무림P&P가 지난해 7월 선보인 나노셀룰로스 현탁액 모습. 아래 작은 사진은 현탁액을 전자현미경으로 확대한 모습. /무림P&P 제공
무림P&P가 지난해 7월 선보인 나노셀룰로스 현탁액 모습. 아래 작은 사진은 현탁액을 전자현미경으로 확대한 모습. /무림P&P 제공
철보다 강하고 플라스틱보다 가벼워 ‘꿈의 신소재’로 불리는 나노셀룰로스를 둘러싼 국내외 기업 간 경쟁이 치열해지고 있다. 목재 펄프를 원료로 하는 나노셀룰로스의 특성상 펄프 의존도가 높은 제지업체가 시장 선점 경쟁에 먼저 뛰어들었다. 이어 중국 저가 공세에 대응하기 위해 고부가가치 제품 개발에 열을 올리는 석유화학업체도 이 소재를 신수종 분야로 삼고 있다. 고가인 목재 펄프 대신 저렴한 커피 찌꺼기 등을 원료로 사용해 ‘경제성 부족’이란 나노셀룰로스의 한계를 뛰어넘으려는 국내 기술벤처까지 등장해 글로벌 선두 주자인 유럽, 일본과의 일전을 예고했다.

○연평균 20% 커지는 시장

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5일 시장조사업체 모도인텔리전스 등에 따르면 글로벌 나노셀룰로스 시장은 올해 13억2000만달러(약 1조9000억원)에서 2030년 32억8000만달러로 커질 전망이다.

나노셀룰로스는 나무 등 식물에서 추출한 셀룰로스 섬유를 나노미터(㎚·1㎚=10억분의 1m) 크기로 쪼갠 천연 나노 소재다. 가벼운 펄프를 고분자 구조로 만들어 플라스틱보다 가볍고 강철의 다섯 배에 이를 정도로 강하다. 천연 원료라 플라스틱과 달리 자연에서 분해가 가능하다. 차세대 첨단 소재로 꼽혀 유럽과 일본 업체들이 일찌감치 시장 개척에 나섰다. 핀란드 UPM은 상처 치료제 같은 바이오 제품 상용화에 성공했다. 일본 니혼페이퍼는 나노셀룰로스를 사용해 악취 제거 기능을 세 배 이상 높인 기저귀를 내놨다.

국내에선 제지업계가 발 빠르게 움직이고 있다. 디지털화로 종이 수요가 감소하는 상황에서 같은 펄프 원료로 만들 수 있는 나노셀룰로스를 새 성장 동력으로 택한 것이다. 무림P&P는 작년 7월 소재의 50%를 나노셀룰로스로 대체한 자동차 내장재 시제품을 선보였다. 한솔제지는 화장품에 이를 적용해 보습성과 무해성을 높인 친환경 소재 ‘듀라클’ 생산에 성공했다. 석유화학업체 SKC는 나노셀룰로스를 첨가제로 활용해 석유 기반 생분해성 플라스틱 PBAT의 강도를 높인 신제품을 연내 생산할 계획이다. 이 업체들은 2차전지 분리막과 휴대폰·노트북 소재, 화장품에 나노셀룰로스를 도입하기 위해 연구개발(R&D)에 주력하고 있다.

○커피 찌꺼기로 원료 다변화

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나노셀룰로스의 최대 단점은 높은 생산 비용이다. 친환경 목재 펄프에서만 추출할 수 있어 생산량이 많지 않다. 가격은 ㎏당 약 10만원으로 플라스틱 대체재로 사용하기엔 경제성이 낮다. 이런 한계를 뛰어넘기 위한 시도가 국내 스타트업을 중심으로 이뤄지고 있다. 포스텍 연구실 창업 기업인 에이엔폴리는 커피 찌꺼기, 왕겨 등을 사용해 저렴한 나노셀룰로스를 생산하는 기술 개발에 성공했다.

에이엔폴리가 LG전자와 함께 개발한 전장, 가전용 소재는 기존에 쓰던 폴리젖산(PLA) 소재에 비해 9.8% 가벼우면서 내구성은 46% 개선됐다. 효성과 손잡고 기체차단성을 1만4627배 향상한 필름을 개발하기도 했다.

노상철 에이엔폴리 대표는 “유럽을 비롯한 선진국이 자동차 제조 시 재활용 자원을 20% 이상 쓰도록 가이드라인을 마련하고 있지만 세계적으로 시장을 완전히 장악한 업체는 없다”며 “이런 상황에서 자동차와 전자, 바이오 등 수요처가 다양하고 제조업 노하우가 있는 한국이 경제성을 확보하면 세계 나노셀룰로스 시장을 주도할 수 있을 것”이라고 말했다.

황정환 기자 jung@hankyung.com