Update2024.05.02 (목)
세계 최고 나노기술 보유국이자 가장 상용화가 활발히 진행되고 있는 일본에서 나노기술은 IT제품을 넘어 이제 의복, 우산, 접착제 등 우리 일상 생활제품에 속속 적용되고 있었다.
특히 탄소나노튜브(CNT)와 나노섬유가 나노기술 상용화를 선도하고 있는 가운데 세계 각 기업들은 활발히 새로운 어플리케이션을 개발하고 수요기업을 찾고 있어 나노산업은 향후 5~6년내에 어엿한 산업군으로 자리잡을 것이라는 장밋빛 전망이 현실화되고 있다.
지난 1월29일부터 31일까지 도쿄 빅사이트에서 열린 ‘제13회 국제 나노기술 박람회 및 컨퍼런스(나노테크 2014)’가 성황리에 막을 내렸다. 일본 나노테크는 이른바 ‘세계 나노 4강 국가’에 속하는 미국, 독일, 한국에서 열리는 나노 전시회와 비교해서도 4~5배나 크고 5만명에 달하는 산·학·연 관계자들이 참관하고 있는 세계에서 내로라하는 기술과 제품이 총집결하는 행사다.
올해는 22여개 국가에서 총 571개 기업 및 단체들이 총 755개 부스로 출품했다. 우리나라도 나노융합산업연구조합(이사장 이희국)과 코트라(사장 오영호) 주관으로 한화케미칼, 석경에이티, 쎄코 등 13개 기업 및 기관이 24부스 규모로 한국관을 마련해 기술과 제품을 뽐냈다.
이번 나노테크 2014에서는 나노기술이 IT제품을 넘어 생활제품에 까지 적용이 확대되고 있음을 알 수 있는 자리였다. 나노기술을 적용한 몸에 붙여도 잘 떨어지지 않는 접착 테이프, 열과 자외선을 차단하는 우산, 미세먼지 거르는 CNT필름, 살균 벽지·페인트, 가볍고 단단한 카본소재를 이용한 골프채와 자전거, 열차단 창호지 등은 참관객들의 많은 관심을 받았다.
한편 이번 나노테크에서 열린 특별 심포지엄은 ‘생명’과 ‘그린’을 주제로 나노기술이 적용되고 있는 사례들이 소개됐다. 생명분야에서는 △재생 의학 △개인맞춤형 의학 △이미징 등이, 그린분야에서는 미래 친환경에너지로 각광받고 있는 수소(H₂)와 관련해 △연료전지 자동차 △충전소 △가정용 연료전지 등이 소개됐다. 강연이 진행되는 곳은 항상 청중들이 인산인해를 이뤄 많은이들이 서서 들을 정도로 나노기술에 대한 열기를 엿볼 수 있었다.
■CNT, 플렉서블·웨어러블용 신소재 각광
나노산업 상용화를 이끄는 대표주자인 CNT는 탄소원자들이 육각형 고리모양으로 벌집무늬를 형성해 가늘고 긴 튜브형태를 가진 나노소자로 강도는 강철의 100배, 전기전도는 구리 대비 10~100배, 열전도는 다이아몬드정도로 우수한 성질을 가지고 있다. 또한 표면적이 넓고 광 흡수율이 우수해 기능성 물질로 이용하면, 의복 내의 온도를 3℃ 이상 상승시키는 효과가 있는 것으로 알려져 있어 다양한 어플리케이션에 적용되고 있다.
이번 나노테크 2014 전시회에서 히타치 조선은 CNT가 수직으로 서 있는 제품을 선보였다. CNT가 촘촘히 박혀있어 소수성을 갖기 때문에 물방울은 물론 이물질도 묻지 않는다. 동시에 전기전도도는 좋기 때문에 향후 웨어러블 컴퓨터(의복에 착용 가능한 컴퓨터) 등에 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 회사 관계자는 “이 제품은 대면적으로 롤투롤(Roll-to-Roll) 생산이 가능해 가격경쟁력이 있다”고 설명했다.
니타社는 CNT페이퍼, CNT선, 금속복합재 등 다양한 CNT 응용제품을 선보였다. 우수한 전기 및 열 전도도를 이용한 CNT페이퍼는 히터에 사용되고 있으며 CNT를 꼬아 만든 선은 강도가 매우 높아 엘리베이터 등에 적용될 전망이다.
도레이社는 전자종이와 터치패널 등에 적용할 수 있도록 투과율을 90% 이상으로 개선한 CNT코팅필름을 선보였다.
연산 50톤규모의 CNT 양산시설을 갖춘 한화케미칼은 CNT분말에서부터 분산용액, 정전기 방지 PS/PET 트레이 응용제품, 발열·방열 소재 등을 선보였다. 회사는 다양한 길이의 CNT와 수요자가 사용하기 쉬운 분산액을 공급할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 최근에는 코오롱이 출시한 발열기능이 있는 방한복에 CNT분말을 공급한바 있다.
