한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구단 최재우 박사팀이 폐기된 영구자석 속 네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy) 등 희토류 금속을 회수할 수 있는 소재를 개발했다. 이 소재는 이미 널리 활용되는 아크릴 섬유를 기반으로 금속-유기 구조체 결합해 실뭉치처럼 생긴 나노 구조 섬유다. 이 나노섬유는 영구자석을 녹인 용액에서 희토류를 흡착해 회수하게 된다. 이 섬유는 기존 흡착물질보다 최대 4.3배 이상 많은 희토류를 달라붙게 만들어 회수할 수 있다. 이 소재를 이용해 95% 이상 수입에 의존하는 핵심광물을 재활용할 수 있게 됐다. 연구진은 20일 "이 소재가 국내에서 이미 널리 활용되는 아크릴 섬유를 기반으로 만들어 경제성과 생산성 측면에서도 우수하다"며 "이 소재가 폐액 내에서 희토류를 쉽게 흡착하면서도 회수가 쉬워 산업적 활용도가 아주 클 것"이라고 전망했다. 실험 결과, 이 나노 섬유는 1g당 네오디뮴을 468.60㎎, 디스프로슘을 435.13㎎이 달라붙어 세계 최고 수준의 성능을 기록했다. 이는 기존 흡착 소재보다 매우 높은 수치이며, 간단한 형태의 반응기에 적용할 수 있기에 회수 과정의 에너지 효율 또한 크게 개선될 수 있다. 이전에 보고된 희토류 흡착제는 네오디뮴 126.7㎎, 디스프로슘 99.9㎎으로 각각 3.7배와 4.3배 많이 회수할 수 있다. 연구진은 이 소재가 폐 영구자석 뿐만아니라 광산 배수 등 희토류 금속이 포함된 다양한 산업 폐수에서도 효과적으로 희토류를 회수할 수 있을 것으로 기대하고 있다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

고려대 화공생명공학과 조진한 교수는 대구경북과학기술원(DGIST) 고용민 박사와 함께 천연 면섬유에 저렴한 금속의 나노입자를 코팅해 고성능 슈퍼커패시터를 개발했다고 2일 밝혔다. 연구진이 개발한 슈퍼커패시터는 현재까지 보고된 실 형태의 다른 커패시터보다 충전용량이 2.4배 많다. 슈퍼커패시터는 에너지 저장장치의 일종으로 배터리에 비해 에너지 밀도는 낮지만, 급속 충방전이 가능하고 높은 충방전 효율과 반영구적인 수명을 갖고 있다. 면 종류의 직물 소재는 쉽게 구할 수 있는 값싼 소재로 잘 휘어지면서 쉽게 끊어지지 않는 특징이 있다. 연구진은 물질간 친화력을 이용한 리간드 치환 층상자기조립법이라는 독특한 적층 방법으로 실 위에 균일하게 코팅했다. 먼저 가격 경쟁력이 우수한 구리로 전도성 나노입자를 활용했다. 가느다란 실에 8나노미터(㎚) 크기의 구리 나노입자를 고르게 코팅했다. 이와함께 여러분야에 사용하는 전기 도금법으로 전기가 잘 흐르는 금속 직물을 단시간 내에 제작했다. 이후 충전용량이 큰 니켈과 코발트를 차례로 전기도금해 최종적으로 고성능 슈퍼커패시터를 만들었다. 이렇게 만든 직물형 슈퍼커패시터는 충전용량 값이 전류밀도 10 ㎃㎠에서 12.2 F㎠로 나왔다. 이는 기존 방법으로 만든 직물형 슈퍼커패시터와 비교해 보면 단위 면적당 충전용량 값이 최대 10배 이상 증가한 것이다. 특히 전극의 다공성 구조로 인해 3겹까지 쌓았음에도 불구하고 원활한 이온과 전자 이동으로 단위 면적당 축전용량 값이 약 2.4배 증가했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스]톱텍의 자회사 레몬이 자체 개발한 나노섬유 인공각막 기술특허를 국내에 이어 미국과 중국에 등록을 완료했다는 소식에 강세다. 5일 오전 11시 17분 현재 레몬은 전 거래일 대비 950원(10.44%) 오른 1만50원에 거래 중이다. 