응용분야 다양 전방위 활약 기대 나노기술(Nano Technology)이 물리·재료·전자·화학 등 학제간 경계를 넘어 다양한 기술적 가치를 지니고 있는 미래기술로 손꼽히고 있다.나노기술은 크기 및 에너지 소비 등을 최소화하면서 최고의 성능을 구현할 수 있어 높은 경제성을 실현할 수 있으며 오염발생을 효과적으로 방지할 수 있어 환경친화성이 높은 기술로 부상하고 있다. 따라서 국내는 물론 세계적으로 IT, BT 및 소재산업의 원천소재를 제공하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 국내 나노기술 수준은 개발이 본격화된 2001년 세계 최고의 기술국인 미국의 약 25%에서 2008년 75%까지 향상된 것으로 나타났다. 일본(88.0%), 독일(79.4%)에 이어 세계 4위에 해당하며 영국(67.5%), 중국(58.8%), 프랑스(57.5%)보다 앞선 것으로 평가되고 있다. 국내에서는 연구기관, 대학을 중심으로 나노분야의 활발한 연구가 진행되고 있다. 다양한 나노소재 중 나노포러스(Nano Porous)는 초다공성 소재로 신·재생 에너지와 석유화학산업 등에서 촉매·흡착제로 널리 사용되고 있으며 최근에는 단열재, 의약물질 전달체 등 다양한 분야로 응용범위를 넓혀가고 있다. 단열재로 주목받는 실리카 에어로젤 실리카(Sillica) 기반 에어로젤(Aerogel)은 대표적인 초다공성 소재로 단열효과가 우수하고 밀도가 낮은 특징을 가지고 있다. 실리카 에어로젤은 유리섬유 등 기존 단열재의 1/5 두께로 동일한 단열효과를 구현할 수 있고, 분진 발생 등에 따른 2차적인 환경오염을 막을 수 있어 친환경적인 소재로 주목받고 있다. 무게는 m3당 100kg 이하로 무기화합물 단열소재 중 가장 가볍고 기공률은 80-99%, 기공 크기는 1-50nm에 비표면적이 g당 600m2 이상으로 초단열소재로 주목받고 있다. 실리카 에어로젤은 이산화규소(SiO2) 나노 구조체가 부직포처럼 성글게 얽혀 있지만 전체 부피의 98%에 달하는 실과 실 사이의 공간에 공기가 가득 차있어 단열효과를 낼 수 있다. 또한 3mm 두께 판유리의 태양광 투과율이 90%인데 비해 두께 1cm인 에어로젤은 투과율이 94%로 열차단율이 스티로폼 등 기존 단열재보다 3배 높은 것으로 알려졌다. 빛을 통과시키면서도 열을 차단하기 때문에 건축소재 뿐만 아니라 가전, 우주·항공, 군사 등 다양한 분야에서 채용이 기대되고 있다. 국내에서는 실리카 에어로젤의 상용화를 위한 정부차원의 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다. 그러나 에너지기술개발 10개년 계획의 중점 추진사업으로 선정돼 2002년부터 연구개발이 이루어지고 있지만, 관련기업의 참여가 부진해 기초연구가 반복적으로 수행되는 문제점이 지적되고 있다. 에어로젤 연구 관계자는 “국내 연구자들의 다양한 연구활동으로 합성·공정에 관한 연구가 지속되고 있지만 상용화를 위한 경제성을 확보하지 못해 기초 연구가 반복되고 있다”며 “미국·일본·유럽 등 선진국에서 국립연구소를 중심으로 전략적·중장기적 연구활동이 전개되고 있는 점을 벤치마킹해야 한다”고 지적했다. 실리카 에어로젤이 기존 단열재를 대체하기까지 다소 시간이 소요될 것으로 예상되나 항공기, 자동차, 세탁기, 건자재 등 초단열성과 방음효과가 동시에 요구되는 고급 소재부터 대체가 점진적으로 이루어질 것으로 예상되고 있다. 표, 그래프 | 에어로젤의 대표적 연구개발 역사 | 대표적인 에어로젤 생산 및 공급기업 | 세계 촉매 시장 성장률(2003-08) | 세계 DDS 시장동향 | 생체재료 활용 의료기기 시장규모 | <화학저널 2010/7/26> |
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