한국관에 출품한 KH케미컬은 SWCNT(단일벽탄소나노튜브)를 선보여 바이어들의 많은 관심을 받았다. SWCNT는 MWCNT(다중벽탄소나노튜브)보다 합성이 힘들어 월등히 가격이 높지만 성능 향상이 획기적으로 필요한 고급제품에 적용되고 있는 신소재다. 회사는 현재 세계 최고 수준인 연산 1톤의 MWCNT를 생산하고 있다.
■나노섬유, 친환경·기능성 입고 주목
실의 굵기가 가늘면 가늘수록 실간의 공간이 작아져 표면적의 증가로 여과성과 흡착성이 좋아진다. 이 때문에 나노섬유는 환경오염이 심화되는 상황에서 수처리 및 공기정화 멤브레인과 같은 각종 필터 소재로 각광을 받고 있다.
또한 나노섬유는 입자가 큰 물방울은 막고 크기가 500배 이상 작은 땀(수증기)는 통과할 수 있어 아웃도어를 비롯한 기능성 의류 소재로 주목받고 있다.
나노섬유는 방사기에서 나온 섬유에 고전압을 걸어 매우 얇은 상태로 갈라져 나온 것을 모아 부직포 형태로 생산하는 것이 일반적이다. 때문에 대량생산이 매우 어려운데다 약하고 염색이 안되기 때문에 다른 섬유 사이에 끼워서 사용하고 있다.
이번 전시회에서 세계 최고 나노섬유 장비기업 엘마르코는 노즐을 사용하지 않는 연구용 전기방사 설비를 선보였다. 기존 노즐 타입 제품보다 생산성을 높인 이 제품은 Batch식으로 장기간 운전이 가능하다.
테이진은 물과 열 및 자외선을 차단할 수 있는 우산, 열차단 창호지, 각종 멤브레인, 마스크 팩 등 나노섬유를 이용한 생활제품을 대거 선보였다.
우리나라의 재료연구소에 해당하는 일본 물질재료 연구기구(NIMS)에서는 나노섬유 사이에 약물을 넣어 인체에 장착함으로써 암을 치료하는 연구결과를 소개했다
대만관과 태국관에서는 나노섬유를 응용한 아웃도어 제품, 침구류, 커튼 등을 소개하며 나노기술이 생활제품에 널리 적용되고 있음을 보여줬다. 대만의 한 업체는 나노 산화물 분말을 섬유에 섞어 충격을 방지함으로써 걸을 때 피로를 덜받게 하는 신발 깔창을 홍보하기도 했다.
■3M, 어플리케이션 개발로 고부가 창출
이밖에도 나노기술을 이용해 △굴절률이 서로 다른 물질을 적층시켜 창문의 열기나 반사를 방지하는 제품(도레이) △원하는 빛의 파장만 통과시키는 필름(후지필름) △지문이 묻지 않는 코팅기술(노다스크린社) △TIO₂를 이용해 가시광을 받아도 살균이 가능한 벽지와 페인트(도시바)△코팅을 통해 광효율을 8.5%로 높인 유기태양전지(도시바) △털이 난 것과 같은 모양의 금나노입자로 실란가스와 같은 유해가스를 선택적으로 잡아내는 기술(NIMS) 등은 참관객들의 눈길을 끌었다.
특히 3M은 기존 주력제품인 접착제, 테이프분야에 나노기술을 접목시켜 고부가 창출에 적극 나서고 있어 주목받고 있다.
실시간으로 사람의 맥박수나 건강을 체크해 정보를 전송해야하는 의료용 디바이스의 경우 항상 몸에 딱 붙어 있어야 의미가 있다. 이에 3M은 나노기술로 돌기 모양의 접착제를 개발, 의료 디바이스가 힘으로도 잘 떨어지지 않을 정도의 테이프를 만들었다.
나아가 BN(보론타이트)소재를 이용해 열전도도도 좋은 접착테이프를 개발하고 반대로 컴퓨터 CPU에서 발생하는 높은 열을 차단하는 접착제를 내놓는 등 기능성을 확장하고 있다.
이날 전시장을 둘러본 전자부품연구원 조진우 센터장은 “단순히 나노 원천기술과 소재를 소개하는데 벗어나 실제 상용화되고 있는 제품을 곳곳에서 볼 수 있다는데 주목해야 한다”며 “3M의 사례와 같이 나노기술을 통해 새로운 가치를 창출하는 노력에 대해 우리 나노 기술기업과 수요기업이 주목할 필요가 있다”고 밝혔다.
