국내 나노섬유 개발 동향 한눈에 알 수 있는 워크샵
동 워크샵에서는 산업자원부 차세대신기술개발사업('01.10～'10.7)으로 추진중인 ① 나노섬유제조 및 응용기술 ② 유·무기 나노 혼성체의 섬유화 및 응용기술 ③ 나노차원의 섬유구조제어에 의한 고성능섬유 제조기술에 대한 연구개발 결과를 발표한다.
* Electrospinning(전기방사법): 섬유방사시 고전압 전기장에 의해 유도된 전하에 의해서 고분자 용액 또는 용융체를 토출시켜 초극세 섬유 제조
* Electrospinning 및 유무기 혼성 산업용 섬유 제조기술 개발
- 개발기관 : 한양대(총괄), 삼신크리에이션, 아모텍, 데크, S.C.C, 효성 등
- 사업기간 : ‘01.10 ~ ’10.7(현재 2단계 진행중)
- 총사업비 : 347억원(정부 214, 민간 133)
나노섬유란 일반적으로 100～800nm 굵기의 섬유를 의미하며, 이는 사람 머리카락의 약 1/1,000～1/2,000 굵기 수준으로 전기방사나 혼합방사 방법에 의해 제조한다. * 밀도가 1g/㎤인 직경 119㎚ 나노섬유(0.0001de 섬유)의 경우 4.27g으로 지구에서 달(384,000㎞)까지 도달, 실험실에서는 나일론의 경우 15nm 수준의 나노섬유도 가능
전기방사에 의한 나노섬유는 특이한 기능으로 전기·전자 및 환경·생명 등 미래 첨단산업의 필수 소재로서 각광받기 시작하였다. 순수전기방사의 경우 최근 삼신크리에이션에 의해 세계 최초로 양산화가 이루어져, 현재 2차전지, 초고효율 필터(HEPA급) 및 의료용 등의 소재로서 상용화 연구가 진행 중이다.
혼합방사에 의한 나노섬유 개발은 멜트블로운(melt-blown) 기술과 전기방사기술을 융합한 것으로, 나노섬유 생산효율이 크게 개선되었다. 혼합방사법의 경우 섬유의 배향성이 우수하여 열처리에 의한 활성탄소 나노섬유의 제조에 유리하며, 아모텍에 의해 전기이중층 커패시터(EDLC) 전극 제조기술 개발이 진행중이다.
그밖의 진행중인 나노기술 개발로 나노입자를 이용한 섬유기능 개질에 대한 연구가 진행중인 바, 지금까지 기능성 무기 나노입자는 초고가 제품이어서 섬유에 응용이 어렵다는 기존 개념을 탈피하여, 섬유용 기능성 나노입자를 염가로 양산화하는 기술이 S.C.C㈜에 의해 진행되고 있으며, 효성에서는 동 나노입자를 PET 등과 같은 섬유재료와 혼합, 제조 및 섬유화하여 기존제품보다 물성이 크게 향상된 타이어코드를 개발중이다. 또한, 코오롱에서는 동 나노입자를 이용, 전자파 차폐성 및 항균성 등의 기능이 크게 향상된 부직포 개발을 연구중이다. 이와 함께 국산 소재를 활용한 초고성능 우주항공용 탄화규소섬유 제조기술의 연구도 (주)데크에 의해 국내 최초로 진행되고 있다.
나노섬유를 중심으로한 차세대 산업용섬유 제조기술개발은『산업용섬유산업발전종합대책(‘01.1.30)』에 의해 기존 산업용섬유의 차원을 한단계 뛰어넘기 위해 기획된 것으로, 동 기술에 의해 개발될 응용제품들은 대부분 다품종 소량생산에 적합한 고부가가치 품목으로, 개발완료 후 연간 15억불의 수출 및 30억불의 수입대체 효과가 있을 것으로 전망된다. 또한 유기 및 무기섬유 분야의 공동연구를 통한 산업분야간 부가기능 및 복합기능 부여 등으로 원천기술의 축적이 가능해져 상승적 동반발전이 가능하며, 독자적 기술에 의해 개발된 소재는 세계섬유시장의 국제표준을 선도하여 독점적 시장선점이 가능할 것으로 기대된다.
