포토뉴스 검색결과

• 목재로 만든 친환경 고흡수성 소재 개발 원천기술 확보

  펄프로 만든 고흡수성 소재 입자형    산림청 국립산림과학원(원장 배재수)은 기존 석유화학원료 기반 상용 고흡수성 수지(SAP)*보다 흡수력이 최대 4배 높고 생분해할 수 있으며, 환경에도 이로운 ‘목재 펄프 기반 친환경 고흡수성 소재 제조기술’에 관한 특허를 출원하였다.  * SAP: 물을 흡수한 후에도 녹지 않고 체적의 200배 이상 팽창 특성을 지닌 백색 가루 형태의 합성 화학물질  해당 특허는 목재 펄프를 흡수에 적합한 다공성 구조로 제어하는 기술이 핵심으로 목재 펄프 기반 원료 소재 1g당 최대 800g 이상의 물을 흡수하는 친환경 고흡수성 소재를 제조하는 방법에 관한 내용이다(출원번호10-2023-0062777).  기존 상용 고흡수성 수지(SAP)는 일회용 기저귀, 생리대, 애견패드 및 신선제품 포장재 등에 널리 사용되고 있지만, 생분해가 되지 않아 매립 처리 시 토양오염을 유발할 수 있고 재활용 및 폐기 처리가 쉽지 않다는 점이 큰 문제가 되어 왔다.  국립산림과학원 이태주 박사는 “해당 원천기술을 산업적으로 적용할 수 있도록 하는 보급 기술에 관한 연구도 수행하고 있다”라며, “최근 그린슈머의 증가와 함께 친환경 소재에 관한 관심이 커진 만큼 국민 생활에 안전한 목재 기반 친환경 소재가 일상화될 수 있도록 노력할 것”이라고 밝혔다. 펄프로 만든 고흡수성 소재 필름형  

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  2023-06-02

• 발암물질 ‘6가 크롬’, 나노셀룰로오스 소재로 잡는다

  논문표지-Journal of Hazardous materials     산림청 국립산림과학원(원장 전범권)은 나무로부터 얻은 나노셀룰로오스(cellulose nanocrystal, CNC)를 이용하여 유해 중금속인 ‘6가 크롬(CrVI)※’을 더 많이 흡착할 수 있는 고성능 흡착소재를 개발했다고 밝혔다. 기존에 알려진 흡착소재는 다공성 실리카 기반 흡착소재으로 이번에 개발된 나노셀룰로오스 기반 흡착제는 이보다 최대 4배 더 많은 6가 크롬을 제거하는 것으로 나타났다.  ※ 6가 크롬은 주로 산업공정에서 발생하며 인체에 노출될 경우 세포막을 즉각적으로 관통하여 간, 신장, 비장 등에 축적되고 장기 노출 시 호흡계 암 등을 유발하는 독성물질로 알려져 있다.    고분자 그래프팅 기술 메카니즘   국립산림과학원 연구팀은 크롬에 대한 흡착성능이 우수한 고분자(poly acryloyl hydrazide)를 나노셀룰로오스 표면에 접합(polymer grafting)시키고, 부착된 고분자의 길이를 조절하는 방법을 통해 크롬 흡착 효율을 획기적으로 높였다.  나노셀룰로오스 표면에 아민 기능기를 가진 흡착 물질을 부착시키면 6가 크롬을 환원시키거나 음전하를 띄는 6가 크롬을 정전기적 끌림(electrostatic attraction)에 의해 흡착된다.  이러한 원리로 흡착제는 6가 크롬을 제거하게 되는데, 이번에 개발된 나노셀룰로오스 흡착제는 다른 기능성 물질을 쉽게 접합시킬 수 있고 타 천연소재에 비해 비표면적(부피당 표면적)이 넓은 장점이 있다. 또한, 재활용성도 높아 산업화 가능성도 높다.  고분자 그래프팅에 따른 나노셀룰로오스 형태학적 변화   시장조사 전문업체인 글로벌 워터 마켓(Global Water Market)은 올해 세계 수처리 시장 규모가 무려 940조 원에 달할 것으로 전망하고 있다. 지속적으로 성장하고 있는 대규모 수처리 산업 분야에 친환경 나노셀룰로오스 기반 흡착제가 도입되면 상당한 환경적·경제적 이득이 예상된다.  목재화학연구과 권재경 박사는 “갈수록 산단하천에 대한 중금속 모니터링과 오염물질 배출 감시체계가 강화되고 있다”며 “이번 연구결과는 중금속 사용, 배출 및 정화와 관련한 산업 전반에 다양한 방식으로 활용될 것으로 기대하고 있다”고 말했다. 국립산림과학원과 고려대학교 이정현 교수팀과의 공동 연구로 진행된 이번 결과는 세계 환경과학 분야의 Top 10 저널인 ‘Journal of hazardous materials’(IF 7.65) 최신호에 게재되었다. 나노셀룰로오스 기반 중금속 흡착제의 중금속 제거 성능  

