산림과학원 "목재 펄프 기반 '셀룰로스 나노섬유' 제조 기술 개발"

국립산림과학원은 목재 펄프로 친환경 고기능 소재 '셀룰로스 나노섬유(CNF)'를 제조할 수 있는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

이 기술은 기존 제조 공정에 사용되는 고가의 산화제를 재사용할 수 있게 해 생산비용을 줄이고 환경오염을 저감하는 과제를 동시 해결한 것이 핵심이다. 특히 셀룰로스 나노섬유는 앞으로 플라스틱을 대체할 소재로 활용될 가능성이 점쳐진다.

산화제 재사용 모식도. 국립산림과학원

셀룰로스는 식물 세포벽의 주요 구성 성분이다. 재생가능·생분해성·높은 기계적 강도·우수한 화학적 안정성 등 특성을 가진 대표 친환경 소재로도 꼽힌다.

특히 셀룰로스를 나노 수준으로 분해한 셀룰로스 나노섬유는 친환경 플라스틱을 대체할 수 있는 소재로, 고강도 복합재·필터 및 분리막·이차전지 소재 등 다양한 산업 분야에서 활용성이 큰 것으로 알려졌다.

다만 그간 CNF 제조 공정에서는 TEMPO 산화법이 널리 사용돼 고가의 산화제를 1회 사용한 후 폐기해야 하는 탓에 화학물질이 포함된 폐수 발생과 공정비용 증가 등 문제를 떠안았다.

산림과학원이 개발한 제조 기술은 이러한 문제를 개선, 산화 반응 후 남은 용액(산화여액)을 회수·재사용할 수 있게 한다.

산화 반응 후 고형분과 액체를 분리해 산화여액을 회수하고, 이를 신규 산화제와 혼합해 다시 공정에 투입함으로써 최대 3~5회까지 재사용이 가능하도록 한 것이다.

이를 통해 산화제 사용량 절감과 폐수 발생 최소화, 생산 비용 절감 효과를 두루 확보할 수 있게 됐다는 게 산림과학원의 설명이다.

전상진 임산소재연구과 박사는 "산림과학원이 개발한 기술은 목재 기반 소재의 친환경성과 경제성을 동시에 높였다는 점에서 의미를 갖는다"며 "향후 플라스틱 저감 정책과 탄소중립 실현에 기여할 수 있는 핵심 기술로 발전시켜 나가겠다"고 말했다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr