나노기공소재 다공성 세라믹스 연구·개발 전문 벤처 쾌적한 환경·대체 에너지 개발에 주효, 세라믹 멤브레인·에어로겔 분야 주력 연구 개발 국내 처음 폐윤활유 재활용 위한 세라믹 멤브레인 개발, 싱가폴 IESE에 공급 계약 체결 나노기공소재(주)(대표이사 김계태, www.nano poma.com)는 다공성 세라믹스 연구, 개발 전문 벤처 업체이다. 이 회사에서는 약 5nm-수십 ㎛기공크기를 갖는 다공성 세라믹스의 개발, 생산 뿐 아니라 다공성 세라믹스를 응용할 수 있는 각종 모듈도 연구개발하고 있다. 나노기공소재는 기공크기가 0.4~100nm정도이며 기공률이 30% 이상인 분체, 벌크, 박막형 소재로, 이 나노기공관련 기술은 에너지 절약, 수처리, 환경오염 방지/제거, 고출력/고밀도 에너지 변환, 화학적/전기화학적 활성 등에 응용되는 기술이다. 이 회사의 김계태 사장은 “산업의 발달과 함께 인류는 쾌적한 환경을 원하게 되었고, 자원이 고갈됨에 따라 대체 에너지의 개발과 더불어 동시에 자원의 효율적인 재활용 방안이 새롭게 강구되어야 할 시점에서 다공성 세라믹스에 대한 연구개발이 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 가능성이 높다”며 다공성 세라믹스의 연구개발, 생산에 대한 배경을 밝히고 있다. 이 회사의 환경, 에너지 관련 다공성 세라믹스 사업은 크게 세라믹 멤브레인 분야와 에어로겔 분야로 나뉘어져 수행되고 있다. 세라믹 멤브레인은 깨끗한 환경, 에너지 자원의 재활용, 청정에너지 생산이라는 목표를 구현할 수 있는 고효율, 고투과율 제품으로 화학적 안정성(pH 1-14)은 물론 기계적, 열적(500℃이상)안정성이 다른 재질에 비해 매우 우수하다. 이 회사에서는 이러한 세라믹 멤브레인의 제조와 응용에 대해 지속적으로 연구개발한 결과 국내 최초로 used oil재활용을 위한 고온용 세라믹 멤브레인의 개발을 완료하고 원천기술에 대한 특허를 획득했다. 이 연구는 지난 2001년 폐윤활유 정제공정을 연구하던 싱가폴 IESE(Institute of Environmental Science and engineering)가 폴리머 멤브레인의 수명과 조업조건의 한계를 극복하지 못하고 이의 해결책을 찾다가 나노기공소재(주)에 세라믹 멤브레인에 대한 연구를 의뢰하여 진행된 것으로, 세라믹 멤브레인을 이용한 실험실 규모의 폐윤활유 재생을 위한 테스트 결과가 매우 성공적으로 수행되었다. 나노기공소재의 폐윤활유 처리용 세라믹 멤브레인은 고온(1000℃이상), 고압(10bar)의 가혹조건에서도 사용이 가능하고 수명은 폴리머 멤브레인이 1주일인데 비해 6개월 이상으로 나타나 비용절감 효과가 클 것으로 기대된다. 이러한 성공적인 실험결과를 바탕으로 나노기공소재(주)는 최근 IESE와 MOA를 체결하고 1톤/1일 규모 파일롯트 스케일의 폐윤활유 정제 시스템 개발을 추진하고 있다. 또한 이 회사에서는 오일처리용 멤브레인의 개발 이외에도 수처리, 환경 오염방지/제거 및 자원 회수용 나노기공성 분리 소재 기술 개발에도 박차를 가하고 있다. 세라믹 멤브레인의 특성은 분리하고자 하는 물질의 종류와 특성에 맞게 적용되어야 최적의 분리 효율과 투과효율을 얻을 수 있다고 한다. 이에따라 이 회사에서는 각종 유체의 성질에 맞게 멤브레인의 표면특성을 개질/제어할 수 있는 기술개발에도 적극 나서고 있다. 현재 이 기술은 실험실적 수준에서는 완료된 상태이며 해외 환경연구기관의 성능 테스트를 완료하고 대량 생산체제 구축을 준비중이라고 밝히고 있다. 이 회사에서 현재 생산중인 세라믹 멤브레인은 형상에 따라 디스크 타입, 튜브 타입, Monolith 타입 등이다. 