이날 한 언론에 따르면 레몬의 나노섬유 인공각막은 높은 통기성의 나노섬유와 PVA 하이드로 겔을 이용해 생체조직과 유사한 것이 특징이다. 다공성 구조로 산소투과성 과 포도당 등 영양소의 침투성과 이동성이 자유롭다. 눈의 안압으로 인한 각막의 탈락성을 줄일 수 있는 기계적 강도역시 높아 생체 친화적이다.  이번 나노섬유 인공각막은 그동안 레몬이 공략해온 고기능성 생리대와 스포츠 의류 등 생활용품 소재시장에서 벗어나 본격적인 ‘의료메디컬’ 소재로의 시장 확대를 겨냥한 첫 상품이기도 하다. 톱텍 이재환 회장은 나노섬유가 인공피부와 구조가 유사해 의료메디컬 분야의 활용도가 높다고 보고 이와 관련한 연구개발을 추진해 왔었다. 한편 인공각막 시장은 올해 약 4억달러 규모로, 세계적으로 연평균 6.7%의 높은 성장세를 보이고 있는 블루오션 가운데 하나다. 각막 이식은 대기 환자가 평균 약 8.1년을 기다려야 가능할 정도로 생체 이식 각막을 구하기가 어려워, 인체 각막을 대체할 수 있는 인공각막은 의료기술의 혁신으로 불리고 있다. 업계 관계자는 "레몬이 본격적인 나노섬유 인공각막을 상용화하기까지는 임상 등 거쳐야 할 단계가 남아 있지만, 미래 성장동력 시장을 선점해 가고 있는 것은 긍정적"이라고 말했따.  kmk@fnnews.com 김민기 기자

올해 1·4분기 석유화학 제품을 중심으로 호실적을 냈던 주요 석유화학 기업들이 소재 분야 확장에 나서고 있다. 탄소나노튜브(CNT), 탄소섬유 등에 대한 상용화를 통해 전기차, 수소산업 등 급성장하는 신시장에 대응하고 미래 성장 동력을 확보한다는 전략이다. 18일 관련 업계에 따르면 LG화학은 지난달 단일라인 기준 세계 최대 규모인 1200t의 여수 CNT 2공장 상업가동을 통해 모두 1700t의 CNT 생산능력을 확보했다. 양극재 등 전기차 배터리 소재를 중심으로 급성장중인 CNT 시장 공략을 위한 차원에서다. CNT는 전기와 열 전도율이 구리 및 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 신소재다. 기존 소재를 뛰어넘는 우수한 특성으로 배터리, 반도체, 자동차 부품, 면상발열체 등 활용 범위가 무궁무진하다. LG화학은 CNT 시장의 지속적인 성장에 따라 연내 3공장 추가 증설 착수 등 향후 생산능력을 지속 확대해 나갈 계획이다. 금호석유화학은 지난해 CNT 연구 부문에서 전기차 배터리에 쓰이는 CNT 소재 개발과 상업화에 성공했다. 향후 2차 전지용 CNT 소재 판매 확대를 위해 지속적인 연구개발과 품질 관리를 진행한다는 계획이다. 효성첨단소재는 758억원을 투자해 전북 전주공장 탄소섬유 생산라인 증설을 진행중이다. 내년 7월 증설이 완료되면 생산능력은 연 4000t에서 6500t으로 늘게 된다. 탄소섬유는 수소차 연료탱크, CNG 용기 소재로 쓰인다. 이번 증설은 수소차 판매 증가로 인해 수소차에 들어가는 연료탱크와 압축천연가스(CNG) 고압용기 수요가 빠르게 늘 것이라는 판단에 따른 것이다. kim091@fnnews.com 김영권 기자

