플라즈마 기술로 목재 건축물의 마지막 난제 ‘함수율’ 해결하며 목재산업의 새로운 패러다임 제시하다
플라즈마 기술로 목재 건축물의 마지막 난제 ‘함수율’ 해결하며 목재산업의 새로운 패러다임 제시하다
  • 김윤혜 기자
  • 승인 2024.06.04 09:30
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㈜파셉 김현승 대표

목조주택 건조 시 건물의 내구성을 유지하기 위한 가장 중요한 공정이 바로 목재의 건조이다. 150mm 미만의 목재는 기존의 건조장치로도 충분히 건조할 수 있으나 150~500mm 직경의 대경목 건조에는 한계가 있었다. 이는 목재의 뒤틀림, 갈라짐 등 변형을 유발하는 주요인으로 작용해왔다. 전기, 전자, 물리, 목재 분야 권위자가 모여 개발한 융복합 기술에 기반한 ㈜파셉의 친환경 목재건조 살균장치(Microwave Applied Magic Machine, MAMA)는 이러한 한계를 극복해내며 세계 목재 산업의 새로운 장을 열고 있다.

㈜파셉 김현승 대표 Ⓒ김윤혜 기자 / 사진 박성래 기
㈜파셉 김현승 대표 Ⓒ김윤혜 기자 / 사진 박성래 기자

탄소중립의 주요한 수단 목재 산업의 저변 확대 이끌 국내 최초의 친환경 목재 건조·살충 장치 ‘MAMA'
플라즈마 기술 기반 친환경 기업 ㈜파셉(Plasma Applied Clean Environment Programs, PACEP)이 마이크로파를 활용한 친환경 목재건조장치 MAMA로 목재산업의 발전을 이끌고 있다. 국내 최초의 친환경 목재 건조·살충 장치인 MAMA 개발과 더불어 건조목 생산 시설을 확충하면서다.
파셉의 첫번째 주력사업인 목재 건조장지 제작·판매와 관련해 이들은 ‘PACEP MAMA-시리즈’ 5종을 개발·판매해왔다. 200각 이상의 대경목을 짧은 시간 내에 건조하는 동시에 열처리하여 양질의 목재로 생산하는 것은 파셉이 유일하다. PACEP MAMA는 목재 특성에 맞게 5~10%까지 적절한 함수율과 강도를 구현하는 것은 물론 고른 미세 할렬(Splitting check and split, 원주 바깥부터 넓게 갈라지는 현상)로 심각한 불균형의 할렬을 줄여 건조 시 치우치는 휨 현상을 방지하는 것이 특징이다. 이는 목재의 품질은 물론 활용도를 극대화하는 효과로 이어진다. 이와 관련해 6건의 특허를 확보하고 있으며, 대표 제품으로 챔버 길이 약 8M를 자랑하는 MAMA-8H가 있다. 한옥 건축에 필요한 주요 부재 건조에 적합하기에 가장 많은 수요를 자랑한다. 최초로 상용화한 제품은 MAMA-5S이다. MAMA-5S는 강원특별자치도 영월군 내 13만 평 부지에 건축 중인 국내 최대 한옥호텔 ‘더한옥호텔 앤 리조트’에서 활용되어 그 효과를 인정받고 있다. 지난해 8월에는 MAMA-16H로 문화재청과 납품 계약을 체결했다. 이에 따라 경상북도 봉화군에 건설된 27만1447㎡ 대지면적의 ‘문화재 수리재료센터’에 납품할 예정이다. 김현승 대표는 6월 준공검사에 맞춰 MAMA-16H 설치가 완료되면 경복궁 유지 보수에 활용될 계획이라 설명했다.
두 번째 주력사업은 건조 용역 서비스이다. 현재 MAMA-6H와 더불어 직영 동해 건조장에 4대, 대리점 2곳에서 각 1대씩 운영 중이다. 대표 실적으로 더한옥호텔 앤 리조트가 있다. 2027년 완공을 목표로 총사업비 1,800억 원 규모의 해당 프로젝트에 완공 시까지 목재를 건조하여 납품한다. 김 대표는 휴일을 제외하고는 거의 매일 건조를 진행 중이라 덧붙였다. 
건조목 생산 시설 확충을 위한 공장 건축도 진행 중이다. 김 대표는 최근 장치 제작 주문과 목재 건조 요청이 늘어남에 따라 이를 처리할 수 있는 공간이 필요했다며, 코로나19 기간 경영난으로 인해 정체되었던 공장 건축을 재개했다고 설명했다. 파셉은 국내 목재 산업의 적지로 판단되는 강원특별자치도 영월군에 3,600평 토지를 분양받아 공장을 건축하고 있다.
두 번째로 전국 24권역에 건조 용역 대리점을 오픈해 전국에서 발생하고 있는 목재 건조 요청에 대응한다. 김 대표는 현재의 강원도와 경기도 내 대리점만으로는 전국적 수요에 대처하기 어려웠다며, 소비자가 건조를 원함에도 장거리 문제로 경제적인 측면과 시간상 제한으로 포기하는 경우가 많았다고 말했다. 향후 전국 24권역 대리점이 개설되면 전국 어디서나 1~2시간 거리 내에서 양질의 MAMA 목재 건조 서비스를 받을 수 있다. 3년 안에 24곳 파셉의 대리점에 장치 100대를 운영하는 것이 목표다.

