에어덕트 `오염수 정화부터 방사성 물질까지 걸러...

[미래 산업의 쌀 열린다]
미래의 첨단 필터-웰크론의 다기능성 고분자 '멤브레인'
정수·연료전지·기체 분리막 등 특화해 정보 공유
"2018년엔 113兆 시장 급성장" 기술 선점 나서

20일 충북 음성의 웰크론 생산공장. 멜트브라운(MB) 부직포 생산 기계의 노즐에서 고온고압 상태의 원료가 가는 실 모양으로 쉴새 없이 분사된다. 그 옆으로 센 바람을 쏘자 실들이 날리며 서로 엉겨 붙어 하얀 융단 같은 부직포가 돼 커다란 롤러에 둥글게 말린다. 이종식 MB생산팀장은 “고온고압의 바람을 통해 실을 아주 가늘게 늘이는 원리”라며 “이를 통해 1~50마이크로미터(㎛) 크기의 미세한 공기구멍을 가진 부직포가 만들어진다”고 말했다. 이 부직포는 황사 방지용 마스크, 공기정화ㆍ수처리 필터 등에 쓰인다.

다양한 기능성을 가진 고분자 물질인 멤브레인(Membrane)은 액체 또는 기체의 혼합 물질에서 원하는 입자만을 선택적으로 투과ㆍ분리하는 차세대 핵심 소재로 분리막 등으로도 불린다. 섬유 표면에 난 미세한 구멍의 크기를 달리해 원하는 물질을 걸러 내는 원리다. 수증기 상태의 땀은 배출하고 액체 상태의 물은 차단하는 고어텍스 섬유도 기초적이긴 하지만 넓은 의미에서 멤브레인 기술을 활용한 제품이다.

멤브레인은 소재에 난 구멍의 크기에 따라 큰 것에서부터 마이크로필터(MF), 울트라필터(UF), 나노필터(NF), 역삼투필터(RO)로 나뉜다. 특히 RO의 경우 최근 RO필터를 사용한 정수기가 방사성 물질인 요오드ㆍ세슘 등을 걸러내는 것으로 알려지면서 주목을 받기도 했다.

이 기술은 오염된 물을 정화해 재활용 하거나 해수를 담수로 거르는 수(水)처리, 수소연료전지 개발, 에너지 절감 공정 등 광범위한 용도로 쓰일 수 있다. 반도체 등 첨단 장비를 만드는 과정에서 먼지 등 이물질이 들어가지 않도록 하는 세척 도구ㆍ공기차단막 등에도 활용된다. 의료 분야에서는 인공혈관, 인공콩팥 등에서도 활용 가능성이 기대되고 있다. 그만큼 기술 개발에 따른 시너지 효과가 우수하다. 특히 기존의 수처리 산업과 달리 전기ㆍ화학적 방법이 아닌 물리적인 막을 사용해 물을 걸러내는 방식이어서 경제성, 친환경성에서도 주목을 받고 있다.

극세사 기술로 잘 알려진 웰크론은 효성, 코오롱 등과 힘을 합쳐 MF 관련기술 개발에 주력하고 있다. 웰크론은 중소기업이지만 1998년부터 ▦반도체 및 전자산업용 초극세사 와이퍼 개발(2000년) ▦초극세 복합소재를 활용한 여과매체 개발(2004년) 등 10여개의 국책과제를 맡아온 경력을 인정받았다. 이창환 웰크론기술연구소 소장은“MF는 멤브레인 기술 중 가장 기본이 되는 단계지만 사용범위가 제일 넓다”며 “그만큼 시장성이 넓다”며 기술 개발의 필요성을 강조했다.

사실 기초적인 멤브레인 기술은 20여년 전 개발됐다. 그러나 경제성이 낮아 시장에서 외면 받았다. 1900년대 개발된 액정이‘쓸 데 없는 유리’라는 평가를 받아왔던 것과 비슷하다. 하지만 미국의 고어(Gore)사와 일본의 도레이사 등에서 관련 기술을 꾸준히 개발해 경쟁력을 확보하면서 관련 시장이 빠르게 성장하고 있다.

우리도 관련 기술이 전혀 없는 것은 아니다. 하지만 기술의 핵심인 기공을 얼마나 미세하고 균일하게 만드냐에서 차이가 있다. 지식경제부 한국기술평가관리원(KEIT)은 국내 멤브레인 관련 기술은 현재 세계 수준의 85% 정도로 보고 있다. 전한수 KEIT 주력산업평가 단장은“하지만 아직까지는 어느 나라도 높은 수준의 기술개발이 완료되지는 않았다”고 강조했다. 이 격차를 얼마나 빨리 줄일 수 있느냐에 따라 시장의 판도가 완전히 달라 질 수 있다는 뜻이다.

특히 한국과학기술연구원(KIST)의 기체분리막 소재 원천기술은 우리 기술에 대한 희망을 더한다. KIST의 기술은 이 분야에서 기술력이 가장 높은 것으로 알려진 미국 에어프로덕트(Airproduct)사를 앞선다고 보고 있다.

업계는 멤브레인 기술을 끌어올려 2018년 약 113조원 수준으로 예상되는 세계 멤브레인 시장의 약 30%를 점유해 34조원의 매출을 올리겠다는 구상이다. 특히 수처리 사업분야에서는 멤브레인 방식이 급부상하고 있어 관심이 크다.

영국의 물전문 리서치 기관 글로벌워터(GWI)에 따르면 2007년을 기준으로 7조원 정도로 추정되는 멤브레인 시장은 연평균 19.5% 성장해 2016년에는 33조원 규모로 커질 것으로 예상된다. 이는 같은 기간 물 산업 전체의 성장률 4.7%보다 4배 이상 높은 성장률이다.

멤브레인 개발에는 국내 대ㆍ중소기업은 물론 대학, 연구소가 힘을 모으고 있다. 각자가 잘할 수 있는 분야에 대한 정보를 공유해 개발함으로써 시너지효과를 얻겠다는 생각이다. ▦정수처리막 ▦담수처리막 ▦연료전지용 강화복합막 ▦기체 분리막 등으로 역할을 나눠 소재ㆍ제조 기술개발을 향해 뛰고 있다. 이들은 2018년까지 기술 개발을 완료하고 이후 사업화를 본격 추진한다.

정수처리막 소재 원천기술 개발팀에 속한 웰크론은 특히 MF 생산을 위한 공정기술개발에 주력하고 있다. 생산설비도 2018년까지 지금의 3배 수준으로 늘이기로 했다. 이창환 소장은“소재의 활용 범위가 큰 만큼 추가 가공 기술 개발 등으로 새로운 중간재를 만들 수도 있다”며“일본뿐 아니라 충남대와 한국생산기술연구원, 섬유산업현합회 등과 협력해 새로운 가능성을 만들기 위해 노력하고 있다”고 밝혔다.

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전정섭님의 파란블로그에서 발행된 글입니다.