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  2020-03-30

• 목재 성분 이용해 수질과 대기질 개선한다

  산림청 국립산림과학원(원장 이창재)은 목재의 주요 성분 중의 하나인  셀룰로오스를 나노화한 셀룰로오스 나노크리스털(결정성 셀룰로오스 나노입자)과 친환경 광촉매 소재인 이산화티타니아(TiO2)을 이용한 초미세 투명 박막 제조법을 개발했다고 밝혔다. 국립산림과학원과 세종대 연구팀은 국내 최초로 셀룰로오스 나노크리스털과 몰리브덴(전이금속의 한 종류, 원소기호:Mo)을 포함하는 이산화티타니아 용액을 유리기판 위에 코팅한 후 셀룰로오스 나노크리스털을 고온에서 연소시켜 오염물질을 광분해하는데 효과적인 다공성(多孔性) 박막을 개발했다. 연구팀은 셀룰로오스 나노크리스털의 구조를 이용해 전이금속이 코팅된 이산화티타니아 박막의 물리화학적 특성과 오염물질에 대한 광분해 특성 평가를 무처리 박막 필름과 비교·분석했다. 몰리브덴이 코팅된 이산화티타니아 박막의 비표면적(빛을 흡수하는 면적)은 무처리 박막 필름에 비해 1.3배, 셀룰로오스 나노크리스털 연소 이산화티타니아 박막 필름에 비해 1.7배 높았다. 몰리브덴이 코팅된 이산화티타니아 박막 필름은 자외선과 가시광선의 전 영역에서 95% 이상의 흡수율을 보였다. 광효율 측정용 표준물질인 트리클로로에틸렌(trichloroethylene)을 이용한 유기물 광분해 평가 결과, 무처리 박막에 비해 최대 4배나 높게 나타났다. 이는 셀룰로오스 나노크리스털의 나노구조와 전이금속에 의해 이산화티타니아 박막의 비표면적이 증가하고 이산화티타니아 자체의 광효율이 상승했기 때문이다. 기존 다공체 유도체로는 실리카, 알루미나 등의 고체 무기재료가 흔히 쓰이는데, 이러한 다공체 유도체는 추후 공정에서 이산화티타니아 재료의 손상 없이 완전한 제거가 어렵다. 따라서 공정 과정에서의 완전한 제거와 다양한 모양과 크기의 기공을 유도할 수 있는 셀룰로오스 나노크리스털이 다공체 유도에 효과적이다. 이번 연구결과는 최근 세라믹 재료 분야의 최상위 해외 전문 학술지인 ‘세라믹스 인터내셔널(Ceramics International) 온라인판에 게재됐다. 목재화학연구과 이성숙 과장은 “이번 연구결과는 기존의 이산화티타니아 소재의 광촉매 성능 및 효율을 목재 성분인 셀룰로오스 나노 유도체와 전이금속을 복합화해 극대화시킨 것”이라며, “향후 폐수처리 및 공기 정화에 반영구적으로 사용할 수 있는 원천 기술을 확보했다는데 의의가 있다.”라고 말했다.

