▲ [사진 = ㈜두와이즈켐]

폐플라스틱으로 인한 환경오염이 심각한 수준인데다 미세 플라스틱의 역습이 빠르게 진행되면서 전 세계적으로 탈(脫) 플라스틱 흐름이 가속화되고 있다. 이런 시점에 나노 소재 개발·생산 전문 벤처기업 (주)두와이즈켐(DouY’sChem)(대표 서영수)이 비상한 관심을 받고 있다. 서영수 대표는 세종대학교 나노신소재공학과 교수로서 매년 증가하는 플라스틱 폐기량을 효과적으로 줄이며 재활용할 수 있는 나노 소재를 생산하고자 2018년 (주)두와이즈켐(교원창업기업)을 설립했다.

이 업체는 나노신소재공학과에서 16년간 축적한 R&D 역량을 바탕으로 셀룰로스 나노 섬유(CNF, Cellulose Nano Fiber)의 고분산화, 무기질화에 관한 원천 기술을 확보하여 무기질화 CNF(mCNF) 소재 CelluloSys™를 탄생시켰다. 이 기술은 마이크로 직경 셀룰로스에도 적용이 가능하며 한국(7건), 미국·유럽(각각 1건) 특허를 취득하였다. CelluloSys™는 고기능성 및 고함량 고분자 복합재로 구현할 수 있으므로 기존 CNF 소재와 차별성이 크다.

▲ [사진 = ㈜두와이즈켐]

국내 최초로 나노 셀룰로스 이용한 제품화에 나서

자동차 내장재, 포장용·광학용 필름, 화장품, 페인트···응용 분야 무궁무진

CNF 소재는 생분해성과 친환경성이 우수하고 기계적 강도가 높지만 고분자 복합 소재를 적용할 때 고분자 화합물과의 상용성이 낮아 분산이 어렵고, 고온 가열 시 변색되며 강도가 저하돼 재활용이 불가능하다는 등의 단점을 갖고 있다. 그런 반면 CelluloSys™는 개발 과정에서 CNF 소재가 해결해야 하는 기술적 문제와 단점들을 극복·개선했다. CelluloSys™는 제조 공정에서 알코올과 물을 사용해 인체에 무해하고 친환경적이다. 열산화에 대한 저항성과 내열성이 뛰어나 고온(250℃) 복합화 공정 시 무기 표면 개질로 열산화를 차단해 변색 현상을 억제한다. 복합화 후 6회 이상 재활용해도 분산, 색상, 기계적 강도에 변화가 없기 때문에 폐플라스틱 발생량을 줄이는데 기여할 수 있다. 이뿐만 아니라 플라스틱 사용량을 줄이게 돼 친환경성이 높고 생분해성, 생체적합성이 우수하며 증점·보습, 가스 차단 기능을 발휘하는 등 독창적인 특징을 지녔다.

CelluloSys™는 생분해 가능하고 유리 탄소 섬유에 비해 가벼우면서 유사한 강도를 지니고 있어서 차세대 플라스틱 보강재로 떠올랐다. 강화 플라스틱, 자동차 내장재, 포장용·광학용 필름, 의료용품, 가전제품 등 플라스틱이 사용되는 제품들 이외에도 새로운 분야에 폭넓게 응용할 수 있다.

(주)두와이즈켐은 수요처 기업들과 협력하여 시제품을 배터리 분리막, 자동차 내외장재, 기능성 화장품 등에 활발히 테스트하는 중이다. 폴리프로필렌(PP), 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 등 다양한 산업용 고분자에 적용하여 응집 없이 고분산되고 녹는 점, 인장 강도와 탄성률, 저장 탄성률 개선 효과가 현저하게 나타나므로 테스트 완료 후 빠른 시일 내 양산에 돌입할 예정이며 이에 필요한 설비를 구축하고 있다.

▲ [사진 = ㈜두와이즈켐]

독보적인 고분자 나노 복합재 기술로 플라스틱 선순환 체계 구축

“전세계 친환경 나노 소재 시장의 판도를 바꿀 것”

(주)두와이즈켐은 디스플레이 고휘도 및 높은 색재현성 구현, 스마트 팜 LED 조명에 쓰이는 ‘QD(Quantum Dot) 캡슐™’ 개발에도 집중하고 있다. 고분자 결정판 사이 QD(양자점)를 안정적으로 포집하여 외부로부터 보호해주는 역할을 하는 이 캡슐은 열가공 압출 공정에도 안정적으로 사용 가능하여 값이 비싼 배리어 필름(Barrier Film)을 대체할 수 있을 것으로 예상된다.

(주)두와이즈켐은 CNF, QD 캡슐 개발 기술에 대한 우수성을 인정받아 서울시 기술상용화지원사업, 중기부 구매조건부 신제품개발사업, 산자부 나노융합소재기술개발사업, 경북창조경제혁신센터 창업지원사업, 기업부설연구소 R&D지원사업, 광주창조경제혁신센터 창업지원사업, 서울시 기술상용화지원사업 등에 선정된 바 있다.

▲ [사진 = ㈜두와이즈켐]

이 업체는 기업부설연구소를 통해 석유화학 기반 플라스틱을 감소시켜줄 친환경 신소재를 꾸준히 개발하고 품질 고도화, 제조 기술 혁신에 박차를 가하며 친환경 나노 소재 시장의 게임 체인저로 도약하겠다는 포부를 밝혔다. 그 일환으로 친환경 첨단 소재 CelluloSys™를 앞세워 2026년까지 1차 목표인 50억 원대 매출 기록을 달성할 계획이다. 올해부터 벤처 투자 기관의 투자를 받아 국가연구지원사업을 유치하면서 7~8년 후 코스닥에 상장하고 그룹 계열사를 만들어 글로벌 소재 시장의 판도를 바꾸겠다는 야심찬 목표로 고분산 나노 셀룰로스를 이용한 제품화에 매진하고 있다.

서영수 대표는 국내 나노 소재 분야의 최고 전문가다. 독보적인 고분자 나노 복합재 기술로 플라스틱 선순환 체계를 구축하고 기술 이전을 통해 산업 발전에 크게 기여하여 한국일보가 주관한 ‘2022 대한민국 가치경영 대상’과 헤럴드경제가 주최한 ‘2023년을 빛낼 인물기업기관브랜드 대상’을 수상했다. 그는 “셀룰로스는 자연계에서 가장 풍부한 유기물이자 지속가능한 친환경 소재이고 (주)두와이즈켐이 보유한 CNF 분산기술의 응용 가능성은 무궁무진하므로, 이 두 가지가 기존 플라스틱 사업구조를 혁신적으로 바꾸어 환경오염을 줄이는 핵심 기제로 작용하게 될 것”이라며 “교원창업기업들이 글로벌 기업 반열에 오르고 100여 년째 소재 강국 지위를 누리는 미국, 일본, 독일 기업들과 기술 경쟁을 벌이려면 정부 및 지자체의 제도적, 경제적 지원이 견고하게 뒷받침되어야 한다”는 점을 강조했다.