더한옥헤리티지하우스 조감도 [사진=㈜파셉]
더한옥헤리티지하우스 조감도 [사진=㈜파셉]

목재 건조에 소요되는 시간과 비용 획기적으로 줄인 ㈜파셉만의 기술력
MAMA 시리즈의 주요 기능은 마이크로파 발진 장치인 모듈, PLC 제어부, 구동부, 챔버 등으로 나뉜다. 모듈형 설계 제작으로 장비에 문제가 발생하면 손쉬운 모듈 교체만으로 대응할 수 있어 시간과 경비를 절감하도록 했다. 가장 중요한 기능을 담당하는 부분 또한 모듈 M900이다. 모듈은 기존 장치와 달리 마이크로파 발진 방식으로 목재 내부부터 수분을 공명, 공진하여 발열시킴으로써 목재의 내부부터 건조하는 장점을 띤다. 외부부터 열을 전달하는 복사열 방식은 전형적인 ‘V자 할렬’과 ‘윤할’을 발생시키는 까닭이다. 
MAMA는 내부부터 건조하여 할렬을 최소화하는 것은 물론 획기적으로 건조 시간을 단축한다. 기존에는 목재 건조에 4주 소요되었으나 MAMA는 반나절만에 설정된 함수율에 도달한다. 내부로부터 온도가 상승하면 수분이 기화되어 수관을 따라 빠르게 배출되는 까닭이다. 나무의 겉과 속을 균일하게 건조하는 공정기술이 탄생하기까지 다양한 물리학 법칙이 적용되었다. 초 단위로 관리되는 데이터 수집과 입출력 또한 오직 MAMA만이 가능하다. ㈜파셉은 일본 3대 CNC 기계제작 회사인 HIDAKA에 제품을 수출하는 한편 공동 기술개발 MOU를 토대로 일본의 대표적인 문화재인 나고야 성 복원에도 참여할 계획이다. 이에 김 대표는 일본과 북미 등에서 MAMA를 주목하고 있다고 덧붙였다.
환경적 가치 또한 뚜렷하다. 화석연료를 활용해 목재를 건조하는 기존 장치를 CLEAN ENERGY인 전기를 활용하는 방식으로 대체하여 탄소 발생 저감에 기여한다. 또한 소나무 재선충병 피해목, 산불 피해목 등 대경목을 효과적으로 빠른 시간에 살균·건조함으로써 재선충 살충약품으로 인한 2차 오염을 방지하는 것은 물론 산불로 방치된 피해목을 빠른 시간 내에 처리·활용하기에 자연환경 재건에 보탬이 된다. 피해목의 처리와 활용을 동시에 충족하는 파셉만의 방법론은 국산목재 활성화라는 시너지로 이어진다. 우리나라는 세계 5위 목재 수입국이다. 국내 자체기술로 다양한 국산 목재를 건조하는 파셉의 기술은 수입목을 대체하는 경제효과로 파생된다. 파셉은 최근 발족한 국산목재이용기술협회에도 참여하고 있다. 더불어 빠른 목재 건조는 목재 건축 등 목재 산업 전반을 활성화시키는 데에도 기여할 것이라 기대된다. 탄소를 저장하는 목재 산업의 활성화는 탄소저감 목표 달성에도 도움이 될 전망이다.
파셉은 지속적인 R&D는 물론 해외시장 개척에도 힘쓰는 모습이다. 김현승 대표는 고밀도 압축목 장치 및 기술을 개발하는 한편 고층 목재빌딩, 목재 소재를 개발 중이라 설명했다. 이외에도 건조와 동시에 함수율을 측정하는 기술,  DATA 수집 기술, AI 건조장치 등을 개발한다는 계획이다. 다양한 목재를 건조하며 축적한 빅데이터와 인공지능 기술을 바탕으로 보다 체계적이며 과학화된 건조장치를 만드는 것이 목표다. 김 대표는 국내에서는 건조용역 가공서비스와 한옥건축 사업을, 해외는 건조장치 수출 및 한옥 수출 등 투트랙 전략으로 글로벌 기업으로 성장해간다는 청사진을 제시했다.

