제2의 탄소섬유로 각광받아

나노코리아 2020이 7월 1일부터 3일간 경기도 고양시 킨텍스에서 개최됐다.

올해 나노코리아는 코로나19의 영향으로 전시규모 및 참관객이 감소했음에도 불구하고 깊이 있는 전문기술 세미나를 준비해 기술 전시회가 향후 나아가야 할 방향을 제시했다.

또한 규모가 줄어들었음데도 불구하고 전시내용은 풍성했다. 삼성전자가 리튬이온전지를 대체할 차세대 전고체 전지를 선보였고 LG전자는 대면적 그래핀 양산기술 등을 전시했으며, 이밖에 마이크로 나노시스템, 첨단세라믹, 스마트센서, 접착·코팅·필름 등 5개 분야에서 최신 나노기술제품을 선보였다.

또한 인쇄전자산업과 친환경산업 테마관이 운영되고 질병 진단 및 모니터링 산업기술 동향 심포지엄 등 다양한 협력프로그램도 열렸다. 특히 한솔제지와 무림P&P는 나노코리아에 처음으로 차세대 친환경소재로 각광받고 있는 나노셀룰로오스 관련 기술과 응용제품을 선보여 주목을 받았다.

무게는 철의 5분의 1 강도는 5배  

나노셀룰로오스는 나무의 주 성분인 셀룰로오스를 10억분의 1로 쪼개 나노화한 물질이다. 분자간 결합력이 탁월해 무게는 철의 5분의 1에 불과하지만 강도는 5배에 달하는데다 열 안정성, 친수성이 뛰어나서 자동차, 화학 등 여러 산업에 응용될 것으로 기대되고 있다.

특히 일본은 나노셀룰로오스를 4대 미래 신소재 중 하나로 선정하고 '제2의 탄소섬유'로 만들기에 공을 들이고 있다.

나노셀룰로오스를 전략 소재로 묶어 일본에서 생산된 소재나 샘플의 해외 반출을 금지하는 한편 정부 지원으로 산·학·연 간 협력과 연구개발을 도모하고, 산업화를 유도 중이다.

한솔제지, 30만톤 생산체제 구축  

우리나라는 나노셀룰로오스 후발주자지만 한솔제지, 국립산림과학원 등이 연구개발(R&D)에 속도를 내고 있다. 한솔제지는 2010년부터 종이 원료인 펄프로부터 나노셀룰로오스를 개발하기 위한 투자에 주력, 2018년 말부터 연 30톤 규모의 생산 체제를 구축했다. 한솔제지는 수분산 형태의 나노셀룰로오스를 만들어 타이어 경량화와 내마모 향상, 자동차 부품 경량화 및 강도 향상, 화장품 보습성 향상 등에 나노셀룰로오스 적용을 확대하고 있다. 국립산림과학원은 배터리 분야 적용을 위해 2007년부터 연구를 시작했다.

한철규 한솔제지 대표는 “일본, 캐나다, EU는 정부 지원 하에 개발이 활발한 반면에 우리나라는 아직 소재에 대한 인식 자체가 부족하다”면서 “차별화된 경쟁력 확보를 위해서는 나노셀룰로오스를 새롭게 적용하려는 시도와 융·복합 성장이 중요하다”고 강조했다.

3~5 나노미터 폭의 섬유 선보여 

한솔제지는 나노셀룰로오스로 만든 3~5nm(나노미터) 폭의 섬유(CNF:나노셀룰로오스 파이버)와 응용제품을 선보였다. 한솔제지는 2010년부터 나노셀룰로오스 개발을 추진해 2018년 전처리-미분화-파우더-제조에 이르는 연산 30톤 규모의 일괄 생산설비를 구축한 바 있다.

CNF는 높은 비표면적 특성을 가지고 있어 소량을 첨가해도 큰 효과를 발현하며 분산안전성, 기체 차단 기능, 투명성 낮은 열팽창성을 가지고 있다. 한솔제지는 ‘Duracel®’이라는 브랜드를 만들었으며 이를 코팅·페인트·화장품·고무·우레탄 등 다양한 분야에 적용하기 위한 개발을 추진 중이다.

바이오 플라스틱 등 눈길 모아  

국내 유일의 표백화학펄프 생산기업인 무림P&P는 목재펄프를 기반으로 만든 CNF와 바이오 플라스틱 등을 선보였다. 회사의 CNF는 용도에 따라 직경, 점도, 투명도 등 물성 조절이 가능하다. 연간 50~150톤 규모의 CNF 생산설비를 구축했으며 바이오복합소재 충진제, 식품 포장재, 화장품 등에 적용을 확대하고 있다. 또한 목재 파티클과 셀룰로오스를 압출해 바이오 플라스틱을 개발했으며 이를 칫솔, 박스류, 식기류 등에 적용해 기존 플라스틱 소재를 대체해 나갈 계획이다.