 대응력도 강화될 전망입니다.