재활용이 가능한 단일 소재 러닝화

 (A sample sole made as part of the ZiProMat project, composed entirely of sheets of copolyester elastomer arranged in ribs and ridgesFraunhofer CPM)

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운동화 제조사들은 지난 수십 년 간 더 가볍고 달리기 효율이 우수한 러닝화를 개발하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 그 결과 폼, 직물, 플라스틱을 복합적으로 조합하여 더 가볍고, 더 빠르며, 에너지 효율이 높은 신발이 나왔지만, 대신 수명은 짧아졌습니다.

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일반적인 러닝화의 수명은 최대 800km에 불과합니다. 물론 신발 자체는 신을 수 있지만, 밑창이 달아서 이전 같은 달리기 성능이 나오지 않기 때문에 새로운 신발을 구매하도록 유인하는 것입니다. 하지만 그 결과 재활용이 쉽지 않은 폐신발 쓰레기가 대량으로 발생하고 있습니다.

러닝화가 재활용이 어려운 문제점 중 하나는 다양한 소재로 만들어진다는 점입니다. 신발 외피는 일반적으로 직물로 만들어지고, 밑창은 부드럽고 탄력 있는 폼과 단단한 고무가 결합되며, 일부 부품은 플라스틱으로 제작되는 경우가 많습니다. 이러한 디자인은 고성능 신발을 만드는 데 도움이 되지만, 이를 일일이 분해해서 재활용하긴 힘듭니다.

그래서 일부 대형 브랜드는 낡은 신발을 수거하여 고무와 폼 입자로 분쇄하는 특별 프로그램을 개발했습니다. 이러한 재료는 놀이터나 육상 트랙 건설에 사용될 수 있지만, 새 신발의 원료로 사용되지 않기 때문에 진정한 재활용이라기보다는 다운사이클링에 가깝습니다.

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독일 프라운호퍼 (Fraunhofer) 연구소의 과학자들은 서로 다른 기능을 하는 신발의 여러 부분을 한 가지 물질로 만드는 연구를 진행했습니다. 운동화용 프로그래밍 가능한 단일 소재 (programmable monomaterial) 개발에 초점을 맞춘 ZiProMat 프로젝트가 그것입니다.

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현대 러닝화는 쿠셔닝과 에너지 효율성에 중점을 둡니다. 이상적으로는 뒤꿈치는 부드럽고 충격을 흡수해야 하며, 중창은 보행 시 부드러운 전환을 제공해야 하고, 앞발은 효율적인 추진력을 위해 단단해야 합니다. 연구팀은 이러한 복합적인 조합을 열가소성 코폴리에스터 엘라스토머 (thermoplastic copolyester elastomer) 라는 단 하나의 소재로 구현했습니다.

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여기에서 가장 어려운 부분은 밑창입니다. 연구팀은 코폴리에스터 시트를 가열하여 금형에 넣어 열성형할 때 리본베드 (ribbed) 구조와 능선을 이용하여 각 층의 특정 부위는 부드럽게, 다른 부위는 단단하게 만들었습니다. 이렇게 각 층을 개별적으로 성형한 후, 이들을 쌓아 올려 완전한 신발 밑창을 만든 것입니다.

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이 프로젝트는 이미 이론 단계를 넘어섰습니다. 프라운호퍼 연구소는 푸마와 협력하여 단일 소재 운동화의 실현 가능성을 테스트했습니다. 테스트 결과, 이 개념이 실제 시제품 및 신발 생산에서 효과적이라는 것이 입증되었습니다.

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물론 대량 생산에 이르기까지는 많은 과정이 남아 있으며 경제성과 성능, 그리고 소비자의 선택까지 많은 고비를 넘어야합니다. 단일 물질 복합 소재의 꿈이 현실이 될 수 있을지, 그리고 순환경제가 가능한 러닝화가 나올 수 있을지 주목됩니다.

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참고

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https://newatlas.com/materials/monomaterial-running-shoes-fully-recyclable/

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