일본 오하라케미칼(Ohara Paraguim Chemical)이 무수 세공을 보유한 다공성 배입 고분자(PCP)/유기금속 구조체(MOF)의 기능을 약화시키지 않고 제제화하는 기술을 정립했다.
교토대학 및 교토대학이 설립한 벤처기업 아토미스(Atomis)와의 연계를 통해 정립한 기술로, PCP/MOF와 활성탄을 한곳에 접착시킨 조립(造粒)으로 마무리했으며 상업생산 수준으로는 일본 최초로 타블렛화하는데 성공했다.
조립 상태에서는 고기능 순간탈취제 등에 응용할 수 있으며 타블렛 상태로는 마스터배치(MB)와 동일한 취급이 가능해 항균 등의 기능을 부여한 수지를 개발하는 방안도 검토하고 있다.
가공성이 높은 제제를 제공해 공급처와 함께 다양한 영역에서 PCP/MOF 실용화를 위해 노력할 방침이다.
제제공장을 건설할 부지를 확보한 상태이며 2019년 사업화가 가능할 것으로 예상하고 있다.
금속이온과 유기배입자 등으로 이루어진 PCP/MOF는 규칙적으로 배열된 격자형 3차원 구조를 보유한 다공성 소재로 제올라이트(Zeolite)의 2-15배 수준에 달하는 비표면적을 보유해 흡착, 분리, 저장, 촉매, 전자전도성 등 다양한 기능에서 활용이 기대되고 있다.
약 20년 전 발견된 PCP/MOF는 현재 10만종에 달하며 PCP/MOF를 중심으로 사업을 영위하는 벤처기업 수는 16사, 논문 및 특허도 매년 8000건이 발표되는 등 많은 관심을 받고 있다.
해외에서는 청과물의 신선도를 유지할 때 사용하거나 반도체 도판가스 등을 저압저장 수송할 때 사용하는 용도로 상업화가 이루어졌으나 일본에서는 아직 상업화 사례가 없다.
오하라케미칼은 교토대학 고등연구원의 물질-세포 통합시스템 거점(iCeMS)의 거점장을 맡은 키타가와 스스무 특별교수 연구성과인 PCP/MOF 특이구조에 착안해 2015년부터 키타가와 스스무 특별교수, iCeMS 소속 교수 등과 실용화를 위해 연구를 추진했으며 먼저 순간탈취제에 대한 응용에 성공했다.
그램당 비표면적은 활성탄이 테니스코트 10개분, 실리카겔은 2-3개분인 반면 PCP/MOF는 27개분에 달한다는 점을 활용해 신속하고 장시간 냄새 분자를 가두어둘 수 있도록 했고 필터 메이저 등과 협업해 공기청정기 필터에 적용하는 방안을 검토하고 있다.
그동안 필터는 부직포를 주로 사용했기 때문에 오하라케미칼 역시 부직포가 떨어지지 않도록 하기 위해 1년 전부터 활성탄을 접착시켜 조립품을 시험 생산하는 방식을 취했으나 코팅 과정에서 구멍이 막혀 흡착 등의 기능이 저하된다는 과제를 발견하고 특수한 바인더를 사용해 활성탄과 PCP/MOF를 접착시켜 기능을 유지한 조립제품 생산에 성공했다.
오하라케미칼은 담배 냄새에 대해서도 효과를 어느 정도 발휘할 수 있을지 실증실험을 실시하고 있으며, 활성탄을 사용해 냄새를 제거한 후에 남는 냄새를 100이라고 가정한다면 신규 조립제품으로는 발암성이 있는 피리딘(Pyridine)을 11로, 니코틴(Nicotine)은 29로 줄일 수 있는 것으로 확인했다.
아울러 항균성, 항바이러스성 등도 확인한 것으로 알려졌다.
압축성형을 통해 PCP/MOF를 타블렛 형태로 제조하는데 성공했으며, PCP/MOF만으로 성형하면 취약해질 수 있다는 점에서 특수 첨가제를 적정량 섞어 기능을 거의 떨어뜨리지 않고 제조했다.
상업생산 스케일로 타블렛 생산에 성공한 것은 오하라케미칼이 일본 최초인 것으로 알려졌다.
PCP/MOF는 300℃까지 내열성을 나타내나 분말 상태에서는 내열성을 발휘하기 어렵고 타블렛화함으로써 마스터배치와 같이 수지와 용이하게 혼합이 가능한 것으로 알려졌다.
가공성이 높은 타블렛으로 제조함으로써 PCP/MOF 특성에서 유래된 기능을 부여한 필름, 시트, 건축자재 등을 개발하는 방안도 검토하고 있다.
또 PCP/MOF를 활용하고자 하는 관련기업과 협업해 다양한 용도에서 실용화를 추진해나갈 계획이다.
오하라케미칼은 섬유 마감가공제, 순간접착제 등을 생산하고 있으며 PCP/MOF를 미래 성장동력으로 적극 육성할 방침이다.