1938년 미국의 듀폰사가 나일론을 개발했다. 지금은 합성고분자 폴리아마이드를 통칭하는 말이 됐지만, 당시에는 가볍고 질긴 첨단 소재로 각광을 받았다. 여성용 스타킹을 비롯해 기능성운동복 등 각종 의류에 쓰이고 있을 뿐만 아니라 낙하산·방탄조끼·텐트·로프 등에 폭넓게 쓰이고 있다. 거기에 자동차와 전자기기 부품 등에 쓰이는 플라스틱의 원료도 나일론이다.

'세기의 발명품'이란 찬사가 부족하지 않게 등장 이후 75년 넘게 소재분야의 최강자로 군림하던 나일론에 막강한 경쟁자, 아니 나일론을 과거의 유물로 만들어버릴 강력한 존재가 등장했다. 국내 기업 효성이 최근 개발에 성공한 폴리케톤이다.

폴리케톤은 일산화탄소와 올레핀(에틸렌·프로필렌)으로 이뤄진 친환경 고분자 신소재다. 미국·일본·독일 등의 업체들이 1980년대부터 개발을 시도했지만 성공하지 못했다. 나일론보다 충격강도는 2.3배, 가솔린 ·염화칼슘 등 화학물질에 대한 내성은 30% 이상 우수하며, 내마모성 역시 최고 수준으로 평가받는 폴리아세탈(POM)보다 14배 이상 뛰어나다. 거기에 막강한 가격경쟁력까지 갖췄다.

가히 현존하는 소재 중 가장 성능이 우수한 물질이라고 부를 만하다. 때문에 섬유시장은 물론 자동차와 전자부품 등 기존 나일론의 영역도 대거 흡수할 것으로 전망과 함께 전문가들은 2020년 66조원 규모의 폴리케톤 시장이 형성될 것으로 예상하고 있다. 시장규모는 시간이 지날수록 기하급수적으로 확대될 전망이다.

또 하나 주목할 점은 폴리케톤의 원료다. 폴리케톤 1톤을 생산하는데 대표적 대기오염물질인 일산화탄소가 0.5톤이 투입된다.

폴리케톤처럼 기존 소재가 지니지 못했던 기능과 기술적 효율성을 끌어올린 것들이 융합신소재다. 거기에 10억분의 1 수준의 정밀도를 요구하는 극미세가공 과학기술(나노기술)이 접목된 것을 나노융합신소재라고 한다. 나노입자가 우주항공, 자동차, 위생, 복합체, 건설, 화장품, 에너지, 환경, 의료, 바이오, 섬유 등 전 분야에 응용될 수 있다는 점은 나노융합신소재와 폴리케톤이 같은 점이다.

현재 나노신소재의 활약이 가장 기대되는 분야는 배터리 시장이다. 환경문제와 에너지원 고갈로 전기자동차에 대한 일반의 관심과 기업들의 개발경쟁이 뜨겁다. 그 한복판에 위치한 것이 연료전지와 차세대배터리다.

현재 대중적으로 사용되는 배터리는 리튬이온제품이다. 여기에 나노결정 재료와 탄노나노튜브를 이용하면 전력밀도, 수명, 충·방전 속도를 월등히 개선할 수 있다. 전기자동차 대중화 실현을 위한 최대 현안이다. 더불어 나노융합신소재 적용을 통해 웨어러블 컴퓨터, 휘는 모니터, 책 같은 디스플레이 등도 현실화단계에 있다.

글로벌리서치전문기업의 조사에 따르면 나노융합신소재 시장은 2008년 14억 달러에서, 올해 35억 달러로 두 배 이상 성장했다. 2018년에는 90억 달러, 2025년에는 343억 달러로 시장규모가 커질 전망이다. 나노융합신소재 연구가 장기간 연구와 막대한 투자가 필요한 반면 성공가능성은 낮음에도, 끊임없이 진행돼야 하는 이유다.