연구성과
임근배 교수 조성진씨 팀, 3배 이상 늘어나는 초소수성 방수투습막 세계 최초 개발
‘연잎’을 모방하니, 고어텍스 보다 똑똑한 방수투습섬유 “되네”
POSTECH 임근배 교수 조성진씨 팀, 3배 이상 늘어나는 초소수성 방수투습막 세계 최초 개발
최근아웃도어의류열풍이불면서습기는내보내고물은침투하지못하게하는 ‘고어텍스(Gore-Tex)’로만든고가의의류들이큰인기를끌고있다. 고어텍스는미국고어사가개발한원단으로우리나라에서는 ‘등산복=고어텍스’로통할정도로많이활용되고있지만수입원단인까닭에지나치게비싼가격으로가격거품논란도일으키고있다. 또고어텍스원단특성상세탁이쉽지않아관리역시어려운점으로손꼽히고있다.
이런상황에서국내연구진이 ‘연잎효과’*1를응용해물방울만떨어뜨리면표면에붙은먼지까지닦아내는 ‘자가세정’ 기능을갖춘것은물론, 세탁까지자유자재로할수있는 ‘똑똑한’ 방수투습막을개발해눈길을모은다.
POSTECH 기계공학과임근배교수․조성진씨연구팀은연잎효과를응용, 섬유구조물과나노구조체를이용해원래길이에서 3배이상늘려도그성질이그대로유지되는초소수성가스투과막을개발하는데성공했다.
올초삼성휴먼테크논문대상에서금상을수상했을뿐아니라세계적인저널인어드밴스드펑셔널머터리얼스(Advanced Functional Materials) 표지논문으로도선정되며그성과에대해서도학계의관심이높다.
연구팀은전기방사(electrospinning)*2라는간단한나노섬유제작방법을이용해폴리우레탄을만들고, 그표면에자기조립(self-assembly) 방식을이용해폴리아닐린(polyaniline) 나노구조물을균일하게형성시켰다. 이구조물에는미세하고균일한금(crack)이가도록했는데, 이금과나노구조덕분에고어텍스와는달리 3배이상늘려도, 또 1,000번이상의반복실험에서도그성질이유지된다는사실도연구팀은밝혀냈다. 이러한공정은다른섬유나방수투습막과는달리진공이나고온설정, 정밀기계장비가필요치않아훨씬경제적인공정기술을자랑한다.
이렇게만들어진섬유는최대인장율이 300%로, 최대인장율이 9%에불과한고어텍스보다잘늘어나고세탁도간편하다는장점을갖췄을뿐아니라, 연잎효과를응용한자가세정기능까지있어훨씬다양한활동성의류에적용할수있다. 만약이새로운막이방수투습원단시장의대부분을차지하고있는고어텍스를대체하게된다면아웃도어시장에큰변화를가져올것으로기대를모은다.
또, 기체는물론미세입자, 음파를선택적으로투과시킬수있어방수처리와신축성이반드시필요한입는컴퓨터는물론구부릴수있는플렉서블디스플레이, 가스분리막, 기능성마스크등다양한응용이가능해산업적으로파급효과도클것으로평가된다.
연구팀은이와함께이막위에물방울을떨어뜨렸을때물방울이깨지지않고물방울모양그대로남아있다는사실을유체학적으로분석, ‘파편화저감효과’도학계에새롭게보고하기도했다.
연구의제1저자인조성진씨는 “이번연구성과는다른연잎효과를응용한것과달리가스나습기를투과할수있는새로운개념의신축성표면으로신축성도크게증가됐을뿐아니라반복된실험에서도그성능을잃지않는데다공정도간단해향후상용화가능성이높은것으로평가되고있다”고설명했다.
한편, 이번성과는미래창조과학부와한국연구재단이추진하는중견연구자지원사업의지원으로수행되었다.
1. 연잎효과(lotus effect)
연잎표면에는눈에보이지않는마이크로(micro), 나노(nano) 스케일의미세한돌기가퍼져있어물이달라붙지않아연잎효과라불리는자가세정(self-cleaning)을갖고있다. 이러한연잎효과연구에있어가장어려운점은안정적이고튼튼한구조물을제작하는것으로알려져있다.
2. 전기방사 (electrospinning)
전기방사란용매에물질을녹인후고전압을인가하여손쉽고빠르게나노미터스케일의섬유를연속적으로제작하는방법이다. 기존의나노섬유제작방법에비해고가/대규모장비가필요하지않은혁신적제작방법으로필터, 생체재생용지지체, 센서등다양한분야에응용되고있다.
![[CES 2023] 6. 성영철 회장 주최 만찬 (9)](https://live.staticflickr.com/65535/52632345261_a137417b2a_m.jpg)
![[CES 2023] 6. 성영철 회장 주최 만찬 (8)](https://live.staticflickr.com/65535/52632345821_03165f796b_m.jpg)