화학연, 나노셀룰로오스 친환경적으로 제조 성공

황산 처리 대체 할 공정개발 첫 시도
결합력과 강도 높고, 신체에 해 없어

신지훈 화학연 환경자원연구센터장

차세대 나노 소재로 주목받고 있는 나노셀룰로오스를 친환경적으로 제조할 수 있는 공정이 개발됐다.

한국화학연구원 신지훈 환경자원연구센터장 연구팀은 기존 황산 공정 대신 전자빔과 고압균질기를 활용해 제품 개발에 성공했다.

나노셀룰로오스는 나무의 구성 성분인 셀룰로오스를 10억 분의 1로 쪼개 나노화 한 물질이다. 분자 간 결합력이 탁월해 강도가 높고, 친수성이 뛰어나서 여러 산업에 응용될 것으로 기대되고 있다.

나노셀룰로오스 형태와 제조 방법은 세 가지인데, 화학연구원은 펄프에 고농도의 황산을 사용해 펄프의 비결정 영역을 제거하고 결정 영역만 남겨 결정체 형태의 나노셀룰로오스를 만들었다.

황산 처리를 대체할 수 있는 친환경 공정을 개발한 것은 화학연 연구팀이 처음이다. 기존 공정의 단점을 극복하기 위해 연구팀은 국내 다른 산업에서 널리 사용되고 있는 전자빔과 고압균질기를 활용했다. 기존 산 중화 수처리 공정이나 초음파 분쇄가 필요 없어 친환경적이고 효율이 높다.

기존 황산처리로 제조된 나노셀룰로오스는 외부 열에 상대적으로 취약하지만, 화학연이 개발한 나노셀룰로오스는 열에 안정적이다. 또 간단한 화학 처리를 통해 물질 표면의 전하를 원하는 대로 바꿀 수가 있어 산업적으로 다양하게 응용할 수 있다. 수율도 45~60%로 늘렸다.

결정형 나노셀룰로오스는 결정체로 이뤄져 있기 때문에 결합력과 강도가 높아서 향후 센서, 건축자재 강화재료, 액상 정화 필터에 활용될 것으로 기대되고 있다. 식물로부터 유래된 당 구조를 가지고 있어 신체에 해가 없어 약물 전달체, 이식 보조물질, 피부 보습제품 등 의료 바이오 분야에도 활용될 수 있다.

신지훈 박사는 “다량의 강산 화학적 처리를 하지 않고 전자빔과 고압균질기 공정만을 통해서 분산성과 나노화가 확보된 셀룰로오스 나노결정체 친환경 고효율 제조 공정을 개발했다. 향후 상용화를 위한 대량 생산 공정 연구에도 박차를 가할 계획”이라고 밝혔다.
이해미 기자 ham7239@