[파이낸셜뉴스]광운대학교는 전자공학과 박재영 교수팀이 맥박, 호흡, 음성, 터치 등 인체의 다양한 생리학적, 물리학적 신호의 감지 및 실시간 모니터링이 가능한 나노섬유센서 패치를 개발했다고 30일 밝혔다. 기존 센서에 비해 넓은 범위의 압력(0-250kPa)에서 성능이 탁월하여 스마트 의료/헬스케어, 스포츠, 로봇, 자동차, 국방산업 등에 핵심기술로 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.  최근 4차 산업혁명의 도래와 함께 ICT 센서융합 기술의 혁신으로 스마트센서 제품 수요가 급증할 것으로 전망되고 있으며 특히, 휴먼-머신 인터페이스, 웨어러블 의료/헬스케어, 스마트 디스플레이, 지능형 로봇, 스포츠 산업 등에 폭넓게 활용이 가능한 고성능의 유연 압력센서 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.  박 교수의 연구팀은 폴리 비닐 알코올성 탄성 중합체에 리튬 설폰아미드의 이온 염과 멕신(MXene)을 혼합한 용액으로 제작된 하이브리드 이온 나노섬유 고분자 필름을 감지막으로 사용함으로써 수소결합으로 유발되는 멕신 표면의 기능성 층이 전극/전극 인터페이스에서 전기이중층(Electric Double Layer)형성을 억제하게 하여 초기 정전용량 값을 크게 감소시켰다. 뿐만 아니라 외부 압력에 의해 촉발된 이온 펌핑 프로세스를 통해 인터페이스에 두꺼운 전기이중층을 생성하여 정전용량 변화를 크게 향상시킴으로써 초고감도를 얻는데 성공했다. 또한 전기방사기술로 제작된 나노섬유 고분자 박막을 이용함으로써 기존 마이크로 구조의 박막에 비해 높은 압축성을 갖도록 하여 넓은 범위의 압력에서 우수한 성능을 얻을 수 있었다. 제작된 유연압력센서는 0-30 kPa과 30-250 kPa의 넓은 측정 압력 범위에서 0.5 kPa-1와 1.5 kPa-1의 초고감도와 70.4 ms의 빠른 응답 시간을 나타냈다. 또 센서는 45 kPa의 높은 압력에서도 2 Pa의 낮은 압력을 구별하여 측정할 수 있었고, 20,000회 이상의 연속 반복 실험에서도 성능이 저하되지 않는 우수한 내구성을 보였다.  한편, 이번 연구는 한국 연구재단 바이오의료기술개발사업(NRF-2017M3A9F1031270)과 산업통상자원부나노융합산업핵심기술개발사업(20000773)의 지원을 받아 수행되었고, 연구 성과는 세계 최고의 나노 소재 및 소자 연구 전문저널인 미국 화학학회에서 출판하는 에이씨에스 나노(ACS Nano, IF:14.58) 2021년도 3월호에 게재 및 표지논문으로 선정됐다. leeyb@fnnews.com 이유범 기자

[파이낸셜뉴스] 코스닥 상장사 엔투텍의 관계사 엔투셀이 은나노 기술을 통해 코로나19 바이러스 등 감염병을 억제하는 나노섬유 개발에 나서고 있다. 20일 엔투셀 관계자는 "한양대학교 화학공학과 오성근 교수와 함께 은나노 섬유를 사용해 방호복, 마스크 제작을 준비하고 있다"며 "은나노의 향균 기술로 코로나19 바이러스로부터 착용자를 보호할 것으로 기대한다"고 말했다. 오 교수는 지난 7월 미국 폴리테크니컬 솔루션(Poly Technical Solution Ltd.)과 함께 환경보호청(EPA)로부터 은나노 마스터배치(Polyguard NSPW master batch)의 상용화 승인을 받았다. 은나노 마스터 배치는 1차로 실리카로 은나노 입자를 둘러쌌고, 2차로 폴리가드 형태로 마스터 배치를 만들어 안전성을 확보했다. 폴리가드는 플라스틱 펠릿 안에 은나노가 박혀 있고 압출 공정을 통해 섬유에 입히게 된다. 이 기술을 적용하면 세균 등의 부유균을 효과적으로 살균하는 것이 가능하다. 회사는 균, 곰팡이, 바이러스 등 650종 이상의 미생물에 대한 항균작용이 가능하다고 설명했다. 