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  2018-07-19

• 산림분야 협력 협정서(MOU) 체결

  경남도산림환경연구원과 산림조합중앙회 경남지역본부, 하동·산청·함양·합천군 산림조합, 농업회사법인(주)나라 등 7개 기관·단체는 친환경적이고 활용가능성이 높은 숲가꾸기 사업과 제거 대상인 칡을 이용한 산림부산물 활용을 상용화하기 위해 산림분야 협력을 위한 협정서를 체결하였다. 산림환경연구원에서 가진 MOU 체결식에는 김황규 원장, 산림조합중앙회 채금석 경남지역본부장, 4개군 산림조합장, ㈜나라 김혜숙 대표 등 관계자 20여명이 참석했다. 협약체결을 통해 각 기관은 산림에 큰 피해를 주고 있는 칡넝쿨과 톱밥, 간벌재를 활용한 친환경 제품개발 등 다양한 방면으로 상호 지원 체계를 구축했다. 협정서에는 산림자원 부산물 활용에 대한 공동연구 및 정보·기술 교류, 기타 산림자원 활용연구 발전을 위한 협조체계 구축, 산림자원부산물(칡·톱밥 등) 원료의 안정적 공급에 대한 상호 지원, 원료관련 도유 임산물 매각시 협의 및 공급에 대한 상호지원 등이 있다. 김황규 산림환경연구원장은 “산림자원을 최대한 활용해 친환경 제품개발 실용화에 크게 이바지할 수 있도록 서로 협의해 원료 수급이 원활하게 이뤄지길 기대 한다.”라고 말했다. 한편, 경상남도산림환경연구원은 산림분야 연구성과 거양과 활성화를 위해 지난해 소득수종으로 각광받고 있는 산초나무의 증식방법을 특허 등록하였고, 올해에도 유향수지를 이용한 베게 충진재 개발과 유향수지를 이용한 다공성 톱밥 착화제 개발에 대한 특허를 등록했다. 산초유 정제 및 저장성 연장방법, 산초유 치즈와 제조방법, 유목보호용 식생 매트 디자인특허 출원, 제초성 조성물을 포함하는 성형품의 제조방법 등에 대해 특허 출원 중에 있다.

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  2015-07-01

• 7개 기관·단체, 산림분야 협력을 위한 협정서(MOU) 체결

  경상남도산림환경연구원과 산림조합중앙회 경남지역본부, 하동·산청·함양·합천군 산림조합, 농업회사법인(주)나라 등 7개 기관·단체는 친환경적이고 활용가능성이 높은 숲가꾸기 사업과 제거 대상인 칡을 이용한 산림부산물 활용을 상용화하기 위해 산림분야 협력을 위한 협정서를 6월17일 체결하였다. 산림환경연구원에서 가진 MOU 체결식에는 김황규 원장, 산림조합중앙회 채금석 경남지역본부장, 4개군 산림조합장, ㈜나라 김혜숙 대표 등 관계자 20여명이 참석하였다. 협약체결을 통하여 각 기관은 산림에 큰 피해를 주고 있는 칡넝쿨과 톱밥, 간벌재를 활용한 친환경 제품개발 등 다양한 방면으로 상호 지원 체계를 구축하였다. 협정서에는 산림자원 부산물 활용에 대한 공동연구 및 정보·기술 교류, 기타 산림자원 활용연구 발전을 위한 협조체계 구축, 산림자원부산물(칡·톱밥 등) 원료의 안정적 공급에 대한 상호 지원, 원료관련 도유 임산물 매각시 협의 및 공급에 대한 상호지원 등이 있다. 김황규 산림환경연구원장은 “산림자원을 최대한 활용하여 친환경 제품개발 실용화에 크게 이바지할 수 있도록 서로 협의하여 원료 수급이 원활하게 이루어지길 기대 한다.”라고 말했다. 한편, 경상남도산림환경연구원은 산림분야 연구성과 거양과 활성화를 위해 지난해 소득수종으로 각광받고 있는 산초나무의 증식방법을 특허 등록하였고, 올해에도 유향수지를 이용한 베게 충진재 개발과 유향수지를 이용한 다공성 톱밥 착화제 개발에 대한 특허를 등록하였다. 산초유 정제 및 저장성 연장방법, 산초유 치즈와 제조방법, 유목보호용 식생 매트 디자인특허 출원, 제초성 조성물을 포함하는 성형품의 제조방법 등에 대하여 특허 출원 중에 있다. 

