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| 홈 > 섬유스트림 > 친환경염색/산업용섬유 |
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| 기능성 섬유, 빛만 쬐면 만든다 |
| 기사입력 2013-10-16 오전 10:00:00 | 작성자 bfc | |
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기능성 섬유, 빛만 쬐면 만든다
섬유에 빛을 쬐는 것만으로 기능성 물질을 고정시킬 수 있는 기술이 개발됐다.
성균관대 이지웅 박사(기초과학연구소 소속)와 송충의 교수(화학과)는 독일 연구진 막스플랑크연구소의 벤자민 리스트(Benjamin List) 교수, 독일섬유연구소의 옵비스(Klaus Opwis) 교수와 함께 연구논문을 발표했다.
논문에서 “인류 역사와 함께해 온 섬유가 촉매반응으로 쓰이는 게 드물었지만, 나일론에 자외선을 사용함으로써 유기촉매를 섬유에 쉽고 영구적으로 고정할 수 있음을 보여준다”고 밝혔다.
또한 “촉매와 섬유 소재에 별도의 화학적 변형 없이 섬유에 유기촉매를 고정시켜 다양한 유기 변형에 대한 우수한 안전성과 활동성, 재활용성을 나타낸다”며 “250회 이상의 비대칭 촉매(asymmetric catalysis) 사용에서도 95% 이상의 거울상 이성질체 비율(enatiomeric ratio)을 유지한다”고 설명했다.
때문에 섬유 유기촉매는 실용적이고 직접 적용할 수 있어 저렴하고 쉽게 기능성 촉매물질을 제공이 용이해 다양한 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다.
기본 원리는 거울에 비친 상처럼 대칭성을 가진 분자들을 ‘거울상 이성질체(enantiomer)’이라 칭하고 키랄성(chiral)이 지닌다. 실례로 두 순을 아무리 돌리고 방향을 바꾸더라도 두 손을 서로 겹쳐지지 않는다 것과 같다. 또한 왼쪽 장갑과 오른쪽 장갑을 거울에 비춰보면 모양은 지만(거울상 대칭성), 왼쪽장갑을 오른손에 쓸 수는 없는 것(다른 성질)과 같은 원리다.
의약품의 절반에 사용되는 키랄성 물질은 생체 내에서 작용할 때 한쪽은 유용하나 다른 한 쪽은 효과가 없거나 오히려 독소를 지닌다. 때문에 처음 화합물을 만들 때부터 비대칭 촉매(키랄 촉매)를 사용해 유용한 거울상 이성질체만 분리할 필요가 있다. 이 때 분리하지 않으면 필요 부분과 불필요 부분이 대칭적으로 존재하게 된다.
또한 피부노화의 원인인 자외선은 빛을 쬐면 색이 바라는 것처럼 섬유표면에 자외선을 투사하면 라디칼(radical)이 생성돼 반응 작용기 역할을 해 유기분자와 반응하는 것으로 탄소와 탄소의 공유결합이 발생한다.
이번 개발된 기술은 기존의 키랄 촉매가 재사용이 어렵다는 점을 감안해 섬유에 촉매를 고정하면 재활용이 가능하다. 또 저렴한 나일론 섬유를 사용해 경제적이다.
또한 유기분자구조 형태만 띄고 있다면 어떤 물질도 고정이 가능해 항균소재 등 다양한 부분에 응용이 가능하다.
특히 물을 정화하는데 쓰이는 티타늄의 경우 기존에 물리적 결합으로 고정해 쉽게 떨어져 나갔으나 이 방식 도입하면 화학적 결합으로 인해 영구적인 고정이 가능하다.
기능성 섬유를 만들 대 보통 폴리머 단계에서부터 기능성 분자가 들어가는 것과 달리 이미 만들어진 섬유에 기능성 분자를 고정시키는 방법은 최초다. 아울러 나일론은 물론 폴리에스터, PET 등에도 적용이 가능하다.
이지웅 박사는 “이 연구는 단순히 빛만을 이용하여 기능성을 가지는 다양한 유기분자를 섬유에 영구적으로 고정화시킴으로써 고(高)기능성 물질로 전환하는 손쉬운 방법을 개발한 것이다. 특히, 키랄 촉매와 같은 고가의 촉매를 섬유에 결합시켜 영구적으로 재사용이 가능한 고활성, 고선택성 촉매를 제조할 수 있다”고 말했다.
송충의 교수는 “이 연구의 최대 의의는 빛만을 사용하여 섬유의 기능을 원천적으로 조절할 수 있어, 촉매, 센서, 전자재료 등과 같이 다양한 기능성을 가지는 섬유를 손쉽게 제조할 수 있다. 따라서 화학, 화학공학, 생물공학, 재료공학 등 거의 모든 산업분야에 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이들의 연구논문은 과학저녈 사이언스(Science) 9월 13일자에 ‘Organotextile Catalysis’(유기섬유 촉매반응)이라는 논문 제목으로 게재됐다.
자료출처 : tinnews
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첨부파일#1 : 2013-10-16 10;04;12.jpg
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