오 교수는 엔투셀의 연구자문을 맡아 다양한 나노섬유 개발에 참여하고 있다. 향후 마스크용 나노 필터 외에 공기청정기 필터, 자동차 공기 필터 등에도 적용할 계획이다. 회사 관계자는 "이번 은나노 마스터 배치는 미국의 공신력 있는 바이오사이언스 랩에서 실험한 결과 코로나19 바이러스의 전염성을 효과적으로 줄이는 결과를 보였다"고 강조했다. 이 관계자는 "엔투셀은 EPA에서 마스터 배치를 승인받는데 이용된 은나노 화합물을 전기방사기술로 나노 섬유에 함침시켜 항균기능을 부여한 마스크를 국내에서 유일하게 생산하고 있다"라며 “코로나 사멸 효과가 있는 섬유 탑재를 통해 마스크뿐만 아니라 다양한 제품을 엔투텍에서 출시할 예정”이라고 덧붙였다. 현재 엔투텍은 엔투셀과 전략적 협업을 통해 엔투셀이 개발한 나노 필터가 탑재된 나노 마스크로 전세계 프리미엄 마스크 시장에 진출한다는 계획이다. 엔투텍 관계자는 “마이크로텍에서 엔투텍으로 상호를 변경하였다는 것은 프리미엄 마스크 사업을 포함한 나노 사업에 본격적으로 진출하겠다는 강한 의지”라고 말했다. 이 관계자는 이어 “현재 미국 식품의약국(FDA)에 이어 유럽공동체 마크(CE) 인증까지 확보한 상황으로 북미를 포함한 유럽 전역에 수출길이 열린 상황”이라고 덧붙였다. 엔투텍 관계자는 또 “저가 마스크 시장은 공급 확대로 가격 경쟁이 심화된 상태지만 전세계 프리미엄 마스크 시장은 이제 개화되는 시장”이라며 “전세계 각지에서 들어오는 수주 요청에 적극적으로 대응하기 위해 월 최대 1억장을 생산할 수 있는 나노 마스크 공장을 구축했으며, 매출 규모 확대와 수익성 확대를 통해 나노 산업의 선두에 서는 회사가 되겠다”라고 말했다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

코로나19의 급속한 확산으로 마스크 품귀 현상이 일고 있는 가운데 국내 연구진이 세탁해도 성능이 그대로인 마스크를 개발했다. 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 나노섬유를 이용한 독자기술 개발을 통해 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 잘 유지되는 나노섬유 '멤브레인'을 개발했다고 16일 밝혔다.김일두 교수 연구팀이 개발한 나노섬유 기반 마스크는 에탄올 살균 세척 실험 결과 20회 반복해 세척한 후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지했다. 또 연구팀은 이 마스크가 특히 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용한 살균·세척 후에도 한달 이상 사용이 가능하다고 설명했다.작년 2월 설립된 KAIST 교원 창업회사인 ㈜'김일두연구소'는 나노섬유 멤브레인 양산 설비를 구축했다. 이 회사는 35㎝의 폭을 갖는 멤브레인을 1시간에 7m 정도 생산이 가능해 하루 평균 1500장 수준의 나노섬유 마스크 필터를 제조할 수 있다.김일두 교수는 "식약처 승인 등의 관련 절차를 거쳐 제품화한 후 곧 양산 설비 증설을 통해 생산량을 늘리는 한편 정렬된 멤브레인에 항균기능을 추가해 사용 안정성이 향상된 고품질 필터를 개발할 것"이라고 말했다.이외에도 김 교수 연구팀이 개발한 마스크는 겉면마스크 안쪽에 필터의 삽입 교체가 가능해서 10~20회 세척 사용 후, 필터를 교체할 수 있고 손세탁을 통해서도 안전한 마스크 이용이 가능하다. 