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  2015-06-19

• 경남도산림환경연구원, 산림자원 부산물 연구를 위한 협약 체결

    경남도산림환경연구원(원장 김황규)은 주식회사 나라(대표 김혜숙)는 친환경적이고 활용가능성이 높은, 숲가꾸기 사업 발생 산림자원 부산물을 활용한 연구 협조체계 구축을 위한 협약을 체결하였다 22일 밝혔다. 지난 21일 오후 2시 경남산림환경연구원에서 가진 MOU 체결식에는 김황규 원장을 비롯한 산림환경연구원 관계자와 주식회사 나라 김혜숙 대표 등 양측 관계자 11명이 참석하였다. 이번 협약체결로 두 기관은 산림에 큰 피해를 주고 있는 칡넝쿨을 비롯한 톱밥, 간벌재를 활용한 친환경 제품개발 등 다양한 방면으로 3년간 공동연구를 진행한다. 협정서에는 산림자원 부산물 활용에 대한 공동연구 및 정보·기술 교류, 양 기관의 시설 및 장비 공동 활용, 기타 산림자원 활용연구 발전을 위한 협조체계 구축 등의 내용이 담겨 있다. 김종익 산림연구과장은 “다양한 산림자원을 이용한 실용화 연구를 추진하여 도민 소득을 창출할 수 있도록 노력할 것이며, 산림환경연구원의 연구기능 활성화에 힘써 경남지역의 산림연구기관으로 위상을 높이기 위하여 최선을 다하겠다”고 말했다. 한편 경남도 산림환경연구원은 산림분야 연구성과를 높이고 활성화 하기 위해 지난해 소득수종으로 각광받고 있는 산초나무의 증식방법을 특허 등록하였고, 산초유 산패지연방법, 유향수지를 이용한 베게 충진재 개발, 유향수지를 이용한 다공성 톱밥 착화제 개발에 대한 특허 3건을 출원 하였다.   

