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 실험실과 생산라인에서 보안은 최고의 중요성을 가진다. 앞으로 위험에 노출된 종업원들은 독성 물질에 대한 경고를 알기 위해서 단지 장갑을 끼면 될 것이다. 이 장갑의 직물은 독성물질을 감지하고 이들을 즉시 알려줄 수 있다. 화학산업, 반도체 산업 혹은 실험실에서 근무하는 사람들은 많은 독성물질에 노출될 수 있고 이들 독성물질들은 사람들의 일반 감각으로는 인지되지 않아 매우 위험한 경우가 많다. 이는 고용주가 그들의 직원들을 해로운 물질로부터 보호하는데 사용할 수 있는, 매우 민감도가 우수한 장비에서부터 열 이미징 카메라까지 다양한 해결안을 가지고 있는 이유이다. 조만간에 이 스펙트럼은 보다 다루기 쉬운 우수한 해결안으로 보다 향상될 것이다. Regensburg에 있는 프라운호퍼 실험실 모듈화 고체 상태 기술 EMFT의 연구원들은 주위 환경에 있는 이들 독성물질들을 쉽게 인식할 수 있는 직조물로 된 장갑을 개발하였다.
보호장갑에는 주문제작된 센서 재료가 장착되어 있으며 색상이 변하는 것에 의해 독성 물질이 있는지를 알려준다. 이 점에 있어서 과학자들은 상응하는 분석방법에 재료들을 적용하여 응용하였다. 예를 들면 독성이 없을 때 무색에서부터 독성이 감지되면 파란색으로 변하면서 종업원들에게 독성물질 존재에 대해 즉시 경고를 하게 된다. “채택된 색상 센서 재료들을 합성하는 것에 의해 우리는 예를 들면, 일산화탄소 혹은 황화수소와 같은 가스들을 감지할 수 있다. 아직 이러한 보호 장비는 단지 응용할 수 있는 잠재성을 가진 분야만을 제시해준다. 또한 센서 재료들은 가스 라인에서 새는 부분을 빠르게 감지하는데 사용할 수 있다”고 프라운호퍼 실험실 EMFT 센서 재료 그룹의 책임자인 Sabine Trupp 박사는 말한다. 연구원과 그의 동료들은 5월 14일~16일에 개최되는 Sensor + 시험 쇼의 프라운호퍼 연합 전시회 부스에서 이 재료를 선보일 예정이다.
경고 신호는 독성물질이 존재할 때 반응하도록 통합된 지시 염료에 의해 감지될 수 있다. EMFT의 전문가들은 센서가 활성화되는 염료가 장착된 직물들을 공급하기 위해 다양한 기술들을 사용하고 있다. 이들 센서를 활성화하는 염료는 예를 들면, 이들 직물들을 욕조에 담그는 방법을 적용하는 것에 의해 일반적인 염료와 함께 인쇄공정에 의해 의복에 적용될 수 있다. 이전에 연구원들은 상응하는 직조물의 섬유 특성에 색상을 가진 분자들을 적용시키기 위해 목표물에 맞는 화학적인 개질 방법을 사용하였다. 이번에 개발된 방법에서는 직조물에 센서 염료를 공급하는 센서 입자들을 코팅시킬 수 있다. 이러한 목적을 위해서 과학자들은 염료 분자들을 상업용 색소에 통합시키거나 전적으로 합성하는 방법을 사용하였다. 예를 들면, 이 색상들은 일반적인 직물 마감 공정에 따라 제조되고 센서 입자들은 실크 스크린으로 처리하기에 적당한 형태로 준비된다. “우리가 선택한 어떠한 방법도 적용하기 위해 계획된 응용분야에서 필요로 하는 방법에 의존하게 된다”고 Trupp는 말한다.
이 기술을 개발하는데 있어 가장 어려운 점은 센서 염료를 잘 맞게 개발하는 것이다. “염료 분자는 목적을 가진 방법에서 특별한 분석물질을 감지해야 하며 이때 화학반응이 일어나게 될 것이다. 더구나, 염료는 확고하게 직물에 붙어 있어 세탁 후에도 떨어져서는 안 된다. 우리는 마찬가지로 소비자들이 선호하는 색상을 선택할 수 있게 해주는 목표도 가지고 있다. 이 모든 것은 분자와 염료 특성들이 개발될 때 명심해야만 하는 것”이라고 Trupp는 말한다.
전문가들은 이미 더 발전할 수 있는 분야에 대한 새로운 아이디어를 가지고 있다. 예를 들면, 직조물에 통합된 최소화된 센서 모듈은 독성 물질들을 기록하고 측정 데이터를 저장하며 심지어는 이들을 본체에 전송할 수 있다. 이러한 방법으로 여러분들은 해로운 환경 내에 있는 개개 독성물질에 장기간 해로운 정도로 얼마나 노출되는지를 기록할 수 있다. 연구원들은 또한 식품산업에서의 다른 가능한 응용분야도 생각할 수 있다. 앞으로 호일이나 병마개에 통합된 색상 지시자 시스템은 포장된 음식의 품질 상태를 알려주는데 사용될 수 있다. 포장, 보관장소 혹은 냉동 사슬에서의 실수들에 의해 식품은 소비자들이 알지 못하는 상태에서 판매 유통기간 이내에 상할 수 있기 때문에 유통기간이 모든 걸 다 보장하지 못하게 된다. 기름을 기반으로 하고 지방을 포함하는 고기, 생선 및 데워 먹기만 하면 되는 식사용 식품들은 쉽게 상할 수 있다.
<사진> 독성 물질들이 있으면 파란색으로 변하는 센서 장갑
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