3차원 나노구조체 섬유 코팅기술 개발 논문이 실린 ‘small’ 표지 이미지(생기연 제공한국생산기술연구원 바이오메디칼생산기술센터 최동윤 수석연구원·세종대 정재희 교수 공동연구팀은 우수한 방오·항균 기능을 갖춘 섬유 코팅 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.
생기원에 따르면 보호복·마스크와 같은 개인 보호장비(PPE) 섬유 표면에 병원체가 달라붙지 못하게 하거나 잘 떨어져 나가도록 '방오' 효과를 부여하기 위한 초소수성(물을 밀어내는 성질) 3차원 나노구조를 제조하는 기술이 연구되고 있다.
하지만 기존 화학적 합성 방법은 고온·고압 조건과 12시간 이상의 긴 공정시간으로 대면적의 기능성 나노구조체 섬유 제조와 대량생산에는 적용하기 어렵다.일반적인 방오 기능으로는 병원체가 부착되는 것을 완벽하게 억제할 수 없기 때문에 섬유 표면에 붙은 미량의 병원체가 증식해 2차 감염을 일으킬 수 있는데 연구팀은 빠르고 간단하게 초소수성 나노구조체를 섬유 표면에 형성할 수 있는 증발 유도 자기조립(물질들이 자발적 상호작용을 통해 스스로 조립되는 현상) 공정을 통해 문제를 해결했다.
자기조립형 분자로 구성된 콜로이드를 급속 증발시키면 미소결정 입자인 미셀이 라멜라 형태(얇은 판이 겹겹이 쌓여 층상 구조를 이룬 형태)의 나노구조체로 형성된다.이때 섬유 표면에 꽃잎 모양 나노구조체가 형성되는데, 연구팀은 이 기술을 바탕으로 아세톤과 같이 증발이 빠른 코팅용액에 섬유를 담갔다 꺼내 40~60도의 낮은 온도에서 경화하면 2시간 이내에 나노구조체가 고밀도로 형성된 섬유를 얻을 수 있음을 확인했다.
개발된 섬유는 박테리아 현탁액을 비롯해 점성이 높은 혈장·타액·혈액에서도 초소수성에 의한 탁월한 방오성을 보이는 것으로 나타났다.박테리아 현탁액을 기능성 섬유에 분무하면 방오 및 광살균 성능의 시너지 효과로 30분 만에 100% 살균된다고 연구팀은 설명했다.
최동윤 수석연구원은 "일상생활 속 가시광 에너지를 이용한 항균·항바이러스 기능성 섬유 제조 기술은 필터·마스크·방호복 등 다양한 소재로 활용할 수 있다"고 말했다.
이번 성과는 지난 4일 재료분야 국제 학술지 스몰(Small)의 표지논문에 선정됐다.