한국섬유개발연구원(원장 문혜강)은 2011년도 말(2011년 12월 1일)부터 정부의 지원으로 시작된 핵심소재원천기술개발사업의 ‘고성능섬유 기반의 습식형성 하이브리드 소재개발’연구가 1단계 마무리 단계에 와 있다고 밝혔다. 이 연구는 습식공법을 이용해 부직포를 제조하고, 이 부직포 소재를 인쇄회로기판의 기초소재로 적용하거나 전기 절연재, 고성능 산업용필터, 배터리 분리막 등의 용도로 적용하기 위한 기초소재를 개발하는 것으로써 첨단산업의 부품소재로 널리 활용될 수 있는 소재다.

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습식부직포의 장점은 다른 제조공법에 비해 등방성(모든 방향으로의 물성이 같은 성질)이 뛰어나며 기공특성이 가장 고르게 나타나는 것이다. 그렇기 때문에 고급소재로 쓰이고 있고, 현재 국내에서 사용되는 첨단산업용 습식부직포는 전량 수입에 의존하고 있다. 또한 국내에서는 첨단산업용 습식부직포를 제조할 수 있는 기반이 전무한 상태로, 대부분 습식공법이 아닌 생산성이 뛰어난 다른 공법의 부직포 제조설비 인프라가 구축되어 있는 실정이다.

빈약한 국내 습식부직포 소재산업의 경쟁력을 높이고 소재의 국산화를 위한 산업통상자원부 지원으로 2011년도부터 한국섬유개발연구원을 중심으로 한국생산기술연구원, DYETEC연구원, 인하대학교, 숭실대학교 등의 기관이 공동 참여하여 시작된 이 연구는 산업자원통상부의 지원 하에 섬유원료의 수중분산공정부터 최종 습식부직포 제조, 그리고 이를 활용한 제품제조기술(주로 강성 PCB)까지 개발하는 것을 목표로 총 3단계로 나누어 1단계 4년(2011~2015), 2단계 3년(2016~2018), 3단계 3년(2019~2021)으로 구성되어 진행되고 있다.
1단계의 4차년도가 진행 중인 현재, 유리섬유와 아라미드섬유, 폴리아릴레이트섬유, 비스코스레이온섬유, 폴리이미드섬유(PI섬유), 폴리페닐렌설파이드섬유(PPS섬유) 등 다양한 고성능섬유를 이용한 습식부직포 제조․연구개발에 성공했다.

현재 한국섬유개발연구원에서는 핫프레스 성형법을 이용해 열경화성 에폭시수지와 고성능섬유 기반 습식부직포 시제품을 복합한 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)용 동박(Copper Clad Laminate)구조체를 만드는 연구가 진행 중이며, 기존 동박제품과 성능을 비교 평가해 최적화 연구를 하고 있다.

▲ 습직부직포 생산설비     © TIN 뉴스

▲ 습직부직포 생산 중     © TIN 뉴스

습식부직포는 커팅-해리-분산-시트형성-탈수-건조-완성제품의 공정을 거쳐 생산된다. 우선 섬유원료를 일정 길이로 잘게 자르고 습식부직포 제조공정에 적합한 원료의 크기로 만든다. 고강도 섬유인 아라미드섬유나 폴리아릴레이트섬유 등은 잘 절단되지 않기 때문에 이를 대량으로 커팅할 수 있도록 하는 기술개발이 필요하다.

이후 수중에서 원료섬유들을 고르게 분포시키기 위해 1차 해리공정을 거친 후 2차 분산공정을 거치는데, 이 때 섬유가 수중에 고르게 분산되도록 하는 각종 화학약품이 첨가되며 그에 따른 계면화학기술이 핵심이다.
섬유가 고르게 분산된 용액에서 물을 흡착시켜 섬유만 남김으로써 시트가 형성되고, 탈수와 건조공정을 통해 제품이 완성된다. 강도를 보강하기 위한 바인더섬유 첨가와 열압착공정을 추가로 거치면 구조보강용 부직포가 제조되며, 거치지 않는 제품의 경우는 주로 액체필터로 사용하게 된다.

향후 최종 용도제품으로의 개발을 위해 추가적인 사전 기초연구를 진행할 예정이며, 핵심소재원천기술개발사업 2단계 추진을 통해 구체적인 사업화 연구를 수행할 예정이다.
2단계는 중소·중견기업이 주관이 되어 사업화를 위한 구체적인 최적화 연구가 진행되어야 하는 프로젝트 구조상 2단계로 인계받아 사업화를 이루고자 하는 업계의 참여가 필요하다. 따라서 내년 상반기에 한국섬유개발연구원에서 2단계 사업 추진을 위한 주관기관 모집공고를 낼 예정이다.

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