LG화학(대표 김반석)은 마이크로반응기 기술을 적용하여 단분산 코어쉘구조의 고분자 양산공정 개발에 성공한 공로로 나노코리아2010 나노산업기술상(지경부장관상)을 수상했다. 월 1톤규모의 구형입자를 생산해 고해상도 눈부심방지 필름 코팅에 적용하였으며 LCD TV 편광판의 부품소재 국산화에 기여했다. LG화학은 편광판 분야에서 6분기 연속 세계시장 점유율 1위를 차지하고 있으며 눈부심방지 코팅기술 내재화로 현재 수백 억원 이상의 수입대체 효과를 달성했다. 또한 이 기술은 입도가 균일하며 크기 조절이 가능한 전도성 은나노 잉크의 연속생산에도 적용되었으며 이는 프린팅 방식의 각종 기판의 전극 배선용으로 사용될 예정이다.
마이크로 반응기는 3차원 구조를 가진 수십에서 수백 마이크론 단위의 미세 채널로 구성되어있다. 미세 채널 내에서 혼합 및 화학 반응이 일어나도록 고안된 장비다. 입자제조를 위해 사용된 마이크로 반응기는 `순차적 분산(Sequential Split)` 타입으로 유체의 흐름을 10 단계에 걸쳐 연속적으로 두 갈래로 분기한다. 최종적으로 2의 10 제곱승으로 나눌 수 있도록 설계되어 있다. 따라서 두 유체의 흐름을 100 나노 두께의 층 512쌍으로 만들어 혼합효과를 극대화할 수 있다. 또한 채널들을 병렬구조 만들고 적층하여 월 1톤 규모의 양산성을 확보하였다. LG화학은 정보전자소재 및 정밀화학제품개발을 위한 신규 마이크로 반응 시스템을 지속적으로 개발하고 있으며 반응기 설계 관련 특허 14건과 응용 특허 50 여건을 보유하고있다.
단분산 고분자 입자를 만들기 위한 기존 공정은 다단계의 회분식 반응 또는 분급공정이 요구되는 고비용의 공정이 필요하다. 그러나 LG화학은 마이크로 반응기를 이용한 원스텝 연속공정을 개발해 분급등의 후처리 공정 없이 바로 코팅에 사용할 수 있는 고분자 입자를 생산하여 양산에 적용하였다. 이는 마이크로반응기 내에서 원료의 순간적인 혼합과 정밀한 반응열 제어로 동일한 크기의 고분자 입자들을 제조할 수 있으며 연속공정으로 그 크기를 조절하며 필요에 따라 추가로 투입되는 원료에 의해 코어쉘구조의 입자 생산이 가능했기 때문이다.
안석현기자 ahngija@etnews.co.kr