※Electrospinning 및 유무기 혼성기술을 이용한 산업용섬유 제조기술
1) 필요성 및 목적
나노기술을 섬유기술에 접목시켜 극한적인 물성 및 성능을 창출하고 이러한 물성의 새로운 기준 제시와 국제 규격화로 세계시장을 선점. 무기소재분야와 유기섬유분야의 접목에 의한 복합기능 산업용섬유의 창출. 고부가가치의 산업용 섬유개발을 촉진하여 현재 의류에 편중되어 있는 섬유업계의 restructuring을 유도하여 섬유산업구조의 고도화를 선도
2) 사업개요
ㅇ사업목표- 경제적 규모를 갖는 전기방사(electrospinning)에 의한 유기 나노섬유의 제조기술 확립과 이의 새로운 응용 기술 개발. 나노소재의 특징인 성능의 고효율성과 표면활성을 이용하여 우수한 혼화성을 갖는 web상태의 기능성 부직포나 고차 구조제어 방사에 의한 고성능 복합기능 섬유의 제조. 기계적 기능만 강조된 유기계 특수 산업용섬유보다는 나노수준의 기능성 무기재료를 활용함으로써 복합ㆍ고기능화되어 의료ㆍ환경ㆍ보건(BT, ET), 전기ㆍ전자ㆍ정보(IT) 및 우주ㆍ항공ㆍ자동차(ST) 등과 같은 21세기를 주도할 지식기반 첨단산업의 핵심 소재로 적용 가능한 나노수준의 물리화학적 구조가 제어된 산업용섬유 제조 기술 확립.
ㅇ총괄주관기관 : 한양대학교 (총괄책임자 : 김병철 교수)
ㅇ사업내용
- 1단계 : 나노화 및 성상제어 원천기술 개발(학연주도)
구 분 /세부주관기관/ 세부개발내용
유기나노섬유연구
(주)삼신크리에이션: Electrospinning 공정기술 및 응용제품개발
한국생산기술연구원: Flash-electro Hybrid Spinning 시스템 및 공정기술 개발
무기나노입자연구
요업기술원: 산업섬유용 Alumino-silicate와 Ferrite 나노분말제조 및 응용제품개발
(주)고려진공: 나노 섬유 입자 표면특성 개질 및 설계 기술개발
한양대학교 : 유무기 나노혼성체의 분산특성 및 구조분석 평가 기술개발
나노차원의 섬유구조제어기술
(주)데크나노 : 도메인 특성을 이용한 SiC 무기섬유 개발
- 2단계 : 혼성 및 섬유화 요소기술 개발(산학연 공동)
구 분/ 세부주관기관/ 세부개발내용
나노섬유제조 및 응용기술
(주)삼신: 크리에이션제품설계용 Electrospinning 공정기술 및 응용제품개발
(주)아모텍: Pilot-scale Flash-electro Hybrid Spinning System 및 Downstream 공정기술 개발
유무기 나노혼성체의 섬유화 및 응용기술
S.C.C(주): 산업용섬유용 Alumino-silicate와 Ferrite 나노분말의 상용화 기술 및 기능성 부직포 개발
(주)효성: 유무기 나노혼성체의 고차구조 제어 방사기술
나노차원의 섬유구조제어에 의한 고성능섬유제조기술
(주)데크: 나노도메인 특성을 이용한 SiC 무기섬유 개발 및 응용기술개발
- 3단계 : 상품설계 및 표준규격 제정(산업체 주도) 계획
3) 추진실적
ESP 연속공정시스템의 최적화 작업을 수행하여 방사블록을 선정.열플라즈마 시스템을 이용한 다양한 나노분말 제조와 Microwave Plasma 공정을 통한 나노입자의 표면 개질 연구.다양한 나노무기입자의 Matrix별 계면구조 규명 및 극대화 제어기술 연구
4) 2005년 추진계획
나노복합분말 제조기술과 그 분말을 섬유제품에 응용하면, 증가하는 기능성 섬유의 수요에 적절한 대처가 가능하여 섬유산업 전 분야에서 이용할 수 있는 기반기술이 얻어질 것으로 예상.
5) 예상 개발비 (단위 : 백만원)
비 고1단계(‘01.10～’04.7)2단계(‘04.7～’07.7)3단계(‘07.7～’10.7)계(9년)
총사업비8,359/8,896/17,450'34,705
- 정 부6,412/6,111/8,890/21,413
- 민 간1,947/2,785/8,560/13,292
(단위 : 백만원)
구분‘01년‘02년‘03년‘04년‘05년‘06년‘07년‘08년‘09년합 계
총사업비2,804/2,764/2,791/3,040/2,928/2,928/5,818/5,816/5,816/34,705
- 정 부2,187/2,130/2,095/2,097/2,007/2,007/2,964/2,963/2,963/21,413
- 민 간617/634/696/943/921/921/2,854/2,853/2,853/13,292.
연락처
섬유패션산업과 김문정 02)2110-5653
