●융합기술 이끌 ‘꿈의 신소재’
탄소나노튜브(CNT)란 구리와 같은 전기전도성, 강철보다 100배 이상의 강도, 지구상 최고의 열전도성을 가진 소재로서 ‘21세기형 꿈의 연금술’을 가능하게 하는 천의 얼굴을 가진 재료다.

지난 2003년 삼성경제연구소, 과학기술부는 이 소재가 가진 기술 혁신성, 기술적 파급효과와 큰 사업유망성 등을 들어 CNT를 우리나라를 먹여 살릴 10대소재로 지정한 바 있다.

또 일본 특허청 자료에 의하면 나노소재 중 단기간내에 성장가능성이 가장 큰 이유로 기술혁신성과 개발진척도를 들고있는 소재로 선진국과 후진국을 가릴 것 없이 모든 나라가 가장 경쟁적으로 연구와 투자를 하고있는 분야다.

학문간, 산업간 융합이 각광을 받는 최근 추세에서 IT, BT, NT, CT 등 신성자 융합분야에서도 활용도가 높은 핵심소재로 ‘융합소재의 핵’으로 자리매김 되고 있다.

나노소재 중 유일하게 산업화 도입기 중 발생단계에서 응용단계로 넘어가는 성장기술이고, 주변기술 발달로 코어기술에서 다양한 응용기술이 개발되는 단계로 기술성과 경제성의 벽을 동시에 넘어서고 있다.

제품수명주기상(도입기-성장기-성숙기-쇠퇴기) 도입기에 놓여있는 CNT는 이 자체가 독립적 상품 요소(도료)일 뿐만 아니라 응용기술분야에서도 다양한 용도를 가지고 있어서 기술적 파급효과가 매우 크다.

●특성평가 표준화, 정량화 시급
업계에서는 CNT 상용화의 최대 걸림돌로 ‘분산’과 ‘가격’을 꼽고 있다.

그러나 필자는 CNT가 소개된지 20년이 다 됐는데도 아직 소재를 정의할 수 잇는 규격화되고 정량화된 특성 평가법이나, 표준화가 이뤄지지 않았다는 점이 시장 성장속도를 떨어뜨리는 상용화의 최대 걸림돌이라 생각한다.

즉 CNT는 사용하는 카본소스, 촉매, 조건 등에 의해 재료의 물성이 거의 결정되어 나온다.

얼마나 품질 좋은 촉매를 사용하느냐에 의해 전기전도성, 열전도성, 강도보강재로서의 용도가 결정된다고 보면 확실하다.

보통 CNT 제조자가 제공하는 제품 스펙에 강조하는 순도는 정말 아무 의미없는 수치라고 보면 된다.

분석방법과 분석조건에 의해 달라지는 수치로는 CNT의 용도를 알수도 없으며 직진성, 길이, 직경과 표면에 부여된 친수기 등에 의해 더 우수한 CNT를 분별 할 수 있다.

현재 분산의 헤게모니를 가지려는 수많은 연구자들이 지금도 전지구적으로 매달리고 있다.

그러나 아직도 논문 ,특허 등 고전적인 방법에 준해 강산, 강알카리, 강산화-환원제, 고열처리와 값비싼 분산제로 분산에 매진하고 있거나, 강한 기계적 물리력으로 억지로 분산하고 있는 실정이다.

이런 방식은 모두 CNT의 제 성질을 잃게하므로 우리가 원하는 물성을 얻기가 매우 어렵다.

이 때문에 CNT 함량별(두께별) 전기 전도성, 열전도성 등의 수치화와 표준화가 곤란을 겪는 것이다.

CNT의 고형체, 친환경 액상 분산액의 제조와 CNT평가방법, 고분산용 CNT 고형체외 다수 특허를 보유 또는 출원하고 있는 월드튜브는 친환경이며, 값싼 분산제를 이용하여 5wt%까지 물, 알콜, MEK, TO, DMF, NMP, EA, EC, BC 등을 분산해 많은 응용목적에 적합한 분산 기술을 확보하고 있으며, 응용분야별로 필요한 자사의 CNT 분산기술에 대한 특성평가를 함께할 세계적인 제품을 꿈꾸는 혁신적인 기업을 찾고 잇다.

