첨단세라믹스

(주)나노

국내최고 기술력과 생산력 갖춘 세라믹 하니컴 업체

원료·금형·공정·설비 등 세라믹 하니컴 압출성형 4대 핵심기술 국산화 성공
화력발전소 등에 SCR 촉매 공급, 우수한 성능 평가받아, 올해 100억원 매출 목표

(주)나노(대표이사 신동우 공학박사, www.nanoin.com)가 국내 최고의 기술력과 생산능력을 갖춘 세라믹 하니컴 업체로의 위상을 다져가고 있다.
설립 8년째를 맞은 나노의 신동우 사장은 “올해 목표를 ‘기술의 나노’로 정하고 신기술, 신제품 개발에 주력하여 명실상부한 국내 1위의 세라믹 하니컴 업체의 명성을 지켜나갈 것”이라는 포부를 밝혔다.
나노의 이 같은 자신감은 세라믹 하니컴 압출성형의 4가지 핵심요소기술인 원료, 금형, 공정, 설비를 모두 국산화하는데 성공했으며 실제 현장에의 납품에 성공한데서 나온 것으로 보인다. 실제로 나노는 지난 2003년부터 현재까지 약 1,800m3 이상의 SCR 촉매를 국내외 수요시장에 공급하였으며, 2005년부터는 한국중부발전(주) 보령화력발전소를 시작으로 인천화력발전소, 태안화력발전소, 평택화력발전소에 SCR 촉매를 성공적으로 공급하였다. 또한 현재 한국남부발전(주) 하동화력발전소의 SCR 촉매를 생산하고 있다. 이중  실제 가동이 되고 있는 보령화력발전소의 경우, 나노에서 공급한 SCR 촉매 가동 결과, 탈질 촉매의 성능이 매우 우수하다는 평가를 받았다고 한다. 이밖에 KCC, 삼성코닝, 금호 P&B, SK 울산 CLX, 퍼시픽글라스 등의 공장뿐만 아니라 의정부, 성남, 수원, 과천, 대전, 상무 소각장에도 SCR 촉매를 꾸준히 공급하고 있다. 나노의 이 같은 성공적인 납품실적은 탈질 촉매의 수입대체 효과 및 대기업-중소기업의 상생경영 모범사례로 인정받았으며 오는 6월 7일‘제 1회 아름다운 동행’산업자원부장관상을 수상하게 되었다.

대중소기업 상생경영 모범사례 인정
‘제1회 아름다운 동행’산자부
장관상 수상
이 회사가 압출성형의 4가지 핵심요소기술을 개발할 수 있었던 것은 세라믹 하니컴 성형 분야에서 축적된 기술을 활용하여 산업자원부 중기거점기술개발사업의 일환으로 수행한‘대형세라믹 하니컴 담체 및 관련 성형기계기술 개발’과제를 통해서였다. 나노는 SCR 탈질촉매용 TiO2 원료, 고정밀 하니컴 제조 및 압출성형 장비 국산화를 성공적으로 수행하였고 그 결과 산업자원부로부터 SCR 원료, SCR 하니컴 제품 등 2건에 대해 신제품인증을 획득하기도 했다.
SCR용 TiO2/WO3 원료 생산기술을 바탕으로 하니컴 압출성형공정 및 압출기 제작기술을 동시에 개발함으로써, SCR 탈질촉매 제조 관련 전 분야에 대한 생산성 있는 상용화 기술을 확보하게 된 것이다.
(주)나노의 이 같은 세라믹 하니컴 제조 기술의 확보는 국내외 관련 시장의 지속적인 확대에 따라 시장 선점에 있어 큰 경쟁력이 될 것으로 기대되고 있다.
세라믹 하니컴의 주요 수요처는 배기가스 중의 질소산화물(NOx)을 환경과 인체에 무해한 질소와 수증기로 분해하여 저감시키는 선택적 촉매환원(SCR) 촉매 시장으로, 화력발전소, 쓰레기 및 산업폐기물 소각장, 산업 공장(철강, 유리, 정유 등) 등에 적용되고 있다고 한다.
SCR 촉매 시장 중 가장 규모가 큰 화력발전소의 경우, 국내는 2005년부터 본격적으로 SCR 촉매가 대량 설치되어 가동되고 있으며, 2008년까지 약 1,200억원 이상의 신규 설치 SCR 촉매 시장이 예상될 뿐만 아니라, 2008년부터는 교체 SCR 촉매 시장의 형성이 전망된다.