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  2015-01-23

• 산림청 국립산림과학원, 세계최초 ‘휘어지는 종이 배터리’ 원천기술 개발

    산림청 국립산림과학원(원장 윤영균)은 나무에서 추출한 셀룰로오스로 제조한 나노종이* 분리막**과 전극 이용해 종이처럼 휘어지는 배터리(플렉시블 종이 리튬이온전지, Flexible Paper Lithium-ion Batteries)를 만드는 원천기술을 세계 최초로 확보했다고 밝혔다.   * 나노종이 : 종이의 원료인 셀룰로오스의 입자를 나노 크기로 분쇄하여 만든 새로운 형태의 종이로 다공성의 유연한 종이를 말함   ** 분리막 : 리튬이온전지의 음극(-)과 양극(+)을 나누는 얇은 막으로 주로 플라스틱(폴리에틸렌, 폴리프로필렌) 소재를 이용함 리튬이온전지와 이 전지에 포함되는 분리막의 세계시장 규모는 2013년 기준 각각 약 22조원과 2조원에 달한다. 시장규모는 2018년까지 160% 증가할 것으로 예상되고 있다. 이런 가운데 ‘휘어지는 종이 배터리’는 최근 첨단 분야로 각광받고 있는 둥글게 말 수 있는 롤업(Roll-up) 디스플레이와 옷처럼 입을 수 있는 전자소자 등 다양한 디자인으로 활용 가능하기 때문에 세계적으로 주목 받을 것으로 전망된다. 종이 배터리는 나무에서 추출한 나노종이 분리막으로 기존의 플라스틱 분리막을 대체하기 때문에 전극(+-) 간 계면이 매우 안정적이고 우수한 기계적 물성 확보가 가능하다. 특히 외부 압력에 의한 형태 변형에서도 전지 성능을 구현할 수 있어서 여러 전기화학 소자로 다양하게 활용될 수 있다. 반면 기존의 리튬이온전지는 음극과 양극에 들어가는 바인더(Binder, 접착제)가 전극의 전자전도도뿐만 아니라 에너지 밀도까지 감소시켜 물리적 유연성이 매우 부족하고 생산비용도 많이 드는 단점이 있었다. 종이 배터리는 국립산림과학원과 울산과학기술대학교의 공동 연구로 개발된 국내 순수 원천기술이다. 이번 연구는 나노 분야의 세계적 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 인터넷 판에 9월16일 게재됐다. 이번 성과는 산림과학과 에너지공학이 협업(協業)으로 이룬 창조경제의 성공모델이라는 평가를 받고 있다. 산림과학원 이선영 박사는 “플렉시블 종이 리튬이온전지의 나노종이 전극 일체형 분리막은 나무에서 얻은 천연재료로 기존 이온전지의 분리막 소재인 다공성 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 전극을 완전히 대체할 수 있는 원천 기술”이라면서 “이제 종이 배터리라는 꿈의 기술에 첫발을 내디뎠다”고 의미를 강조했다. 울산과기대 이상영 교수는 “전지의 형태 변형으로부터 유발될 수 있는 전지 발화 및 폭발 등의 위험을 억제시켰다”면서 “별도의 바인더를 필요로 하지 않기 때문에 이온전도도 및 전자전도도가 우수해 고용량 및 고출력을 구현할 수 있다”고 설명했다. 한편, 산림과학원과 울산과기대는 세계 최초로 나노셀룰로오스로 만든 전극과 분리막을 일체화시킨 3차원 구조의 플렉시블 종이 배터리를 개발하고 상용화하는 공동 연구를 계속 추진할 계획이라고 밝혔다.

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  2014-10-01

• 한국 산림과학의 선진화, 세계가 인정!

   최근 우리나라 산림과학 분야에서 전 세계적으로 인정받는 연구가 지속적으로 나와 국가 위상을 높이고 있다.  국립산림과학원(원장 윤영균)은 임산공학부 소속 이선영 박사(48)가 세계적 첨단소재 분야 국제학술지(SCI급)에 최근 3년간 15편의 논문을 게재하는 성과를 냈다고 12일 밝혔다.  이선영 박사는 2012년 나노셀룰로오스를 이용해 리튬이온전지용 다공성 나노섬유 분리막과 고성능 축전지용 전극 집전체를 개발한 바 있다. 이 연구의 내용은 세계적 권위가 있는 학술지「Journal of Materials Chemistry」와 「ACS Nano」에 실렸다.  또한, 나노셀룰로오스 다공성 나노섬유 분리막의 성능을 개선한 2013년의 연구는 유해물질의 흡착재로 이용하는 성과를 인정받아 「Journal of Power Sources」와 「Journal of Hazardous Materials」에 각각 교신저자, 공동저자로 그 내용 게재가 확정됐다.  최근 국립산림과학원은 다공성 나노섬유 분리막을 리튬이온전지에 핵심소재로 활용하는 원천기술개발로 국제특허 3건을 출원했으며, 고부가가치의 건축소재인 바이오복합재료 분야에서도 많은 연구 성과를 도출했다.  이선영 박사는 “고부가가치 첨단신소재인 리튬이온전지용 양극ㆍ음극 집전체 뿐만 아니라 의ㆍ공학용 나노복합소재 개발에도 힘쓸 것”이라고 전했다.  이선영 박사의 주요 연구결과 논문은 2011년부터 매년 5편씩 SCI급 저널에 실려 학계의 많은 관심의 대상이 되어 왔다.  한편, 이선영 박사는 한국인 최초로 IUFRO(세계 산림연구기관 연합회) 총회 학술대상(2010년)을 수상했고, 그 외에도 과학기술우수논문상(2010년), 농림부장관상(2010년), 산림청장상(2011년) 등을 받은 바 있다.

