일본산업뉴스요약

미래를 개척하는 일본의 힘(10)
차세대 친환경 소재 「CNF」
복합재료로 새로운 시장 개척

-- 일본 기업이 선도 --
차세대 바이오매스 소재로서 주목 받는 셀룰로스나노섬유(CNF). 일본 기업이 개발을 선도한다. 마노시로 일본제지연합회장은 “기무라화학(Kimura Kagaku)가 개발한 CNF는, 제지 업계에 있어서 획기적인 일이다.” 라며 보급에 의욕을 보인다.

실용화를 위해 산학관의 컨소시엄「나노셀룰로스 포럼」의 설립을 주도한 경제산업성은, 2030년 까지 1조엔 규모의 새로운 시장 개척을 목표로 한다. 점도를 높이고, 냄새를 없애는 기능을 높인 첨가제 용도가 주된 용도이지만, 최대 타겟은 수지와 고무의 보강재(복합재료화)이다.

-- 자동차의 보강재로 --
CNF는 목질섬유(펄프)를 나노미터 사이즈까지 잘게 부순 것이다. 셀룰로스 미크로피브릴(Microfibril) 이라고 불리는 최소단위의 섬유소재는 직경이 머리카락의 1만분의 1이며, 3~4나노미터이다.

재료의 특성으로서 주목 받는 것은 강도이다. 철강과 비교하여 5분의 1의 낮은 비중으로 동등한 횡절강도(橫切强度)와, 5~8배의 인장강도(引張强度)를 갖춘다. 자동차 부품 등의 새로운 보강재로서 기대가 모인다.

단, CNF는 기본적으로 친수성(親水性)에서, 제지 대기업 등의 샘플 공급은 물 안에 1~2% 분산시킨 겔 상태와, 첨가제를 섞은 분립체가 중심이다. 친수성이 문제가 되어, 복합재료의 용도개발은 벽에 막혀 있었다.

-- 타개의 실마리 --
일본 모두가 노력하여, 이러한 형상을 타개하는 실마리가 보이기 시작했다. 교토대학을 주체로 하는 산학 연계 그룹은 신에너지∙산업기술종합개발기구(NEDO)의 프로젝트로 2016년 3월, 수지와의 상용성이 뛰어난 CNF와 복합재료를 연속적으로 제조하는 프로세스(교토 프로세스)를 세계에서 처음으로 개발했다. 교토대학 우지캠퍼스 안에서 연 생산력 1톤의 테스트 플랜트를 가동했다.

기존, CNF는 목재에 포함된 소수성(疎水性) 고분자 화합물 리그닌(Lignin)을 분리하여 셀룰로스를 추출하고, 해섬(解纖)하는 것이 일반적이었다. 교토 프로세스에서는, 우선 목재에서 리그닌과 셀룰로스의 결합체를 추출하고, 화학 처리하여 CNF 단체보다도 다루기 쉬운「리그닌 CNF」를 제조했다. 그것을 혼련(混練)하여 수지 및 고무와 복합화 한다. 이 프로젝트에 참가하는 일본제지는 2016년 말까지, 양산기술을 확립하기 위해 후지공장(시즈오카현)에 연 생산능력 수 십 톤의 실증 생산 설비 신설을 결정했다.

국토의 70%를 산림이 차지하는 일본. 교토대의 야노 교수는 “일본에는 자원(목재)도 지혜도 있다. 세계에서 생산, 소비되고 있는 연간 3억톤의 플라스틱의 5%를 CNF로 대체할 수 있다면, 15조엔의 시장이 된다.” 라고 전망하고 있다.

   -- 끝 --