올해 매출목표 100억원
최대 전력시장인 중국의 경우도 2007년 이후 SCR 촉매 시장의 형성되며, 전력 생산량으로 추정해 볼 때, 국내 시장규모의 약 15배 정도의 SCR 촉매 시장이 예상된다. 소각장 및 산업 공장 역시, 강화되는 대기환경규제에 따라 수도권 지역부터 단계적으로 적용되는 사업장이 확대되고 있어 SCR 촉매 시장규모가 매년 증가하고 있으며, 2010년 이후에는 연간 300억원 이상의 시장형성이 기대되는 실정이다.
이처럼 확대되고 있는 시장에 (주)나노는 적극적인 신제품과 신기술 개발로 대응하고 있으며, 그 결과 매년 공급 업체 및 공급 물량이 지속적으로 증가하고 있는 것이다.
이 회사는 2005년 약 50억원의 매출을 달성하였으며, 2006년에는 100억원, 2007년에는 200억원의 매출을 달성한다는 목표를 세우고 있다.
신동우 사장은 “이 같은 목표달성을 위해 고정밀 SCR 하니컴, 코팅형 SCR 하니컴, 탄화규소 디젤 입자상물질 제거 필터 등의 신제품 기술을 지속적으로 개발할 계획”이라며 “국내 뿐 아니라 세계적인 기업들과 경쟁하는 회사가 될 것”이라는 의지를 피력했다.
 박미선 기자

<사진설명>1,SCR하니컴   2,국산화 1호 압출기를 통한 생산  3,보령화력발전소에 설치된 SCR촉매
                4,자체개발 압출성형기