나노기공소재에서는 세라믹 멤브레인이 환경, 식품/음료, 반도체공정, 화학산업 등에 다양하게 적용되고 있는 만큼 앞으로 지속적인 연구개발을 통해 부가가치가 높은 제품개발과 세라믹 멤브레인의 적용분야를 넓히는데 주력해 나갈 계획이다. 한편 이 회사의 또 다른 사업분야인 에어로겔은 초단열재 및 에너지 저장용으로 응용이 가능한 분야이다. 에어로겔은 80% 이상의 기공률과 1~100nm정도의 3차원 고체 망목구조의 기공크기를 갖는 초다공성 물질로서, 에너지 절약/저장/생산 분야의 단열재, 슈퍼 캐패시터, 리튬이온 배터리 및 환경분야의 Catalytic/ photocatalytic(TiO₂), Capacitive deionization electrodes, 전자분야의 초저유 물질(IMD/ILD), 화학/광학 센서 등에의 이용가능성이 높다고 한다. 이 회사는 에어로겔 제조에 있어서 기존의 초임계 건조가 아닌 상압건조법을 이용함으로써 대량생산을 보다 용이하게 했으며 또한 언제든지 용도에 맞게 에어로겔의 표면특성을 친수/소수로 자유롭게 개발할 수 있는 기술도 확보하고 있다. 또한 카본 에어로겔을 이용한 CDI공정과 세라믹 멤브레인 공정을 결합한 폐수처리 공정과 초순수 제조 공정 개발에도 주력하고 있다. 이 회사에서는 실리카 에어로겔의 제조방법에 대해서는 특허를 출원중이다. 나노기공소재는 그 동안의 세라믹 멤브레인, 에어로겔 등의 환경친화적 기술 개발을 바탕으로 올해 2003년에는 오일정제용 세라믹 멤브레인의 해외시장을 본격적으로 개척한다는 목표를 세우고 있다. 또한 국내에서는 가스필터용 시장에 본격 진입할 계획이다. 이 회사에서는 특히 올해에는 국내외 전시회의 참가를 통해 개발 제품의 우수성을 홍보하는 등 영업활동에도 적극적으로 나서 지난해까지 미미했던 매출을 연간 10억원까지 늘릴 계획이다. 문의)02-379-7228 朴美善 기자 나노기공소재의 다양한 개발제품 세라믹 멤브레인 모듈 세라믹 멤브레인 유기질 막에 비하여 높은 열적, 화학적, 기계적 및 생물학적 안정성을 갖고 있는 세라믹 막은 1940년대 Corning Glass Co. 가 제조한 Vycor 타입의 유리질 막과 미국의 Manhattan Project에서 개발된 UO2 핵연료 제조를 위한 UF6 동위원소 기체분리용 막의 개발이 그 시초라 할 수 있다. 기체분리용 막에서 시작한 세라믹 막이 상업적으로 개발된 분야는 액상 막분리용이 그 시초라 할 수 있다. 1965년에 Kraus 등이 Vycor 타입의 다공성 유리가 높은 탈염효율을 갖는 반투막으로 사용될 수 있다는 보고이래 유리막을 포함한 세라믹 막의 개발에 많은 관심이 집중되어져 왔으나 상업적 목적으로 연구개발이 활발히 이루어지기 시작한 것은 1980년대에 이르러 정밀여과 공정에 부분적으로 응용되면서부터이다. 현재 세라믹 정밀 여과막은 기공크기가 0.1∼10㎛ 정도까지 제조할 수 있는 단계에 이르렀으며 이러한 범주내의 정밀 여과막은 상업적 생산단계에 있다. 반면에 한외 여과용 세라믹 막은 결함이 없이 재현성 있게 제조하기가 어려울 뿐만 아니라 막의 균일성, 기공크기 및 분포와 같은 미세구조 제어와 막의 표면특성 개질이 어려워 아직도 연구단계 수준에 있다. 한외 여과막 중에서 기공크기가 큰 막은 실제 활용되고 있으나 투과율이 낮고 분획 분자량이 높고 명확하지 않은 것이 문제점으로 지적되고 있다. 그러나 앞으로 보다 효율적인 한외 여과용 세라믹이 개발되어 실용화된다면 식품, 생물공학, 화학공정 및 폐수처리 분야 등에서도 특히 고분자 막이 사용될 수 없거나 또는 비효율적인 특정분야에 있어서 세라믹 막을 이용한 한외여과 공정은 상업적으로 상당한 규모로 성장할 것으로 기대된다. (자료 : 김계태 나노기공소재(주) 대표이사 홈페이지 my.netian.com/~gyetai