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기능성 섬유재료, 빛만 쬐면 만든다
연구소 2013-09-17 6432
기능성 섬유재료, 빛만 쬐면 만든다
기능성 유기분자-섬유에 영구적 고정 기술 개발
TIN 뉴스
▲    (좌) 이지웅 박사 (우) 송충의 교수 © TIN 뉴스
 
섬유에 빛을 쬐는 것만으로 기능성 물질을 고정시킬 수 있는 기술이 개발됐다.

성균관대 이지웅 박사(기초과학연구소 소속)와 송충의 교수(화학과)는 독일 연구진 막스플랑크연구소의 벤자민 리스트(Benjamin List) 교수, 독일섬유연구소의 옵비스(Klaus Opwis) 교수와 함께 연구논문을 발표했다.

이들의 연구논문은 과학저녈 '사이언스'(Science) 최근호(9월 13일자)에 게재되는데, 논문 제목은 'Organotextile Catalysis'(유기섬유 촉매반응)이다.
 
▲     9월 13일자 사이언스 지에 게재됐다.

논문에서 인류 역사와 함께해 온 섬유가 촉매반응으로 쓰이는 게 드물었지만, 나일론에 자외선을 사용함으로써 유기촉매를 섬유에 쉽고 영구적으로 고정할 수 있음을 보여준다고 밝혔다.
 

▲    기능성 유기 분자에 자외선을 쬐면 손쉽게 기능성 섬유를 만들 수 있다. © TIN 뉴스

계속해서 촉매와 섬유 소재의 고정에 화학적 변형은 필요치 않고, 섬유에 고정된 유기촉매(키랄 촉매 등)는 다양한 유기 변형에 대한 우수한 안전성, 활동성, 재활용성을 나타내고 250회 이상의 비대칭 촉매(asymmetric catalysis) 사용에서도 95%이상의 거울상 이성질체 비율(enatiomeric ratio)을 유지한다고 말했다.

마지막으로 섬유 유기촉매의 실용적이고 직접적인 적용은, 저렴하고 쉽게 기능성 촉매물질을 제공함으로써 다양한 분야에 유익할 것이라고 정리했다.

내용을 설명하자면, 한 분자 내에서 동일한 원자들로 구성되었으나 거울에 비친 상처럼 대칭성을 가진 분자들을 '거울상 이성질체'(enantiomer)라고 하고 키랄성(chiral)이 있다고 한다. 왼쪽 장갑과 오른쪽 장갑을 거울에 비춰보면 모양이 같지만(거울상 대칭성), 왼쪽장갑을 오른손에 쓸 수는 없는 것(다른 성질)과 같다.
 
▲    

키랄성물질은 전체 의약품의 절반에 사용되는데 마찬가지로 생체 내에서 작용할 때 한 쪽은 유용하나 다른 쪽은 효과가 없거나 오히려 독소를 가진다. 때문에 처음 화합물을 만들때부터 비대칭 촉매(키랄 촉매)를 사용해 유용한 거울상 이성질체만 분리할 필요가 있는 것이다. 처리를 하지 않으면 필요부분과 불필요부분이 대칭적으로(1:1) 존재하게 된다.
 
실제로 1960년대 신경안정제로 개발된 '탈리도마이드'(Thalidomide)란 약품이 임산부의 입덧을 완화하는 약으로까지 사용되었는데, 기형아를 출산하는 문제가 발생했다. 이는 키랄특성으로 탈라도마이드의 유효성분은 R-탈리도마이드이지만 이성질체인 S-탈리도마이드가 있으며 부작용의 원인임이 밝혀졌다. 만약 S이성질체를 분리하더라도 문제는 여전하다. R이성질체가 인체 내 pH범위에서 서서는 S형태로 바뀌는 문제(라세미화-Racemization)가 있어 다양한 유기 환경에서의 변화도 중요하다.
 
▲    (좌) S-탈리도마이드~기형아 출산의 원인        (무) R-탈리도마이드~입덧을 완화

섬유로 촉매를 만들면 섬유의 특성상 원하는 데로 만들 수 있으며 촉매반응 후 회수해서 재사용하는데도 편리한 장점을 가진다. 촉매뿐만 아니라 향균소재 등 다양한 응용이 가능하다.

이 논문에 제1저자로 참여한 이지웅 박사는 "이 연구는 단순히 빛만을 이용하여 기능성을 가지는 다양한 유기분자를 섬유에 영구적이고 쉽게 고정화시킴으로써 고(高)기능성 물질로 전환하는 방법을 개발한 것이다. 특히, 키랄촉매와 같은 고가의 촉매를 섬유에 결합시켜 영구적으로 재사용이 가능한 고활성, 고선택성 촉매를 제조할 수 있다" 고 말했다.

그리고 송충의 교수는 "이 연구의 최대 의의는 빛만을 사용하여 섬유의 기능을 원천적으로 조절할 수 있어, 촉매, 센서, 전자재료 등과 같이 다양한 기능성을 가지는 섬유를 손쉽게 제조할 수 있다. 따라서 화학, 화학공학, 생물공학, 재료공학 등 거의 모든 산업분야에 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다"고 밝혔다.  
 



장민호 기자 jmhgo@hanmail.net

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