CNF(Cellulose Nano Fiber)는 국내 화학기업들이 R&D(연구개발)를 등한시하고 있어 일본기업의 기술력에 한참 뒤처지고 있다.
CNF는 탄소섬유(Carbon Fiber)에 이어 자동차부품, 투명 필름 등에 다양하게 채용될 것으로 예상되고 있다. 특히, 탄소섬유에 비해 기계적 강도가 우수하고 가격이 저렴해 탄소섬유를 대체할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
탄소섬유 거래가격이 kg당 3만-5만원에 달하는 것을 감안하면 1만원 미만에 형성돼야 할 것으로 판단되고 있다.
시장 관계자는 “CNF는 인장강도, 인장탄성률 등이 아라미드(Aramid), 유리섬유와 비슷한 수준”이라고 밝혔다.
CNF 가격은 아라미드에 비해 50% 정도 저렴해 대체소재로 활용될 가능성이 높아지고 있다.
일본은 높은 기술력을 바탕으로 응용제품 확대와 함께 대량생산 공정을 도입해 생산단가를 2020년까지 kg당 5000원 수준으로 크게 낮출 수 있을 것으로 기대하고 있다.
국내시장은 산림과학원, 강원대학교 등에서 일부 응용제품 관련 R&D를 시행하는데 그치고 있어 당분간 상업생산이 어려울 것으로 판단된다.
반면, 일본은 2000년대 후반부터 R&D 투자를 적극화함으로써 2017년부터 상업생산에 돌입해 국내시장과 비교되고 있다.
Nippon Paper(NPC)는 Ishinomaki 소재 CNF 500톤 설비를 2017년 4월 상업화했으며, Yoshikawakuni Plastics은 CNF를 PP(Polypropylene)와 혼합해 CNF 펠릿을 제작함으로써 친환경 플래스틱 생산을 확대할 계획이다.
CNF 펠릿은 기계적 강도가 PP에 비해 3배 이상 높아 친환경 플래스틱용 수요 증가가 기대되고 있다.
일본기업들은 PP 뿐만 아니라 PE (Polyethylene), PA(Polyamide), 에폭시수지(Epoxy Resin) 등 다양한 소재에 CNF를 투입해 고부가제품 양산을 시도하고 있으며, 특히 필터, 2차전지 분리막(LiBS), 식품, 의료, 헬스케어까지 다양한 용도로 특허 출원을 확대하고 있다.
CNF 관련특허 출원건수는 중국 241건, 일본 200건, 미국 39건, 한국 21건, 스위스 16건, 독일 13건 등으로 중국, 일본 등이 R&D에 집중하고 있다.
일본 Mitsubishi Chemical은 필터 분리막, 디스플레이용 필름, 건축자재, 의약, 촉매 등으로 CNF 응용제품 개발을 확대하고 있다.
Asahi Kasei Chemicals은 기능성 필터, 분리막, 저열 팽창성 기판소재, 의료용 소재, 진단시약 등에 CNF 채용을 검토하고 있다.
일본 정부는 CNF를 자동차 소재로 투입하기 위해 「경량 고강도 차세대 셀룰로오스 섬유」 개발을 국책사업으로 추진하고 있으며 Toyota, Honda, Nissan 등 자동차기업들도 탄소섬유에 이어 CNF 특허를 적극 출원함으로써 소재 다양화 연구를 이어가고 있다.
Toyota는 탄소섬유 특허가 149건, CNF 0건이지만 Honda는 탄소섬유 특허 126건, CNF 1건, Nissan은 탄소섬유 특허 111건, CNF 1건 등으로 파악되고 있다.
반면, 현대·기아자동차는 CNF 관련특허가 0건에 불과해 비교되고 있다.
국내에서는 학계와 유관기관을 중심으로 R&D를 추진하고 있으며 무림P&P가 CNF를 파일럿 플랜트로 일부 생산해 시험하고 있다.
삼림과학원은 이선영 박사를 중심으로 CNF를 이용해 2차전지 분리막 개발에 성공했으며 기술 이전을 추진하고 있는 것으로 알려졌다. 아울러 2017년 말까지 파일럿 생산설비를 구축해 국내기업에게 공급할 예정이다. 2020년까지는 100톤 미만의 파일럿을 구축할 방침이다.
이선영 박사는 “국내시장은 응용제품을 개발하는 관련기업들이 부족해 기술력 강화 및 상업화가 이루어지지 않고 있다”고 강조했다.
강원대학교에서는 폐지로부터 원섬유를 분리해 CNF를 생산하는 연구를 수행함으로써 저렴한 CNF를 생산할 수 있는 분산 기술을 개발하고 있는 것으로 알려졌다.<허웅 선임기자>