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바이오고분자의 전계방사와 응용

전문가 제언: ○ 최근 들어 관심을 모으고 있는 전계방사 기술의 역사는 사실 오래되었다. 1930년 “electrospinning"의 이름으로 출원된 미국 특허(US1975504)로부터 80년 이상이 되었다. 최근 나노섬유로서의 새로운 용도 발굴 등으로 NT의 일부분으로 각광을 받고 있다. 전계방사는 기계적 원동력이 아닌 전기적 원동력을 이용하여 섬유를 형성시키는 방법이다. 특히 전계방사는 마이크로 내지는 나노섬유를 제조하기 위한 방법으로서 연구되어 왔다. 얻어지는 섬유의 직경과 모포로지는 용액 조성, 부가 전압, 섬유 포집기(collector)까지의 거리와 형태 등 전계방사 공정의 변수에 의해 결정된다.

○ 전계방사는 다양한 재료를 이용하여 나노섬유 구조의 부작포를 만드는 가공 기술이다. 부직포 매트의 구조, 화학 및 기계적 안정성, 기능성 등의 각종 특성은 최종 용도에 맞춰 개질이 가능하다. 본 문헌에서는 바이오고분자와 전계방사 공정에 대하여 소개하고, 전계방사로 만들어진 나노섬유 바이오고분자 매트의 용도에 대하여 살펴본다. 사용되는 바이오고분자로는 다당류(셀룰로오스, 키틴, 키토산 등), 단백질(콜라겐, 젤라틴, 실크 등), DNA 그리고 바이오고분자 유도체와 복합체 등이다.

○ 실제로 나노섬유 기술로부터 방호의류, 스마트 직물을 만들어 실용화되고 있다. 현재 거론되는 응용분야로는 오일 필터, 유해화학물질 제거 필터, 바이오케미컬 위험 방지제, 수소저장재료, 바이오센서, 재생의료용 배지, DDS(약물전달 시스템), 미용재료, 2차 전지 및 연료전지 전극, 전자파 차폐재료, 발광소자, 편광판, 디스플레이용 재료, 슈퍼 클린룸용 재료, 초경량 다기능 방재(防災) 재료 등을 열거할 수 있다.

○ 미래 지향 목표와 새로운 분야를 개척하기 위해서는 전계방사 등 제조기술 및 장치 개발이 매우 중요하다. 전계방사법의 대형 장치화와 섬유의 고기능화가 필요하다. 전계방사는 전계를 이용한 초극세섬유 제조기술로서 상온에서 방사, 표면구조 제어, 하이브리드화 등이 용이하고 모든 고분자를 이용할 수 있다. 본격적인 공업생산을 하기 위해서는 생산성 향상과 용매회수기술의 확립 등을 통하여 대형장치의 개발과 섬유의 고기능화를 위한 기술개발이 절실하게 요청된다.

저자: Jessica D. Schiffman, Caroline L. Schauer
자료유형: 학술정보