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  2013-07-16

• 나무성분 첨단 신소재, 이렇게나 많이 써?

  최근 미국, 핀란드, 스웨덴, 노르웨이, 일본 등 임업선진국에서 국가의 적극적 재정지원을 바탕으로 한 나노셀룰로오스 응용연구가 활발히 진행되고 있다. 나무 성분의 40∼50%를 차지하는 셀룰로오스는 지구상에 가장 많이 분포하는 바이오고분자이다. 셀룰로오스 나노섬유는 나노복합재료, 전기·전자재료, 생체의학재료 등 첨단 신소재 개발에 이용된다. 국립산림과학원(원장 윤영균)은 이런 요구를 반영해 2007년부터 목질계 바이오매스를 활용한 기능성 첨단신소재 개발 연구를 이어왔고, 현 세계적 추세와 전망을 살피고자 지난 20일, 임산공학회의실에서 ‘나노셀룰로오스의 연구동향과 전망’을 주제로 한 세미나를 개최했다. 세계적 석학인 미국 노스케롤라이나 주립대학의 올란도 로하스 교수가 참석한 가운데 열린 이 행사는 관련 분야 전문가들의 발표 및 열띤 논의를 중심으로 진행됐다. 세미나에서는 재생가능한 천연 고분자로서 셀룰로오스 나노섬유가 지닌 기능적 우수성과 활용의 다양성 등이 언급됐다. 셀룰로오스 나노섬유는 강도와 탄성계수가 높고 표면적·치수안정성·열안정성·생분해성과 생체적합성이 매우 우수해서 바이오에탄올 제조, 생체활성이 높은 재료, 고강도의 하이드로젤과 에어로젤, 유기-무기 하이브리드 재료, 나노복합재료, 나노종이 및 전도성 필름 등에 널리 응용될 수 있다. 생체활성제로 셀룰로오스 나노섬유를 이용하면 의학용, 단백질 정제, 면역학적 검정, 면역센서 등에 다양하게 이용 가능하다. 또한 미생물인 글루콘아세토박터(gluconacetobacter)를 배양시켜 얻는 박테리아 셀룰로오스는 상처치료용 필름, 골 보강재, 연골과 혈관 조직 지지체, 나노복합재료로 활용되며, 셀룰로오스를 산가수분해하여 얻는 셀룰로오스 나노크리스탈은 코팅재, 압전체 소재 및 나노복합재료 보강재로 쓸 수 있다. 로하스 교수는 이날 발표에서 “현재 전 세계적으로 나노셀룰로오스에 대한 수요 및 공급이 크게 증가하고 있고, 새로운 첨단소재와 관련된 기초·응용연구들이 많은 성과를 거두고 있어서 그 전망이 밝다”고 말했다.   국립산림과학원 목재가공과 이선영 박사는 “나노셀룰로오스 연구를 지속적으로 발전시켜 리튬이온전지 양극·음극집전체 개발뿐만 아니라 의공학 신소재와 에어로젤을 이용한 나노복합소재 개발 시대를 열겠다”고 포부를 밝혔다. 한편, 국립산림과학원은 지난해 세계 최초로 나무에서 추출한 다공성 셀룰로오스 나노섬유로 리튬이온전지 분리막을 제조하는 데 성공해 그 기술을 인정받은 바 있다.

