CNF(Cellulose NanoFiber, 나노셀룰로오스)는 지구상에서 가장 많이 분포되어 있는 자원인 바이오매스 유래 셀룰로오스를 나노섬유화해 만든 3차원 입체 그물망 구조의 소재이다. CNF를 복합소재로 사용하면 강도와 유연성, 분산성, 내열성, 통기성, 생분해성 등이 향상된다. 바이오매스 유래의 다양한 셀룰로오스를 나노화하는 기술력을 보유한 ㈜모빅신소재기술은 CNF를 활용한 친환경 복합소재를 개발하는 신소재 분야의 선구자로 나아가고 있다.
다양한 소재와 결합해 친환경 소재의 물성을 강화함으로써 친환경 신소재의 상용화 앞당기는 CNF
㈜모빅신소재기술은 비화학, 저비용 생산 공법으로 경쟁력 있는 CNF를 제조하고, 이를 기반으로 친환경 소재의 물성을 강화하는 복합소재를 연구·개발하는 소재 스타트업이다. 석유화학이 주를 이루던 소재산업을 친환경적인 소재로 바꾸어 가는 것이 이들의 목표다. 송인갑 대표는 GVC(Global Value Chain)를 형성하고 주도하는 기업, 이를 통해 세상에 의미 있는 혁신을 가져다주는 것이 모빅신소재기술의 비전이라 말했다.
CNF의 원료는 활엽수, 대나무, 케나프 유래 셀룰로오스이다. 이를 분쇄, 분산, 균질화 처리해 나노화하면 섬유 한 가닥의 두께가 20nm~100nm인 3차원 입체 그물망 구조의 친환경 신소재 CNF가 된다. 나노셀룰로오스라고도 불리는 CNF를 이종소재와 혼합해 사용하면 촘촘한 입체 그물망 구조로 기계적 물성을 강화하는 효과를 얻을 수 있다. 미국과 유럽, 일본에서는 CNF에 대한 R&D를 활발하게 진행하고 있으며, 일본의 경우 국가 전략소재로 지정했다. 시장의 성장 또한 가파르다. 2008년 이전 연 20건 미만에 머무르던 CNF 관련 특허는 급격한 성장을 거듭하며 2019년에는 연 150건 이상 출원된 바 있다.
"CNF는 친환경 소재를 돕는 소재가 될 수 있습니다. 일반적으로 친환경 소재는 물성이 저하된다는 단점이 있었어요. 이를 보완할 다양한 기술이 연구되고 있죠. CNF는 친환경성과 생산성을 충족시키는 대안이 될 수 있습니다. 기존 소재 기업들의 페인 포인트(Pain Point)를 개선하는 역할은 물론 새로운 소재와 새로운 제품의 탄생을 이끌어내는 것이 모빅신소재기술의 역할이죠.“
CNF는 우수한 분산성과 결합력으로 다양한 산업에 적용된다. 무게는 가볍지만 철보다 다섯 배 강하며, 휘는 소재나 복합 소재, 대체 소재, 특수 소재 등 다양한 분야와 접목할 수 있다. 자동차 경량강화 소재, 강화 콘크리트, Bio 플라스틱, 기능성 운동화, 휘는 배터리, 친환경타이어 Tread 등이 대표적이다. 나아가 친환경 자동차에 요구되는 비건가죽시트, 내장재 및 바이오를 접목해 기능을 개선하고자 하는 코팅, 도료, 접착제 등 다양한 산업에의 적용이 가능하다. 모빅신소재기술은 CNF를 비화학, 저비용 공법으로 제조하는 기술을 바탕으로 별도의 가공 없이 바로 사용할 수 있는 CNF현탁액(Standard 2wt%, 1~4wt%)과 재해리성을 높인 분말 형태의 CNF 파우더를 공급하고 있다. 현탁액은 분산 안정제, 화장품, 고강도 박막필름, 수용성 코팅제, 친환경 페인트, 관수식물 토양 보습제 등으로 활용되며, 파우더는 엔지니어링 플라스틱, 필름, 경량강화 내외장제 등의 분야에 활용된다. 국내뿐 아니라 해외 시장에서도 수요가 높기에 수출시장도 기대된다.
“CNF의 우수성에도 아직까지 경쟁력 있는 생산단가가 형성되지 않아 관련 시장이 무르익지 않은 상태입니다. 이에 모빅신소재기술은 CNF의 제조시간 및 생산단가를 혁신적으로 절감할 수 있는 친환경 생산 시스템을 구축하였습니다. 탑다운 방식의 저온순환 공정으로 화학처리 없이 기계적 처리만으로 CNF를 생산할 수 있게 되었죠.”
