▲ 무림P&P가 `나노코리아 2024`에 부스를 꾸미고 관람객들에게 나노셀룰로오스에 대해 설명하고 있다.

펄프·제지·신소재 종합기업 무림P&P 무림P&P(대표 이도균)가 7월 3~5일까지 3일간 일산 킨텍스에서 열린 ‘나노코리아 2024’에 참가해 친환경 신소재인 나노셀룰로오스 기반 제품들을 전시해 참관객의 이목을 집중시켰다.

나노셀룰로오스는 나무 등 식물에서 추출한 셀룰로오스를 나노미터(㎚, 10억 분의 1m) 크기로 쪼갠 천연 나노 소재다. 식물 세포벽에 기계적 또는 화학적 처리를 통해 얻어낼 수 있는 지구상에서 가장 얻기 쉬운 천연 고분자로 알려져 있다.

나노셀룰로오스는 무게가 철의 5분의 1에 불과하지만 강도는 5배에 달하며, 순환자원인 나무로 만들어져 생분해가 가능하다. 더불어 높은 투명성과 재생 가능성, 생체적 안정성, 높은 열 안정성, 용이한 성형성 등의 장점으로 친환경적이고 고기능성의 신소재로서 철과 플라스틱의 대체재로 크게 각광 받고 있다.

이에 나노셀룰로오스는 ‘제2의 탄소섬유’라 불리며 자동차, 화장품, 페인트, 포장재 등에 활용 가능하며 나아가 리튬이온 전지용 분리막, 디스플레이, 태양전지, 센서 등에 이용 가능성이 높아 활용 범위를 넓혀가면서 다양한 산업 분야에 응용될 것이라 기대를 모으고 있다.

무림P&P는 국내 유일의 펄프-제지 일관화 공정을 통해 섬유질이 살아 있는 최고 품질의 천연 생(生) 펄프를 가지고 직접 나노셀룰로오스 섬유를 생산하고 있으며, 국내 최대 연간 1,000톤 규모의 나노셀룰로오스 생산 시설을 보유하고 있다.

▲ 무림P&P의 펄프-전처리(기계적·화학적)-나노화 연계 통합 제조 공정

무림P&P는 펄프-전처리(기계적·화학적)-나노화 연계 통합 제조 공정으로 에너지 및 케미컬 절감을 통한 전처리 비용을 최소화해 가격 경쟁력을 확보했고, 전처리 기술별 나노셀룰로오스 제조공정 최적화로 응용 분야별 나노 셀룰로오스 특성 조절이 가능하다.

기계적 전처리(리파이너 전처리)는 미세한 틈을 가지는 플레이트 사이를 펄프 섬유가 연속적으로 통과해 나노화에 적합한 형태학적 특성(길이, 미세가지 등)을 갖춘 곁가지 형태의 전처리 펄프를 제조하며, 고고형분화(20%)와 종횡비 조절이 가능하다.

화학적 전처리(TEMPO-산화 전처리)는 수계에 분산 시 음이온성 특성을 나타내는 카르복실기를 펄프섬유에 도입해 나노화 시 음이온성 카르복실기들 간의 정전기적 반발력을 갖춘 미세 분화형 형태의 펄프를 제조한다.

전처리 공정을 거친 펄프를 높은 압력조건에서 미세한 틈 사이로 통과시키는 과정을 반복적으로 처리함으로써 나노 사이즈의 폭을 갖는 셀룰로오스 나노파이버(CNF)를 만든다. 고강도, 고탄성, 생분해성, 투명성, 고보습력 등의 특성을 지닌 CNF는 화장품, 하이드로겔, 의약품 및 식품 포장재, 코팅 첨가제, 자동차 내·외장재, 복합소재 등으로 활용할 수 있다.

▲ 무림P&P가 만든 셀룰로오스 나노파이버(CNF)를 적용한 복합 필름 및 식품 포장재

무림P&P는 이번 전시에서 고강도로 플라스틱을 대체한 자동차 내장재, 고투명성의 기체차단 식품포장재용 필름, 내열·단열성 향상 폴리우레탄폼 등을 전시했다. 더불어 셀룰로오스와 플라스틱이 결합한 바이오 플라스틱으로 만든 옷걸이, 화장품 용기, 칫솔 등도 선보였다.

무림P&P 임완희 책임연구원은 “이번 전시회에서 관람객들에게 나노셀룰로오스라는 친환경 소재를 소개하고자 했다”며, “앞으로 무림P&P는 지속해서 나노셀룰로오스의 적용 분야를 넓혀 일상 생활 속에서 지속가능한 새로운 가치를 창출하고 미래 성장 동력 개발 최선을 다 할 계획”이라고 전했다.