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  2013-06-24

• 국립공원 내 해안침식지역 공동 대처를 위한 MOU 체결 !

  국립공원관리공단 다도해해상국립공원서부사무소(소장 박용규)는  “지난 9월 6일 SBB<주>(대표 이태형), <주>한국바스프(대표 신우성) 및 해양수산정책기술연구소(소장 이인태)와 다도해해상국립공원 내 해안침식지역 공동 대처를 위한 업무협약을 체결하였다”고 밝혔다. 이번 협약은 해수면 상승 등에 따른 연안환경 변화에 공동 대처하고자, 국립공원 내 해안침식지역 복원을 위한 연구 활동 지원을 목적으로 체결되었다. 협약 체결에 따라, 기존의 콘크리트와 아스콘의 장점에다 최고의 투수성까지 갖춘 친환경 다공성 투수 제품인 Bio Coast(독일 BASF사의 기술지원을 토대로 SBB(주)에서 출시한 친환경 제품)를 활용한 연안침식 방지용 해안제방을 국립공원 내 시험 설치하기로 하였다. 아울러, 해양수산정책기술연구소와 합동으로 설치 지역에 대한 모니터링을 통해 국립공원 내 해안침식지역에 대한 연구 기반 마련 및 복원 대안을 모색하는 등 연안환경 변화에 공동 대처하기로  하였다. 다도해해상국립공원서부사무소 관계자는 “Bio Coast 공법이 진도군 가계해변에 설치되어 해안침식 방지 효과가 입증된 만큼 국립공원 내에서도 적용 가능성이 클 것으로 기대된다”고 전했다.

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  2012-09-07

• 세계최초로 ‘나무’로 이온전지 분리막 제조

  <사진 / 룰로오스 나노섬유의 형태 및 화학구조>   국립산림과학원(원장 구길본)이 나무의 화학적 주성분인 셀룰로오스에서 리튬이온 전지의 핵심소재인 분리막을 얻어내는 방법을 세계 최초로 개발했다. 이 연구 성과는 세계적 권위를 인정받는 국제 학술지에 게재됐다. 친환경 소재로 분리막을 만드는 원천기술인 이 연구의 성과가 상용화 되면 우리나라는 1조2000억원 규모에 달하는 세계 리튬이온 2차전지 분리막 시장에서 엄청난 대체효과를 볼 수 있을 것으로 기대된다. 국립산림과학원의 임산가공 분야 전문가인 이선영 박사(45)는 나무에서 추출한 다공성 셀룰로오스 나노섬유로 리튬이온전지 분리막을 만드는 데 성공했다. 현재 대부분의 리튬이온전지 분리막은 석유계 올레핀 수지인 다공성 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 사용하고 있다. 이 연구 성과를 담은 논문은 지난달 말 영국왕립화학회가 발행하는 ‘저널오브머티어리얼스케미스트리’에 실렸다. 이 박사가 강원대학교 화학공학과 이상영 교수팀과 공동으로 수행한 이 연구는 나무에서 쉽게 얻을 수 있는 친환경 재료를 활용해 분리막을 만들었다는 데서 과학적 측면에서도 큰 의의가 있는 것으로 평가받고 있다. <사진 / 셀룰로오스 나노종이 분리막의 LED 라이트 시연>   이 박사팀은 셀룰로오스를 기계적 방법을 이용해 변화시킨 나노 크기의 셀룰로오스 섬유(직경 20-30 나노미터)에서 유기용매와 물의 배합비 및 두께를 조절해 다공성 셀룰로오스 나노종이 분리막을 개발했다. 셀룰로오스 나노종이 분리막은 리튬이온 전도도가 우수하고 전기화학적 안정성이 있어 고온에서 수축현상이 일어나지 않는다. 또 전해액의 이온투과 정도가 매우 활발해 극성에 관계없이 다양한 종류의 전해액(비극성 및 극성)을 사용할 수 있다. 이 분리막은 이런 특징 때문에 충전과 방전 때 우수한 전지특성을 나타내므로 이것을 써서 고품질의 리튬이온 전지를 만들어낼 수 있다.  2012년 현재 리튬이온전지의 핵심소재인 분리막의 세계시장 규모는 1조2000억원에 이르는 것으로 추산되는데 그 중 대부분의 분리막 재료가 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이다. 이 분야 세계시장은 24%를 점유한 미국의 셀가드의 뒤를 이어 일본 아사히, 미국 토넨, 한국 SK이노베이션, 일본 우베 등이 각축을 벌이는 상태다. 따라서 셀룰로오스 분리막을 이용한 리튬이온 2차전지가 나오면 이 분야 시장 구도도 크게 변화할 것으로 보인다. 이번 연구를 주도한 이선영 박사는 “나무 성분의 40~50%를 차지하는 셀룰로오스는 지구상에서 가장 많이 분포하고 있는 바이오고분자로 셀룰로오스 나노섬유는 세계적으로 전기ㆍ전자재료, 생체의학재료, 나노복합재료 등 첨단 신소재 개발에 활발히 이용되고 있다”며 “나노셀룰로오스를 활용해 초대용량 전극소재, 리튬이온전지 음극소재의 기판 등  다양한 용도로 이용하는 연구를 계속 하겠다”고 밝혔다. <사진 / 이선영 박사>  