(주)나노의 세라믹 하니컴 압출성형 4대 핵심기술 개발 현황

SCR 원료기술
메타티탄산을 화학적, 기계적처리 공정을 통하여 아나타제 결정상 미립 티타니아를 제조하는 기술(한국, 미국, 중국 특허등록, 산자부 NT 마크 인증)을 바탕으로 텅스텐이 균질하게 담지된 SCR 촉매용 티타니아 분말 제조기술을 개발하였다. SCR 반응에 있어서 중요한 역할을 하는 텅스텐 균일담지 기술 및 미량원소 함량 제어 기술이 핵심으로, 질소산화물(NOx) 분해 온도영역이 넓고, 내구성이 우수한 장점이 있다. 광범위한 온도영역(200~450℃)에서 90% 이상의 질소산화물 제거효율을 나타내고 있으며, 발전소, 석유화학공장, 소각장, 유리용해로 등 다양한 SCR 촉매 응용분야에 활용하고 있다. 또한 독일 EnBW 발전소에 수출하여 제품의 성능 및 가격에서 국제 경쟁력이 검증된 바 있다.
하니컴 압출 공정기술
압출시 배토의 결합력과 원활한 배토유동성 확보를 위하여, 다양한 유기 공정첨가제에 대하여 소형에서 중형 크기로, 저밀도 셀에서 고밀도 셀로 변화시키면서 개발을 수행하여 성형성과 건조특성이 우수한 조합을 개발하였다.
특히 강도 발현에 기여하는 무기 결합제는 하소 후 촉매 내에 잔류하여, 촉매활성을 저하시키는 요인이 되므로 무기첨가제 투입양은 최소화하고 원하는 하소강도를 얻고, 제품 활성을 높이기 위하여, 다양한 종류의 침상형 무기첨가제를 개발하여 촉매원료 대비 5% 범위내에서 하소강도를 발현하는 조합을 개발하였다. 압출공정 중 열 및 응력 불균일 최소화하기 위하여 소재특성에 맞는 냉각시스템과 역류방지 장치가 추가된 고효율 압출기를 자체 개발, 제작하였다. 스크류 선단에 다양한 균일압출용 액세서리 치구가 부착가능하도록 설계하였으며, 금형도 자체 개발하여 압출배토의 상태에 따라 내외부 압출속도 및 투입량 조절이 가능하도록 함으로써, 다양한 배토에 대한 균일압출기술을 확보하였다.
하니컴 압출성형기
압출성형기는 압출원료의 특성에 따라 기계 설계 사양이 달라짐으로 원료 및 소재공정 경험과 기계 장비 설계능력이 결합되어야 한다. 먼저 촉매용으로 개발한 TiO2 원료를 활용하여 토출경 2˝ (촉매 1˝) 실험실용 상용 압출기에서 여러 가지 테스트를 진행하여 균일 압출할 수 있는 압출기 사양을 결정한 후, 토출경 4˝(촉매 2˝) 시험용 압출기를 자체 설계하여 제작하였다. 다시 시험용 압출기를 활용한 테스트를 바탕으로 실형상 압출기를 설계, 제작하였으나 진공실 챔버의 냉각 미비 및 열응력 편차가 발생하였으며, 실린더내의 배토가 역류하는 현상이 나타나 압출 불균일이 발생하였다. 이러한 문제점을 개선하여 토출압력 90kgf/cm2 이상, 배토가 유동하는 전부분에 대한 냉각시스템화, 역류방지 장치 적용, Brine 칠러 냉각 적용 등으로 고효율 실형상 압출기에 제작하여 최초로 국산화하였다.
압출성형 Pilot-plant
나노입자 촉매원료 및 유, 무기첨가제 특성을 고려한 혼합기 제작 사양을 선정하여 먼저 100L 용량 혼합기를 개발하였다. 특성 테스트를 거쳐 최종적으로 건, 습식 혼합 겸용이 가능한 고전단력 500L 혼합기를 개발하였다. 촉매원료 및 배토소지 특성을 고려한 하니컴 압출성형 금형을 1˝, 2˝, 4˝, 6˝ 단계별로 설계하고  제작한 후 무전해 니켈 코팅을 적용하여, 내구성을 증진시킨 금형을 개발함으로써 압출장비의 필수요소인 압출성형기, 금형 기술을 국산화하였다 더불어, 항습 기능을 갖춘 하니컴형 대형 촉매 건조에 적합한 구조의 건조실을 구축하였다.
공정간 자동화를 위하여, 하니컴 압출 성형체를 크기별로 자르고, 건조치구에 자동 적재할 수 있는 Wet-cutter 및 Loading 시스템과 건조실까지 자동 이송할 수 있는 이송 시스템을 설계 제작하였다. 아울러 20wt% 이상의 수분 및 유기첨가제가 남아있는 1차건조체의 안정적인 하소를 위하여, 2차 건조 공정을 도입하였으며, 실험실적인 테스트 장치에서 건조조건을 확립하고 2차 건조장치에 대한 개념설계를 완료하여 소성을 병행할 수 있는 장치를 개발함으로써 SCR용 탈질촉매 혼합, 압출, 건조, 소성 전 공정장비를 국산화한 Pilot-plant를 구축하였다. 또한 실제 배가스 조건하의 NOx 제거효율을 측정할 수 있는 Pilot-plant 활성평가 장치를 설계, 제작, 설치하여, 원료 및 실형상 하니컴에 대한 활성 및 내구성을 자체적으로 평가할 수 있는 기술을 확보하였다.
(자료 : (주)나노 제공)

<본 사이트에는 일부 표가 생략되었습니다. 자세한 내용은 월간세라믹스 2006년 6월호 참조>