비화학적 처리 기술에 기반한 대량 생산체제 속에서 생산되고 있는 모빅신소재기술의 나노셀룰로오스 CNF는 지난 4월 한국비건인증원으로부터 비건 인증을 취득하기도 했다. 원재료인 비목재 셀룰로오스와 정제수 외 다른 첨가물 없이 CNF를 제조하는 과정이 원료와 제조공정, 생산시설 등 모든 측면에서 비건인증에 부합했다는 설명이다. 송 대표는 다양한 산업에 접목이 가능한 첨단소재이자 친환경 소재인 CNF가 소재 산업의 다변화 및 활성화에 커다란 파급효과를 끼칠 것이라 내다봤다.
창업 초기부터 주목한 기술의 중요성, 다양한 특허와 정부 과제로 기술 고도화 이어간다
기존 산업 자재의 환경 및 사회적 영향에 대한 우려의 목소리가 커지며 과학·산업계는 자연에 흡수되는 속도를 높인 플라스틱 소재나 에너지 低소모형 건축물 등 환경을 지키면서도 효율을 높일 수 있는 저탄소 신소재 개발에 속도를 내고 있다. 새로운 첨단 소재를 선점하는 것이 곧 국가 경쟁력으로 이어질 수 있기에 치열한 신소재 개발 경쟁이 이루어지고 있는 시점이다.
㈜모빅신소재기술 또한 지난해 생분해성 고분자에 CNF를 첨가하여 바이오플라스틱의 물성을 강화하는 기술을 개발해 특허 등록을 마쳤다. 이외에도 비화학, 저에너지 제조공법과 제조 장치에 관한 특허 등 3건의 특허 등록, 4건의 PCT 출원을 통해 독자적인 기술을 보호하고 있다. 또한 기존의 기계적 처리 공정을 획기적으로 줄여 생산비용 절감뿐 아니라 양질의 나노화된 섬유질을 구현하는 데에도 성공했다. 해당 기술은 ‘국가나노기술정책센터’의 ‘국내·외 나노기술 최신 동향’으로 소개되었으며, 2022 Weconomy 스타트업 챌린지 우수기업으로 선정되는 토대가 되었다.
창업 초기부터 기술의 중요성을 인식한 모빅신소재기술은 정부과제와 한국판 뉴딜정책인 그린뉴딜 사업에 참여하며 기술력을 높여왔다. 기업 설립 첫해에 중소벤처기업부의 TIPS(R&D) 과제에 선정되어 CNF 파우더 생산 고도화 기술 개발 과제를 수행(2020~2022)한 것 외에도 산업통상자원부의 소재부품기술개발사업에 선정되어 CNF를 첨가제로 하여 기계적 특성을 강화한 바이오플라스틱 개발 과제를 수행(2021~2022)했다. 송 대표는 감사하게도 설립 후 다양한 과제와 사업에 선정되어 R&D를 위한 자금을 확보할 수 있었다며, 안정적 기반을 마련한 만큼 향후 CNF를 접목할 수 있는 산업군을 넓히고, 여러 기관과의 협업을 강화하는 등 모빅신소재기술만의 비즈니스 모델을 확충하는데 집중해갈 것이라 전했다.
셀룰로오스의 국산화를 위해 행정안전부가 추진 중인 케나프 기반 친환경 바이오플라스틱 개발 및 산업화 사업(2021~2023)은 지역균형 뉴딜 우수사업으로 선정되기도 했다. 1년에 3~5m까지 자라는 1년생 작물인 케나프는 기후 위기 대응에 기여할 수 있는 것은 물론 경제적·공익적 가치를 충족시키는 식물로 알려져 있다. 가축 사료와 친환경 비료로 활용되고 있는 케나프는 빠른 성장으로 이산화탄소 및 일산화탄소 포집력이 좋은 것은 물론 우수한 미세먼지 발생 억제와 물·토질 정화 능력을 자랑한다. 해외에서는 이미 섬유 펄프와 바이오 복합소재의 원료로 널리 사용되고 있다. 모빅신소재기술은 케나프를 CNF로 제조 후 농업 멀칭용으로 적합한 필름을 관계 기관과 협력하여 개발 중에 있으며, 현재는 환경호르몬과 미세플라스틱에 취약한 영유아용 플라스틱 용품 및 슬라임 등 놀이용품에 CNF를 적용하여 제품의 안전성을 높이기 위한 방안을 연구하고 있다.
다양한 산업에 적용 가능한 CNF의 매력 앞세워 글로벌 시장 공략한다
“CNF제조 공법에 대한 아이디어가 있는 연구원을 만나며 ㈜모빅신소재기술을 설립하게 되었습니다. 연구실 단계에 머물러 있는 CNF 제조기술의 상용화를 위해 고민하던 상황이었죠. 대부분 소재가 어느 한 분야에 적용되는 것과 달리 다양한 산업에 적용되는 CNF의 특성에 매료되어 상용화에 도전했습니다.”
