Chemical Fibers International

지난 수십년간 세계 합섬시장은 연구개발과 생산규모면에서 급격한 성장을 이루었다. 다수의 신규원료와 제품의 개발이 이어지면서 세계적으로 소개, 보급되었다. 이같은 섬유산업의 발전은 상당부분 진전되었다고 볼 수 있으며, 향후에도 품질향상을 위한 방안연구와 합섬/천연섬유분야의 발전이 지속될 것임은 분명하다.

다년간 가공의 편리성을 위하여 가호제 및 UV노출 및 기타환경에 대한 안정제가 의류의 보호를 위하여 장기적으로 사용되어 왔다. 섬유의 개질은 용융혼합제, 가공기술 혹은 전처리 등의 방법으로 달성되었으며, 자가세탁, 방충기능을 가진 섬유 등은 동 기능성섬유의 발전사례중 하나라고 볼 수 있다.

최근 개발자들은 섬유의 특성을 개선혹은 향상시킬 수 있는 다수의 원료를 개발하고 있다. 따라서 신규 아이디어의 창출이 무한할 것으로 예상된다. 기능성 식품이라는 측면에서 생각해보면, 적절한 의복을 착용함으로서 비타민 및 기타 영양성분을 흡수할 수 있다는 개념도 가능하다. 이는 의류표면에 비타민을 함유토록하며, 시간이 경과하면서 토출되도록 설계하는 것이다.

특히, 이러한 측면에서 의복시장에는 이미 이와 같은 제품이 소개되고 있다. 운동복용 티셔츠에도 아미노산, 미네랄, 비타민 등의 영양분이 습기와 접촉하게 되면 피부로 흡수토록 고안된 제품이 있다. 또한 항염증, 항균, 자가세탁, 해독특성 등을 지닌 직물도 개발되었다.

이밖에도 소비자가 요구하는 여러 조건을 충족시키는 제품도 개발되고 있다. 일례로 다양한 기능성을 지닌 의료用 섬유가 있다. 중공 혹은 solid타입의 통기성 섬유가 있어 의약품의 보관, 산소발생기의 멤브레인 등으로 사용된다.

전자방사 섬유는 생체적합성, 생체활동성, 관절접합성 등을 향상시키기 위해 세라믹코팅을 이용하여 관절접합用 생체흡수성 임플란트 소재로 변형/사용이 가능하다. 일반 합섬폴리머를 생화학성 공중합체와 혼합하여 전기방사함으로서 생체활동성 기능을 부여하게 된다. 동 방법은 섬유표면의 기타 생체적합성 혹은 생체친화성 등을 디자인하는데 유용할 수 있다.

기능성섬유를 유기적으로 위치시킴으로서 폴리머를 현장중합(in-situ polymerization)하는 방법도 카본 나노섬유의 분산, 섬유와 폴리머복합재간의 계면결합 등에 활용될 수 있다. 이를 통해 특성의 극대화를 유도할 수 있다.

일례로 초고온에 견디는 섬유, 강도, 신도, 인성이 극대화된 섬유 등도 가능하다. 탄소나노튜브는 섬유가 우수한 전기전도성을 갖도록 도와줌으로서 번개로부터 보호하거나 전자기적 간섭 및 정전기로부터 신체혹은 기계를 보호하게 된다. 이같은 전도성 향상능력은 향후 스마트섬유의 응용분야에서 커다란 역할을 할 것으로 예상된다.

그러나 개발자들은 탄소나노튜브를 통하여 섬유의 능력을 크게 개선할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히, 미소균열에 대응하는 인성, 열전도성의 개선 및 열팽창 혹은 내열특성의 향상 등에 도움을 줄 것으로 예상하고 있다.

한편, 나노기술 및 바이오기술의 개발로 기존 섬유산업이 신규시장으로 진출하는 계기를 제공하고 있다. 섬유표면에 분사된 금속의 기능성 나노구조를 통해 섬유가 가늘어질수록 전기저항성은 감소하게 된다. virgin 섬유의 정제를 통해 섬유내부의 분리를 유도할 수도 있다. 동 섬유가 다량의 수분흡수를 가능케한다면 향후 수분저장 및 이동에 있어 혁신적인 방법으로 각광받을 수 있다.

형태기억 폴리머는 온도이동에 따른 길이변화 및 기후조절 혹은 기계적인 조작까지도 가능하다. 전기전도성 섬유는 유연한 태양광부품, 동력원, 광변색 화면, 광방출 장치, 배터리, 센서 등으로 사용될 수 있다. wearable system은 생명징후, 생화학적 수치, 활동성, 상태 등을 체크함으로서 건강상태를 모니터링하며, 의약품의 관리뿐만 아니라 자체적인 전력생성 및 보존도 가능하다. 특히 잠재적 위험성을 측정하여 가시적으로 보여주며 관리센터와의 지속적인 커뮤니케이션 기능도 제공한다.

따라서 의류용 섬유는 다양한 형태의 에너지(전자기, 열, 화학, 기계적 에너지 등)과의 상호작용이 요구된다. 이같은 상호작용은 에너지의 변환, 저장, 조절능력을 의미하며, 전기흐름의 조절을 통해 충격에너지의 완화를 요하는 분야에서 매우 유용한 효과를 보일 수 있다. 기능성 원사는 섬유소재로서 곧바로 이용될 수 있으며, 적극적 요소로서 활용된다.

단, 이같은 섬유의 개발은 해결과제가 산적해 있으며, 위에서 언급한 일례의 가능성을 검증하는 과학기술과 그 속도를 같이해야 할 필요가 있다. 기능성 섬유는 세계 섬유시장에서 수요가 급증하는 분야로 지속될 것이며, 동 섬유의 개발 및 생산은 정번품의 생산거점이 低코스트 국가로 이전되는 상황에서 그 격차를 줄여줄 것으로 전망된다.