이밖에 4000회의 반복적 굽힘 테스트 후에도 KF80 이상(80% 여과 효율)의 성능이 유지되기 때문에 기계적 내구성 또한 매우 우수하다는 점을 실험을 통해 확인했다.그는 "정열된 나노섬유 기반의 마스크 필터는 에탄올 소독 세척 또는 가벼운 손세탁을 통해 재사용이 가능하기에, 마스크 품귀 문제와 마스크 폐기에서 발생하는 환경 문제를 동시에 해결하는데 기여할 수 있다"고 강조했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 코로나19의 급속한 확산으로 마스크 품귀 현상이 일고 있는 가운데 국내 연구진이 세탁해도 성능이 그대로인 마스크를 개발했다. 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 나노섬유를 이용한 독자기술 개발을 통해 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 잘 유지되는 나노섬유 '멤브레인'을 개발했다고 16일 밝혔다. 김일두 교수 연구팀이 개발한 나노섬유 기반 마스크는 에탄올 살균 세척 실험 결과 20회 반복해 세척한 후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지했다. 또 연구팀은 이 마스크가 특히 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용한 살균·세척 후에도 한달 이상 사용이 가능하다고 설명했다. 작년 2월 설립된 KAIST 교원 창업회사인 ㈜'김일두연구소'는 나노섬유 멤브레인 양산 설비를 구축했다. 이 회사는 35㎝의 폭을 갖는 멤브레인을 1시간에 7m 정도 생산이 가능해 하루 평균 1500장 수준의 나노섬유 마스크 필터를 제조할 수 있다. 김일두 교수는 "식약처 승인 등의 관련 절차를 거쳐 제품화한 후 곧 양산 설비 증설을 통해 생산량을 늘리는 한편 정렬된 멤브레인에 항균기능을 추가해 사용 안정성이 향상된 고품질 필터를 개발할 것"이라고 말했다. 이외에도 김 교수 연구팀이 개발한 마스크는 겉면마스크 안쪽에 필터의 삽입 교체가 가능해서 10~20회 세척 사용 후, 필터를 교체할 수 있고 손세탁을 통해서도 안전한 마스크 이용이 가능하다. 이밖에 4000회의 반복적 굽힘 테스트 후에도 KF80 이상(80% 여과 효율)의 성능이 유지되기 때문에 기계적 내구성 또한 매우 우수하다는 점을 실험을 통해 확인했다. 그는 "정열된 나노섬유 기반의 마스크 필터는 에탄올 소독 세척 또는 가벼운 손세탁을 통해 재사용이 가능하기에, 마스크 품귀 문제와 마스크 폐기에서 발생하는 환경 문제를 동시에 해결하는데 기여할 수 있다"고 강조했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 나노캠텍이 강세다. 나노필터를 통한 마스크 효능이 입증되면서 기대감이 몰린 것으로 풀이된다. 9일 오후 1시 24분 현재 나노캠텍은 전일 대비 14.29% 오른 2680원에 거래되고 있다. 이날 정부 차원의 마스크 5부제가 시행되면서 마스크 대란의 공급 해법을 찾기 위한 각계각층의 노력이 진행되고 있다. 중국산 멜트블로운(MB)필터가 아닌 나노필터로 KF94 마스크를 만들 수 있다는 주장이 나오면서 이 회사의 나노섬유 필터 마스크가 부각되고 있다. 나노캠텍은 지난해 나노기술 전문기업 엔투셀과 협력해 나노섬유 필터 마스크인 '브레스실버'를 내놓았다. 이 제품은 유해물질을 99% 차단하는 것으로 알려져 있으며 올해 초 중국 마스크 수출을 추진하기도 했다. 회사 측은 "브레스실버 마스크는 섬유연구 분야에서 권위를 자랑하는 일본 신슈대학교 섬유공학부와 공동 연구개발한 나노섬유 필터가 내장된 제품"이라고 밝혔다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