CNF의 사업화를 결정한 이후 모빅신소재기술은 비화학, 저비용의 CNF 제조기술 개발에 초점을 맞추고 R&D를 이어갔다. 고배율의 주사전자현미경(SEM)으로 CNF의 나노스케일 그물망 구조를 확인한 이후에도 시장이 요구하는 다양한 조건을 충족시키는 것을 목표로 기술을 고도화해갔다. 이 과정에서 국가 연구개발과제를 수행하고, 대기업과의 PoC(개념 증명)을 진행하며 기술의 완성도를 높여가고 있다. 송 대표는 R&D를 통해 개발한 CNF 소재를 실제 산업 현장에 적용하는 것을 목표로 시장의 니즈와 물성을 맞추어가는 작업을 수행하고 있다고 설명했다. 나아가 기존 소재 산업의 양산에 적용할 수 있는 수준까지 스케일업을 지속적으로 진행하며 상용화에 다가선다는 구상이다.
화성시에 둥지를 튼 것 또한 스케일업을 위한 입지를 고려한 선택이었다. 송 대표는 친환경이라는 측면에서 앞으로의 공장 증설을 생각할 때 화성만큼 좋은 곳이 없다고 판단했다고 말했다. 사통팔달의 도시라는 점 또한 이점이 컸다. 고객사들이 자리한 화성과 평택 등 경기도에의 접근 가능성은 물론 인력 충원이 용이하다는 점이 그 이유다.
글로벌 시장으로의 진출도 계획하고 있다. 송 대표는 모빅신소재기술은 CNF 제조 공정을 직접 설계하는데 성공했다며, 해당 공정 자체를 수출하는 것은 물론 CNF 소재를 유럽, 동남아 등 해외 현지에서 생산할 수 있는 셋업 역량을 갖추고 있다고 말했다. 국내에서는 CNF 적용이 가능한 애플리케이션을 개발하고, 해외에서는 CNF 소재를 생산하는 수익 모델을 구상하고 있는 그다. 모빅신소재기술은 지난 11월 독일 쾰른에서 개최된 전시회에 출품해 호평을 받기도 했다. 송 대표는 소재 분야의 글로벌 진출에 대한 화성시의 지원으로 수출 상담회에 참여하고, 해외 바이어들을 만나는 등 다양한 지원을 받고 있다며 감사를 전했다.
친환경 혁신소재를 개발한다는 자부심으로 CNF의 상용화 이끌어간다
송인갑 대표는 ㈜모빅신소재기술은 신소재를 안정적으로 생산하기 위해 존재하는 기업이라 말했다. 수차례 이어지는 CNF 생산뿐 아니라 CNF를 적용한 생산 공정에서 동일한 품질의 제품이 생산될 때 무엇보다 큰 기쁨을 느낀다는 그다. 또한 모빅신소재기술만의 아이디어로 개발한 응용기술이 특허 등록되고, 함께 연구한 구성원들이 발명자에 이름을 올릴 때 보람을 느낀다고 말했다. 모빅신소재기술은 사소한 것에서부터 보람을 찾자는 모토를 내걸고 있기도 하다. 매 순간을 소중히 한다면 그것이 씨앗이 되어 더 큰 열매로 이어질 것이기에 작은 것에도 보람을 느끼는 습관을 만들어가고 있다는 설명이다.
더불어 새로운 직원을 채용할 때마다 모빅신소재기술은 무한 확장을 거듭하기보다 회사에서 성장한 이들이 독립하여 더 큰 무대로 영역을 넓힐 수 있도록 지원하는 곳이 될 것이라는 비전을 제시하곤 한다. 회사의 성장이 회사와 구성원 모두에게 가치 있는 결실이 되었으면 하는 바람에서다. 송 대표는 회사의 지속적인 성장은 기업의 존재이유라 할 수 있겠지만 회사의 성장 과정에 기꺼이 힘을 보태준 한 명 한 명의 삶 또한 소중하다며, 구성원 모두가 목표를 이루는 과정을 함께 즐기는 행복한 회사를 만드는 것이야말로 자신의 소명이라 힘주어 말했다. 기술중심기업을 이끌어가는 만큼 구성원 개개인의 역량이 중요하기에 기업의 비전을 공유하며 오랫동안 함께할 수 있는 환경을 만들어가겠다는 다짐이다. 송 대표는 구성원 모두가 기후 변화에 대응할 수 있는 소재를 개발하고 있다는 자부심을 갖고 업무에 임하고 있다고 말했다.
“모빅신소재기술이 지금 집중하는 목표는 국내외 소재 벨루체인 속에서 바이오 기반 신소재 기업으로서의 입지를 구축 하는데 있습니다. 나아가 CNF 관련 기술을 선제적으로 확보함으로써 CNF의 국제표준으로써 역할을 수행하며 CNF가 널리 사용되는 가치 있는 소재로 자리매김하는 과정을 이끌어가고자 합니다. 신기술로 신소재를 만들어 신산업을 선도하는 기업으로 성장해가겠습니다.”
