반도체 공정 유해가스 흡착 ‘엑스라임’ 개발…수입대체 효과

원자력연구원-카본텍 8년연구 칼슘계 신물질 공동개발
CO2 흡착 기존제품보다 10배 이상…습기에도 강해
반도체는 물론 원자력·국방·의료 등 다양한 분야 활용

충북 음성군 대소면 카본텍 기업부설 연구소에서 연구원들이 새로운 칼슘계 물질인 '엑스라임' 관련 연구를 진행하고 있다.

국가연구기관이 연구 개발한 기술을 유망 벤처기업에 이전하고 산업화를 통해 재화와 고용을 창출하는 선순환 사례가 관심을 끌고 있다.

업계의 주목을 받고 있는 신물질은 칼슘계화합물인 '엑스라임(X-Lime)'으로 지구 온난화를 유발하는 대표 오염물질인 이산화탄소(CO2)를 흡착하는 작용이 탁월하다.

현재 시중에 판매되고 있는 물질인 '소다라임'은 나트륨(Na)을 포함하고 있는데 일부에서 독성물질을 유발하며, 고습도 환경에서 흡착능력이 떨어지는 문제점이 있었다.

국내 최초의 국가연구기관인 한국원자력연구원 박환서 박사팀은 '알칼리 금속염 화합물 및 알칼리토 화합물을 이용한 다공성 무기성형체의 제조방법'이라는 일반인이 보면 어려운 제목의 연구과제를 통해 나트륨(Na)이 없는 칼슘계 화합물 흡착제인 '엑스라임'을 개발했다.

박환서 박사는 "자체 실험 결과 기존 제품보다 CO2 흡착력이 10배 정도 우수하고 습기에 취약한 문제점을 해결했다"며 "앞으로 미국과 중국, 일본 제품의 수입 대체 효과가 클 것"이라고 내다 봤다. 원자력연구원과 카본텍(주)은 원자력, 의료, 국방, 반도체 분야 등에 유사환경 조건 시험 등을 통해 고성능 흡착제 엑스라임의 상품화에 성공했다.

한국원자력연구원과 카본텍이 공동 개발한 칼슘계 화합물 흡착제인 '엑스 라임' 시제품.

특히 엑스라임이 관심을 끄는 이유는 반도체 생산공정에 반드시 필요하기 때문이다. 반도체 생산과정에서 염화물, 불화물 등의 산성 유해가스가 발생하는데 엑스라임이 가스를 처리하는데 중요한 역할을 한다.

실제로 엑스라임은 반도체 공정 뿐만 아니라 원자력이나 국방·의료 분야에서 폭넓게 활용된다. 방사성 폐기물인 C14를 흡착해 안전한 석회석으로 전환할 수 있고, 방독면이나 잠수함 선내에서 탄소가스를 줄이는데 사용된다. 또 병원 마취수술 과정에서 독성물질을 제거할 수 있어 수술 후유증을 예방할 수 있다. 스킨스쿠버 장치에 들어가 작은 부피로 CO2를 더 많이 흡수해 보다 긴 시간 잠수를 할 수 있는 등 다양한 분야에서 활용가능성이 높다.

기술 개발은 수입품이 주를 이루던 2004년 부터 원자력연구원이 연구를 시작했고 △2016년 카본텍과 공동연구 및 시험생산, 특허실시권 개시 △2023년 산업용 소재 시험납품 과정을 거쳐 올해 생산량을 확대할 예정이다.

원자력연구원의 기술을 이전받아 8년 연구 끝에 상용화를 앞둔 카본텍의 차제우 대표는 "기후위기로 자연재난이 끊이지 않는 요즘 엑스라임은 CO2를 줄이는 효과가 탁월하다"며 "산업현장에서 다양한 분야의 탈취 및 흡착제로 활용하면 탄소 배출을 억제하는 마중물 역할을 하게 될 것"이라고 말했다. 이어 "이렇게 원자력연구원과 카본텍의 협업에는 정부의 도움이 컸다. 기술보증기금에서 10억원을 지원해 기술 개발과 상품화 과정을 도왔다"며 감사를 표했다.

카본텍 연구소에서 칼슘계 화합물을 실험하는 장면.

또 카본텍은 올해 상반기 중 핵심 공정 자동화 설비라인을 구축해 연간 2만톤의 대량 생산체제를 구축하는데 중소기업진흥공단의 자금 지원을 받을 계획이다.

앞으로 카보라임에 대한 특허실시권 기간 중 축적된 기술을 바탕으로 신기술을 등록해 원자력연구원과 공동으로 사업도 가능할 것이라고 회사측은 예상했다.

한편 카본텍은 국내 유일의 탄소소재 종합기업으로 수처리, 대기정화용 활성탄 뿐만아니라 메탄가스 배출저감 바이오차(Bio Char·바이오매스와 숯의 합성어, 비료용·동물사료용으로 사용), 대용량 공기정화살균기, 연료용 숯을 제조하는 업체다.

카본텍 연구소의 기체흡착 실험실.