친환경 고형체들은 요즈음 이슈화 되고 있는 선진국의 TSCA같은 장벽을 넘을수 있으며, CNT-복합재 제조시 소량으로 원하는 전도성을 구현할 수 있기 때문에 미려한 외관과 물성을 얻을수 있다.

고분산용 고형체는 금속복합재(브레이크 패드, 디스크, 히트싱크, 전자파흡수-차폐재 등), 세라믹 복합재(세라믹볼, 세라믹디스크,전자파흡수-차폐재), 액상수지 프레플러그, 수지 중합용, BT융합제, 환경처리제, IT융합제, NT융합제 등으로 사용되고 있거나 향후 사용이 가능하다.

응용분야 적용과정에서 발생하는 ‘높은 가격’은 바이엘이 “2012년 kg당 50달러”로 공언한 예에서 볼 수 있듯이 저가격화로 가는 것이 시대의 흐름이며 중국과 한국에서 40~70달러/kg의 CNT가 출시돼 고전도성 카본의 영역을 대체하고 있다.

▲ 분산액+응용제품.

●분산기술 확보하면 ‘세계 최고’
앞에서 서술한 바와 같이 현재 상용화가 더디게 진행 중인 CNT에 대해 주변의 많은 이들이 “사업이 되기는 되는 건가?”, “그럼 왜 안되는가?”라는 질문을 한다.

난감한 일이다. 보통 대학에서 CNT를 말하면 거의 이과쪽 교수 80~90%는 다 알고 있고, 60% 이상이 전문가라 말한다.

즉 학계에서는 10여년 동안 정부와 지자체, 기업에서 지원 또는 협력으로 인해 한두건 이상은 과제나 학생 논문 지도로 CNT의 우수성을 알고있으며 문제점도 무엇인지 분명이 알고있는 실정이다.

기업 쪽도 마찬가지로 연구소를 가진 80-90%는 CNT 소재를 한번쯤은 접해본 경험을 다 가지고 있고 자사 제품 적용으로 거둘 수 있는 시너지 효과는 물론, 여타 소재와의 융합에는 필히 필요한 소재라는 것을 잘 알고 있다.

CNT소재의 필요성에 대한 공감대와 인력적 토대는 상당히 풍부한 것이다.

문제는 분산기술이다.

CNT-우레탄복합재로 스러져가는 대구의 섬유산업을 일으키려는 대구의 Y대 K교수, 5년 동안 50억을 투자, 금속 복합재 브레이크 패드를 개발해 오신 R사 정사장, 선도장 후 용접 도료를 수년 개발 실패하다 당사의 분산액으로 성공하고 특허까지 출원해버려 저를 난감하게 만든 P사 K과장, 원자력연구소와 열전달유체의 과제를 하는 H대 H군 등 예에서 보는 바와 같이 이 같은 토대와 수준높은 분산기술의 만남은 세계 제품으로 바로 통용될 수 있는 소재나 부품생산, 특허 등을 연결될 수 있다.

▲ WNT칩+응용제품.

즉 거인들의 어깨위에 올라탈 수 있는 수많은 혁신자들을 많이 만들 수 있다는 말이다.

CNT를 하고있는 세계적인 기업으로는 바이엘, 아케마, 미tM비시, 미쓰이, 호소가와, 우베흥산, 쇼와덴코, 토레이, 듀폰, 하이페리온, 지백스, 니키쇼, 나노실, 바스프, RTP, GE, 등 전통의 소재분야 강자들과 신생의 C-나노, 타임스나노, 신젠나노테크, 나노랩, 나노리쥐, 혼쥬케미컬, Xintek, Tomaswan, Nano carbob tech 등 우리나라에서는 거의 모든 대기업군, 중견-중소기업들과 대학들이 경쟁적으로 연구 개발과 제품 상용화에 박차를 가하고 있는 실정이다.