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  2012-08-07

• 숲가꾸기 부산물로 기능성 친환경 흡착소재 만들었다

  숲가꾸기 과정에서 나오는 부산물에 나노기술을 접목해 악취를 제거하고 정수 및 폐수 처리에도 활용할 수 있는 고기능성 친환경 흡착 소재가 산림청(청장 정광수)의 연구비 지원으로 개발돼 연간 500억원 이상의 수입대체 효과를 기대할 수 있게 됐다.   경북대 나노소재공학과 정맹준 교수팀은 숲가꾸기 부산물을 목재칩으로 만든 후 나노화합물을 첨가해 탄화시키고 악취제거나 정수 등의 기능성을 첨가하는 방식으로 새로운 다공성 흡착 소재 NSAC-100을 만들어 내는 데 성공했다. 산림청은 지난 2009년 정 교수팀을 연구과제 수행 지원 대상으로 선정해 연구비를 지원해왔다.   NSAC-100은 클로로포름, 톨루엔, 암모니아, 벤젠 등을 흡착해 내는 기능이 기존 활성탄에 비해 월등하고 황화수소와 암모니아, 트리메틸아민 제거 효율도 거의 100%에 이르는 등 항균 및 광분해 기능이 뛰어나고 탈취에도 효과적이어서 악취 및 VOC(휘발성유기화합물) 제거나 정수 및 폐수 처리에 유용하게 이용될 수 있다.   지난해 활성탄 흡착제는 500억원 어치 이상을 해외 수입에 의존했다. 또 VOC 제거용 필터의 기존 세계 시장 규모는 1조원에 이른다. 따라서 새로 개발된 이 소재가 그만큼의 수입대체 효과를 내는 것은 물론, 새로운 외화 소득원으로서의 역할을 톡톡히 할 것으로 전망된다.   윤영균 산림청 산림자원국장은 "숲가꾸기 부산물은 활용 잠재력이 높지만 그간 적용 분야와 시장개척 노력이 부족했다"며 "앞으로는 BT, NT 등 첨단기술을 숲가꾸기 부산물에 접목하는 융복합 기술개발 사업에 R&D 투자를 확대해 나가겠다"고 밝혔다.

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  2011-01-20