日, 나무에서 얻는 철보다 5배 강한 신소재 ‘CNF’ 주목 - 해외Trend

1. CNF란?

CNF(Cellulose Nano Fiber)란 목재 등에서 얻은 식물섬유를 나노(10억분의 1)m 단위까지 가늘게 만든 극세 섬유을 일컫는다. 무게는 강철의 5분의 1에 불과하나, 강도는 5배 이상이어서 탄소섬유를 이을 차세대 신소재로 알려져 있다. 탄소섬유도 가볍고 강하지만 석유에서 추출하기 때문에 자원 고갈의 우려가 있는 반면, CNF는 목재 펄프뿐 아니라 잡초나 과일 찌꺼기에서도 추출할 수 있어서 고갈의 우려가 적어 친환경적 소재로 각광받고 있다.
또한, 탄소섬유에 없는 특징도 보유해서 주목받고 있는데, 점성 및 기밀성이 높고 플라스틱과 섞어도 투명성을 유지하며 열에도 강하다.

CNF(Cellulose Nano Fiber) 소재

자료원: NCF(나노 셀룰로스 포럼)

최근 일본에서는 나무 등에서 나노 섬유를 보다 쉽게 추출하는 방법에 대한 연구와 함께 양산을 위한 노력도 활발히 진행되고 있다. 이소가이 아키라 도쿄대학 교수는 TEMPO라는 약품을 사용해 목재에서 나노 섬유를 쉽게 추출하는 방법을 발견해, 2015년 노벨상까지 수상한 바 있으며, 일본제지는 일본에서 최초로 CNF 양산을 위한 공장 건설을 발표하고, 시마네현에서 연간 100만 톤까지 증산이 가능한 공장을 건설해 2017년 9월부터 가동 예정이다. 더불어 일본제지는 앞으로 화장품 회사에 CNF를 납품할 계획이며, 향후 자동차부품 기업 납품도 노리고 있고 전했다.

2. 일본 정부, 2030년까지 1조 엔 시장 확대 목표

일본 정부는 친환경적 포스트 탄소섬유의 실용화를 가속화하기 위해 적극 지원 중이며, 2016년 일본재흥전략에서는 공격적 농림수산업 전개 및 수출역량 강화를 위해 바이오매스 이용 촉진, CNF 국제 표준화 및 제품화를 위한 연구개발을 진행 중이라고 밝혔다.
2016년 경제재정 운영 및 개혁 기본방침에서도 풍부한 삼림자원을 이용하면서 지방경제 창출로 이어질 CNF 등 새로운 목재 수요 창출, 국산재의 안정적?효율적 공급체계 구축 등을 추진한다고 기재했다. 이에 따라, 2016년 정부예산으로 CNF 국제표준화를 위한 연구개발 지원을 위해 CNF 등 차세대 소재 활용 추진 사업(33억 엔) 등 환경성, 경제산업성 등 관련 부처에 약 119억 엔이 배정될 예정이다.

또한, 경제산업성은 2014년 ‘제지산업 장래 전망 및 과제 관련 조사’에서 2030년 CNF 시장 목표 규모를 1조 엔으로 명기되어 있으며, 1조 엔까지 시장이 확대되기 위해서는 자동차부품, 전자부품, 포장재, 건축재, 고기능 필터 등의 재료로 CNF 활용이 확대돼야 할 것이다. 특히 자동차부품에 활용될 경우, 차량 경량화 및 연비 성능 향상에 기여할 수 있을 뿐 아니라, CNF 시장의 본격적 확대도 가능할 것으로 기대돼 CNF의 자동차부품 소재화를 위한 노력이 본격화될 전망이다.

3. 얇고 투명한 태블릿 부품으로의 활용에 대한 연구도 진행 중

CNF는 열에 강하기 때문에 고온에서 가공이 가능하며 가볍고 유연하다는 장점 활용해 전자제품 내부 부품, 태양전지, 터치 패널 등에 활용이 가능하다.

나노 섬유 시트에 금속 배선을 새긴 태블릿 부품(좌) 및 다양한 활용 사례(우)

자료원: NHK

4. 시사점

1) 일본, 신소재 개발 및 실용화 통해 고부가가치화 추구
최근 자동차 경량화를 위해 가장 주목받는 소재 중 하나로 꼽히는 탄소섬유에 이어, 포스트 탄소섬유로 불리는 CNF 개발 및 실용화 노력이 활발하게 진행되고 있다. 일본경제신문은 중국 등 신흥국의 추격으로 경쟁력을 상실하지 않기 위해서는 부가가치가 높은 신소재 개발이 필요하다고 지적한 바 있다.

2) 꿈의 소재인 CNF, 높은 가격은 확산의 장애물
가볍고 강하다는 장점을 보유하고 있으나, ㎏당 5,000~1만 엔에 달하는 제조비용은 확산의 장애물로 꼽히고 있다. 참고로 철강은 ㎏당 제조비용이 50~150엔에 불과하다. 이에 일본 정부 및 업계는 비용 인하를 위해서는 자동차부품, 항공 부품, 전자 부품 등으로의 용도 확대가 불가피하다고 보고 있다. 하지만 정부의 목표가 2020년까지 제조비용을 천 엔대로 낮추는 것인 만큼, 제조비용 인하를 위한 노력과 함께 신소재 실용화 노력이 가시화될 것으로 기대된다.

■ 자료원: 일본 경제신문, NHK, NCF 및 KOTRA 오사카 무역관 자료 종합

* 글로벌윈도우 www.globalwindow.org