4차산업혁명 시대 신소재 개발은 단순히 몇 가지 물질을 물리·화학적으로 복합화하는 수준을 넘어 혁신적인 전환을 맞고 있다. 사물인터넷, 빅데이터, 인공지능 등 지능화·초연결화된 기술을 구현하기 위해서는 센서, 스마트 배터리 등 신소재와 관련한 융·복합 요소의 기술 개발이 필수적이다. 또 미세 플라스틱에 의한 인체·환경 유해성 문제가 날로 심각해지면서 친환경을 넘어선 `필(必)환경` 과학기술에 대한 필요성이 전 세계적으로 커지고 있다. 나노셀룰로오스는 목재를 구성하는 `셀룰로오스`를 잘게 자른 입자로 머리카락의 10만분의 1 크기다. 오직 자연에서만 얻을 수 있고 화학적으로 합성 불가능한 구조인 나노셀룰로오스는 필(必)환경 시대 첨단소재로 적격이다. 목재에서 추출되는 셀룰로오스는 세계적으로 연간 1조 5억t 가량 생산 가능하다. 나노셀룰로오스 입자 자체의 기계적 강도는 방탄소재로 유명한 케블라(kevlar)와 유사할 정도로 강하다. 적절한 개량을 통해 소재의 표면 특성을 자유롭게 바꿀 수 있어 응용분야로 확장성도 무한하다. 나노셀룰로오스는 소재의 친환경성, 원료 수급의 안정성, 응용분야의 다양성이라는 장점으로 4차산업시대를 이끌어갈 NT(nano technology) 기반 첨단부품 분야의 가장 매력적인 소재가 될 것이 분명하다.
국립산림과학원은 10여 년 전부터 나노셀룰로오스를 소재로 배터리, 환경정화, 의공학 분야 첨단 신소재로 개발해 성과를 내고 있다. 나노셀룰로오스는 형태적으로 안정된 2차원 또는 3차원 공간을 가진 자기조립(self-assembly) 구조체를 가진다. 이를 토대로 현재 사용되는 리튬이온 전지보다 폭발위험성이 현저히 낮고 사용기간이 3배 이상 향상된 차세대 리튬-황 종이전지를 개발했다. 유기오염물질의 광분해 효율이 26% 향상된 다공성 박막 소재도 개발했다. 생체적합성과 분해 능력이 우수한 수술용 유착방지제, 기존보다 3배 이상 성능이 향상된 지혈제 소재도 개발에 성공했다. 국립산림과학원은 전량 수입에 의존하고 있는 의공학 치료소재 분야에서 나노셀룰로오스를 활용한 국산화에 노력할 것이다.
