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‘이달의 과학기술자상’ 11월 수상자로 선정된 안지환 한국지질자원연구원 책임연구원은 고기능성 침강성 탄산칼슘 제조를 위한 핵심기반기술 개발 및 축적을 통해 국내 석회석 관련 산업의 고부가가치화에 핵심적인 일익을 담당했다는 평가를 받고 있다. 이 기술의 개발은 국제적으로 원자재난까지 문제시되고 있는 시점에서 우리 산업의 국제경쟁력을 높일 수 있는 중요한 도약으로 평가된다. 국내의 석회석 매장량은 약 400억톤으로 추정된다. 석회석은 국내의 비금속 광물 중 매우 풍부한 자원임에도 원료소재 제조기술이 낙후돼 그동안 주로 제철 및 시멘트용 원자재로 활용되는데 그쳤다. 석회석을 보다 가치 있게 활용하기 위해 방안으로 플라스틱이나 고무ㆍ제지산업 등에 부원료로 이용하는 방법이 강구돼 왔다. 탄산칼슘 형태의 충전재인 셈이다. 탄산칼슘은 ‘CaCO₃’의 화학식을 가지는 화합물로서 천연의 암석이 석회석으로, 칼사이트(calcite), 아라고나이트(aragonite) 및 바테라이트(vaterite)의 3가지 모양으로 존재한다. 탄산칼슘을 석회석 원석에서 얻는 방법은 크게 두 가지. 첫째 기계적으로 파ㆍ분쇄하면 가루가 되는 데 이는 중질(重質) 탄산칼슘이라 부른다. 이것은 저품질 탄산칼슘으로 대개 아스팔트 충전재ㆍ유리ㆍ사료ㆍ비료 등에 사용된다. 최근에 각광을 받고 있는 것은 바로 화학적으로 합성하는 방법이다. 석회석을 1,200도 고온에서 가열하거나 물과 결합시키는 등의 화학적 과정을 거치면 순수한 결정의 탄산칼슘이 나오는 데 이것을 침강성 탄산칼슘(Precipitated Calcium CarbonateㆍPCC), 일반적으로는 경질(輕質) 탄산칼슘이라고 부른다. 침강성 탄산칼슘 입자는 제조 조건에 따라 ㎛ 단위의 다양한 크기, 형태 및 결정을 만들 수 있기 때문에 중질 탄산칼슘이 발휘하지 못하는 기능을 가지고 있다. 일례로 제지산업에서는 종이의 광학적 특성 등을 크게 높이고 고무의 경우도 광택, 인장강도 등을 향상시킬 수 있다. 각종 고품질 플라스틱을 위한 기능성 첨가제로 이용되기도 하며 도료ㆍ화장품ㆍ식품ㆍ의약품 등 산업전반에 광범위하게 활용된다.. 지금까지 국내에서도 이러한 고기능성 침강성 탄산칼슘을 만들어 내려는 시도는 있었다. 하지만 개발과 생산이 일부 영세업체만으로 추진되면서 구체적인 제조 메커니즘 없이 균일하지 못한 단일제품들에 한정됐고 품질 안정성도 확보하지 못했다. 침강성 탄산칼슘은 기술개발 및 파일럿 테스트를 거치며 생산 안정화 시기까지 고도의 기술과 장비 등 막대한 인적ㆍ물적 투자가 필요하다. 현재와 같은 비체계적인 상황에서는 해결하기 어려운 과제인 셈이다. 때문에 국내산업에 필요한 침강성 탄산칼슘은 미국이나 일본 등 기술선진국으로부터 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다. 안 박사는 지난 16년 동안 한국지질자원연구원 자원활용소재연구부에서 고기능성 침강성 탄산칼슘 제조기술을 개발하는 데 몰두했다. 안정적으로 활용될 수 있는 침강성 탄산칼슘 원료의 모양 및 균일도를 이뤄내는 것은 쉽지 않은 작업이었다. 전세계 각 지역에서 생산되는 석회석에 공통되는 기술이 필요했고 100여가지 산업부문에 적용하는 데도 문제가 없어야 했다. 최근 성과가 나타나기 시작했다. 지난 해까지 고부가가치 제품인 입방형(크기 0.2~0.8㎛), 콜로이드형(0.02~0.08㎛) 침강성 탄산칼슘을 개발, 기술안정 및 상용화 단계에 이르렀다. 올 들어서는 세계적으로도 개발 단계에 있는 침상형(바늘처럼 가는 모양의) 아라고나이트 침강성 탄산칼슘 조성 및 모양 제어기술을 개발했다. 아라고나이트 기술은 지금까지 미국만이 보유하고 있는 것으로 안 박사는 상온에 가까운 온도(45도) 등 보다 일반적인 상황에서 생성수율 및 모양을 제어할 수 있는 합성방법을 개발해 냈다. 연구결과는 재료과학 분야에서 권위 있는 ‘전미 세라믹협회보(Journal of American Ceramic Society)’를 비롯, 국내ㆍ외 학술지에 다수 발표된 바 있다. 안 박사의 공로를 통해 우리나라는 연간 1,000억원 이상의 침강성 탄산칼슘 원료소재의 수입대체 효과를 기대할 수 있게 됐다. 또 동아시아 유일의 기술보유국으로서 향후 동남아 등 해외로의 기술이전이 가능해진 것도 빼놓을 수 없는 성과다.
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