PCP(Porous Coordination Polymer)/MOF(Metal Organic Framework)가 화학, 전자, 환경, 의료 등 다양한 분야에서 차세대 소재로 부상하고 있다.
금속이온과 유기 배위자로 구성되는 PCP/MOF는 다공성 배위 고분자로 비표면적이 제올라이트(Zeolite)의 2-15배에 달하는 다공성 소재이며 규칙적으로 배열된 격자 모양의 삼차원 구조를 보유하고 있다.
내부에 무수히 존재하는 구멍에 가스, 냄새 분자 등을 포착할 수 있으며 흡착, 분리, 저장, 촉매, 전자전도성 등 다양한 기능을 발현할 수 있는 것으로 파악되고 있다.
또 배위 결합에 따라 스펀지와 같이 유연성이 뛰어나며 S자형 흡·탈착이 가능한 특징이 있다.
유럽, 미국을 중심으로 벤처 16사가 상업화를 추진하고 있으며 생산성, 품질, 코스트에 대한 연구개발(R&D)이 주류를 이루고 있는 가운데 분리막, 가스센서 소자 등 애플리케이션을 개발하는 벤처기업도 등장하고 있다.
일본에서도 벤처 아토미스(Atomis)가 PCP/MOF 응용을 중점사업으로 육성하고 있다.
아토미스는 교토대학 고등연구원과 공동으로 금속제 가스봄베를 대체하는 차세대 고압가스 봄베를 개발해 시험제작에 성공했다.
금속봄베는 무게가 60kg에 달하나 개발제품은 10kg에 불과해 대폭 경량화했으며 IoT(사물인터넷) 기능도 탑재하고 있다.
가격과 가스 흡착성능의 균형을 맞추어 2021년 소규모 판매를 시작할 계획이다.
흡착·탈착 기능을 활용해 의약품, 전자 분야를 대상으로 용도를 개발하고 있으며 2019년 말부터 제약기업에게 시험 공급할 방침이다.
아토미스는 신규 애플리케이션 개발을 중점사업으로 확립하면서 효율적인 제조 프로세스 개발을 선행하고 있다.
PCP/MOF는 일반적으로 고온·고압 상태에서 대량의 용매를 사용하는 솔보서멀(Solvothermal) 합성공법으로 제조됨에 따라 용매가 원료코스트의 90% 이상을 차지하고 있다.
이에 따라 아토미스는 실온·상압에서 용매를 거의 사용하지 않고 반응속도를 조절해 3차원으로 성장시키는 기술을 개발했다.
1일 생산능력 10kg의 파일럿 설비를 가동해 평가용 샘플을 공급하고 있으며 앞으로는 최대 100kg인 반상업 공장 건설을 추진함과 동시에 수요기업의 양산설비 건설을 지원할 방침이다.
아토미스 합성공법을 3개 확보해 각종 PCP/MOF에 대한 범용성을 담보하고 있는 강점을 바탕으로 화학기업을 비롯한 잠재적인 수요처를 대상으로 영업을 집중할 방침이다.
다공성 배위 고분자는 교토대학 기타가와 스스무 교수와 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스 오마르 야기 교수가 각각 PCP, MOF 명칭으로 개발했다.
이후 미국 NuMat Technologies가 반도체 특수가스용 저장장치, 영국 MOF Technologies가 과일 신선도 유지제를 개발하는 등 과학에서 비즈니스 단계로 전환되고 있다.