그러나 이런 상황에서도 몇몇 사람들이 “이제 CNT는 사업화의 부적격 품목”이라고 외치는 소리를 들을 때 지금껏 CNT에 목숨을 걸어 온 한 사람으로서 참담함을 느끼지 않을 수 없었다.

그 말들이 틀렸다는 소리가 아니라, 왜 수년, 10여년하신 분들의 입에서 아직도 “분산이 어렵다, 분산은 이런 이유로 안된다, 분산은 이렇게 되지 않으면 안된다” 하는 말들이 나오느냐는 것이다.

지금도 청운의 꿈을 꾸고 CNT사업을 모색하는 기업과 관련자분에 이 같은 말을 태연하게 하는 행태에 대해 ‘거인의 어깨’를 함께 올라탄 후인으로서 반성하는 마음을 느끼지 않을 수 없다.

품질로 증명되는 당사의 제품에 대해 “어디서 박사학위 했나, 어디 논문에서 봤나, 품질 평가는 어디서 받았나”를 따지며 가치를 폄훼하는 행태, “CNT산업 책임지고 우리식으로 해 나간다”는 막무가내, 몇몇이 돌아가며 나눠먹는 R&D시장 등은 분명 개선돼야 할 부분이다.

▲ 월드튜브-실사물.jpg.

●저가격화, 응용제품 개발 확대 등 밝은 전망
CNT산업은 분명 매력적이고, 국가적으로 매진해야할 전락사업임에 틀림없다.

당사의 경우만 보더라도 단 한번의 테스트만으로 나온 열전달 유체의 에너지 효율 14% 향상 이라는 결과를 두고 보면 제대로 맞춤 연구만 되면 20%까지 쉽게 달성되리라 생한다.

이는 국내 보일러에만 적용하더라도 에너지를 20% 아낄 수 있는 최고의 친환경 소재다.

P사의 선도장 후용접용 도료도 기존 자동차 도장라인 개념을 혁신할 수 있는 세계적인 소재 기술이다.

자동차 브래이크 패드와 디스크용 금속 복합재도 당장 KTX의 독일 사브사의 제품을 대체할 수 잇는 혁신적인 제품이라 할 수있다.

CNT는 전 세계 생산량 연간 1만톤이라는 대량 생산의 단계로 이행하고 있다.

이제는 이 팽창하는 시장을 누가 제패하느냐만 남아있는 것이다.

현재 중국업체들에 의해 주도되고 있는 저가격화는 일부 스페셜 품목을 제외하고는 내년에 거의 50달러/kg 수준에 도달하리라 생각한다.

CNT의 수요는 고전도성 카본블랙의 대체와 고분자-복합재, 전지, 에너지, 방열, 대전방지, 무기재료-복합재로의 신규 시장의 발현을 목전에 두고 있다.

월드튜브의 CNT 기술은 비록 완제품은 아니나 융합소재로서 없어서는 안될 국가경제의 전략소재임에 틀림없는 사실이며, 선진국들에서 탐내는, 한창 매진하고있는 핵심 기술이다.

지난 7월 매경미디어센타에서 열린 ‘매경 이코노미스트 클럽’ 초청 강연에서 황창규 지식경제부 R&D 전략기획단장은 “국가 연구개발 발전을 위해 해외의 좋은 특허도 과감히 사들여, 우리것으로 상용화하는 개방형 혁신 전략”의 필요성을 강조하고 “우리나라 R&D는 칸막이 연구 시스템이며 분야별 중복성이 많다”며 “국가 R&D의 뿌리이면서 큰 줄기인 메타플랜이 반드시 있어야 한다”고 지적해 많은 공감을 얻은 바 있다.

이러한 핵심 기술은 국가가 적극적으로 관리해 3~5년후 먹거리를 걱정하는 우리나라 기업들에게 값싸게 제공하면, 이미 조성된 풍부한 대학, 연구소 등 연구 인프라와 어우러져 ‘부품소재 강국’, ‘해가 지지않는 강소기업’을 만들 수 있을 것이다.