지난 3월 민간투자 주도형 기술창업지원 프로그램 TIPS(팁스)에 선정되며 총 6억원의 투자를 받은 엠엑스바이오는 최근 HB인베스트먼트, KB증권 등에게 15억원 시리즈A 투자 유치했다. 이른 시일 내 13억원 규모 투자도 더 받을 예정이다. 앞서 서울산업진흥원(SBA) 2억원, 포스코기술투자 5억원 시드투자도 받았다. HB인베스트먼트 윤민현 상무는 "고령화로 임플란트를 여러 번 하는 시대로 변할 것으로 전망된다. 때문에 잇몸과 치조골 관리가 중요하다"며 "엠엑스바이오는 치과시장 변화에 부합하는 약품을 개발하는 셈이다. 또 대표이사가 치과영업에 강점이 있다는 점도 긍정 작용했다"고 말했다. SBA 투자지원팀 김종우 팀장도 "엠엑스바이오는 기술력과 영업력을 모두 갖춘 바이오 기업이라 판단해 투자를 결정했다"고 했다. "벌어진 잇몸 사이에 넣는 치주질환(잇몸병) 치료용 칩을 개발해 임상을 앞두고 있다. 칩은 기존 제품과 달리 나노섬유 제조기술을 활용해 솜사탕처럼 더 잘 녹는다." 최근 서울 가산동 엠엑스바이오 본사에서 만난 이재현 대표(사진)는 "치주질환은 꾸준히 증가하는 질병이다. 기술력을 바탕으로 치료용 칩 시장을 선점하겠다"면서 이같이 말했다. 건강보험심사평가원에 따르면 치주질환 환자는 2013년 1047만8365명에서 지난해 1574만9259명으로 약 50% 증가했다.지난해 6월 설립된 엠엑스바이오는 치주질환 치료용 칩을 개발하는 제약바이오 스타트업이다. 병원예약접수 애플리케이션 '똑닥' 공동대표 출신인 이 대표는 똑닥 재직시절 최원열 강릉원주대학 교수가 개발한 치과용 칩을 기술이전할 기업을 찾다 직접 창업했다. 이 대표는 "기술이전을 위해 치과의사들을 만나다가 치주질환 치료용 칩 시장 전망이 밝다는 점을 알게 됐다"고 창업 배경을 설명했다.엠엑스바이오가 내놓은 칩 크기는 약 4mm다. 칩을 이와 잇몸사이 치주낭에 넣는다. 칩이 녹으면서 안에 담긴 균을 소독하는 클로르헥시딘이 방출되는 원리다. 칩 제조방식은 나노섬유 제조기술을 이용한다. 칩은 수백 나노미터 두께를 지닌 섬유로 구성됐다. 이 대표는 "기존 제품은 칩이 잘 녹지 않아 문제가 된다"며 "우리가 개발한 칩은 나노섬유로 만들어져 보이지 않는 틈이 많다. 틈 안으로 침, 물 등이 오가면서 칩이 더 잘 녹게 돼 용해력에 장점이 있다"고 강조했다. 이 대표는 이어 "현재 직원 11명 가운데 6명이 의약학 연구원 출신"이라면서 "연구개발(R&D)에 많은 투자를 진행하고 있어 기술력은 계속 좋아질 것"이라고 덧붙였다.이 대표는 확보한 투자금을 칩 생산을 위한 시설확충에 사용할 계획이다. 이 대표는 "이번 투자를 기틀로 삼아 2020년 상반기 우수 의약품 제조·관리 기준(GMP) 시설을 완공하고 2021년 상반기 임상 완료 및 품목 허가를 취득해 본격적인 제품 판매가 목표다"며 "1500만명이 넘는 치주질환 환자들이 필요로 할 아이템을 만들어 치주질환 시장을 선도하는 기업으로 도약하겠다"고 말했다.이 대표는 이어 "KB증권과 상장 대표 주관사 계약을 체결했다"면서 "늦어도 2022년 말까지 기업공개(IPO)를 목표로 하고 있다"고 덧붙였다. junjun@fnnews.com 최용준 기자