MAMA 운영 건조장 [사진=㈜파셉]
MAMA 운영 건조장 [사진=㈜파셉]

전기, 전자, 물리, 목재 분야 전문가의 공동연구 끝에 탄생한 MAMA, 상용화도 순풍
친환경 목재 건조 및 살균장치 MAMA시리즈는 강원대학교에서 물리학을 전공한 김현승 대표의 아이디어에서 탄생했다. 국가핵융합 연구소 박사들과 함께 ‘플라즈마 발전소’ 사업에 뛰어든 것이 시초였다. 300kW PILOT 제품에서 1MW POWER PLANT를 개발하는 사업 초기 단계에는 많은 시행착오를 겪기도 했다. 이때 연료의 채택은 곧 사업의 수익성과도 직결되기에 많은 고민을 할 수밖에 없었다는 설명이다. 그는 가장 효율적인 연료는 미활용 바이오매스였다고 말했다. 목질계 바이오매스, 즉 ‘나무’다.
“연료를 확보하는 과정에서 양질의 나무가 엄청나게 버려진다는 사실을 목격하였습니다. 바로 소나무 재선충병 피해목이었죠. 피해목은 일정 반경 이내에 반출이 금지되며, 소각, 훈증, 파쇄 방식으로 버려지며, 극히 일부만 펄프재로 활용됩니다. 피해목 처리 비용만 연간 1천억 원에 달하죠.”
소나무 재선충병 문제는 산림청이 3대 재해로 규정할 정도로 심각한 문제이다. 김 대표는 1년에 1천억 원, 10년이면 1조 원 가량이 소모됨에도 적절한 해결책을 찾지 못한 이유를 곱씹었다. 그리고 ‘마이크로파로 목재 내부까지 가열한다면 살균처리 할 수 있지 않을까?’라는 발상에 도달했다. 이어 발전소 사업을 함께 진행하던 한국기계연구원 책임연구원 출신인 박찬일 소장, 한국환경평가연구원 출신 박수훈 박사와의 공동연구개발이 시작되었다. 국내 최초의 자기부상 열차 개발팀에 참여했던 박찬일 소장과 항공우주연구원 상임감사 출신의 박수훈 박사는 각각의 분야에서 베테랑으로 정평이 난 인물이다. 세 사람이 의기투합한 파셉의 첫 번째 도전은 소나무 재선충병 살충장치 개발이었다. 그리고 이러한 연구주제는 우연한 계기로 ‘더한옥호텔 앤 리조트’와의 협업 기회로 이어지며 목조 건조 사업으로 뻗어나갔다.
파셉이 선보인 장비의 핵심은 마이크로파 제어기술과 목재의 이해에 있다. 파셉 이전에도 마이크로파를 이용한 목재 건조 시도는 있었으나 상용화에 이르지 못했다. 김 대표는 대부분 기업들이 목재에서 출발해 마이크로파를 접목하는 방향으로 기술을 개발한 것과 달리 물리적, 전기적, 화학적 지식에 기반한 마이크로파 제어기술을 목재에 접목한 것이 상용화에 성공할 수 있었던 비결이라 말했다. R&D 과정에서 난관으로 다가왔던 마이크로파 차폐기술은 한국원자력연구소 박사들의 컨설팅으로 해결해냈다.

㈜파셉 김현승 대표 / 사진 박성래 기자
㈜파셉 김현승 대표 / 사진 박성래 기자

상생의 철학과 꾸준한 R&D로 세계 목재건조 산업의 게임체인저 될 것
㈜파셉은 목재에 기반한 친환경 사업을 펼쳐간다. 목재건조기술을 중심으로 목재건조 전문기업이라는 브랜드 가치를 공고히 다진다. 목재산업단지 조성에서 나아가 목재도시 유치, 한옥호텔 수출, K-HOUSE 모델 수출 등 세계 목재 건조 산업의 게임체인저로서 역할을 다한다는 포부다. 한옥 건축 및 중목구조 건축에도 도전할 계획이다. 
‘남을 돕고 남은 것이 나의 것이다’라는 김현승 대표의 삶의 철학은 사업에도 고스란히 적용된다. 고객사를 위한 방안을 고민하는 것이 탄탄한 신뢰와 파트너십으로 이어지고 있다는 설명이다. 김 대표는 먼저 상대를 만족시키고 남은 것에서 스스로와 타협하는 것이 중요하다며, 고객사로 하여금 파셉을 만나서 적어도 손해보지는 않았다는 생각이 들 수 있도록 노력하고 있다고 전했다. 이러한 상생이야말로 파셉이 굳건한 파트너십 위에 성장하는 힘이다.
내부적으로는 무슨 일이라도 끝을 맺는 데 집중한다. 김 대표는 친환경 목재 건조장치를 시작으로 끊임없는 R&D를 통해 플라즈마를 응용한 우수한 제품을 제작·판매·서비스할 것이라 전했다. 아울러 사회공헌을 통해 지역과 함께 발전하는 세계적 강소기업으로 성장한다는 포부다. 마지막으로 그는 우리나라도 기술력이 높아졌으니 우수한 국산제품을 찾아줄 것을 당부했다. 축적된 기술력과 노하우를 바탕으로 친환경 및 에너지 사업의 세계적 선두기업을 향해 나아가는 파셉이 혁신적인 기술력으로 세계 목재 건조산업의 새로운 패러다임을 열고 있다.


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