실용성 경제성 겸비
섬유 고유 물성에 그래핀 기능 증가
자외선 차단, 원적외선 방사, 정전기 방지 등
‘올 인 원(All in one)’
섬유 세탁 시에도 영구적
항균시장이 들썩이면서 기능성 섬유에 대한 관심도 커진다. 코로나19의 대표적 주제어가 된 것이다. 때마침 그래핀텍스(Graphenetex)를 접하게 되면서 어릴 적 많이 쓰던 몽당연필심을 떠올리게도 한다. 옷은 어떻게 만들어졌을까? 옷의 기능과 패션, 섬유에 대한 것들을 분석해 볼 때 옷과 원단은 필요에 의해 개발되고 발전되었다.
옷은 기본적으로 체온 유지, 자연환경의 위험으로부터 몸을 보호한다. 또한 자신의 개성을 표현하고 직업이나 신분을 나타내기도 하지만 최근에는 높아진 위생관념으로 기능성 여부를 따진다.
흑연에서 유래한 ‘그래핀텍스’는 신소재 그래핀과 PET, 나일론 등 다양한 섬유를 복합시켜, 실용성과 경제성을 겸비했다. 복합된 섬유의 고유물성은 증가시키고 자외선 차단, 원적외선 방사, 정전기 방지 등 그래핀 고유 기능까지 발현되는 이른바 ‘올 인 원(All in one)’ 섬유로 세탁 시에도 영구적이다.
그래핀섬유가 추구하는 것은 환경친화적 섬유라는데 있다. 패스트 패션은 20년간 섬유 생산과정에서 화학제품을 남용, 버려지는 의류 폐기물이 하루 평균 259t이상이라는 지적을 받고 있다. 화학제품을 남용하지 않고 친환경적 공법으로 우리가 살아가는 터전을 지키는 것을 첫 번째 목표로 꼽는다.
코팅, 자외선차단등과 같은 기능을 위해 후가공이 필요 없다. 생산 과정에서 별도 첨가제를 사용하지 않아 환경 친화적이다. 염색은 용이하고 질기지만 신축성은 좋고 높은 통기성을 갖지만 보온성은 뛰어나, 상대적인 물성이 공존하는 섬유이기도하다.
이밖에 수분 흡수가 빠르고 건조성이 우수해 기체 또는 액체를 거르기 위한 필터로 사용할 경우 유체의 통과가 수월하게 이뤄진다.
그래핀의 존재는 오래 전부터 알려져 있었고 과학자들은 수십 년 동안 그래핀을 만들어내기 위해 연구해 왔다. 1962년에 과학자들은 연필심이나 흑연을 응용, 극소량의 그래핀을 만들어 전자현미경을 통해 처음 관측 했으나 그 이상 연구는 이루어지지 않았다.
섬유역사를 살펴보면 비단은 아주 오래전 기원전 1700년-1200년 사이 중국에서 완성됐다. 기원전 53년 로마와 파르티아의 전투에서 서양인들은 비단을 처음 만난다. 로마인들은 이때부터 실크로드를 통해 비단을 수입하기 시작했다.
면은 가격도 싸고, 땀과 수분을 흡수해 많은 사람들이 오래도록 애용하고 있다. 면의 원산지는 인도지만, 18세기 방직기계가 만들어지면서 대규모 생산은 영국에서 이뤄졌다.
목화 생산을 늘리기 위해, 미국 남부에서는 흑인 노예들을 혹사시킨 때가 바로 이 때다. 1930년대 미국에서 나일론을 개발, 합성 섬유의 시대를 열었다. 비단과 같은 감촉을 가졌기에 합성 섬유중에서 가장 성공적인 섬유로 폴리에스터 섬유가 대접받았다.
2010년, 안드레 가임 교수와 콘스탄틴 노보셀로프 교수는 2차원 물질인 그래핀을 발견했다는 획기적인 공로를 인정받아 노벨 물리학상을 수상했다.
강철보다 200배 이상 강한 강도, 구리의 100배 이상 뛰어난 전기 전도도, 다이아몬드 2배 이상 뛰어난 열전도성과 열흡수율, 박테리아에 강해 박테리아를 번식할 수 없게 한다. 머리카락의 수십만 분의 1로 0.35nm 원자 1층만큼 얇은 두께로 고양이 눈썹 한 개의 무게로 초경량 소재다. 유리처럼 투명하며 단일 층의 그래핀은 97% 빛을 투과시킨다.
이제 100% 대한민국 기술로 제조한 최초의 그래핀 복합 섬유는 끊어지지 않는 고른 섬유 방사 기능을 갖추고, 기존 섬유보다 촘촘하고 탄탄한 섬유를 만들어 낸다. 그래핀텍스는 안정된 팩압에서 복합 폴리머 형태의 그래핀을 고르게 방사시켜 제조하기 때문에 기존 섬유보다 우수한 내구성을 자랑한다.
그래핀텍스는 후가공 처리를 따로 하지 않고 섬유 원사만으로 기능이 발현되기 때문에 아무리 세탁을 해도 기능이 사라지지 않는다.
그래핀 복합 폴리머 마스터배치는 그래핀을 투입코자 하는 첨가제를 고농도로 농축, 분산시킨 펠렛(Pellet, 사출성형)모양의 원료이다. 울트라 마이크로 필터는 각종 박테리아, 알레젠(allergene), 먼지, 액체는 차단하고 공기만 투과한다. 그래핀은 정전기가 발생되지 않아 쾌적하고, 고유의 흡착성은 대기중 미세물질을 필터링 하며, 세탁도 반영구적이다.
섬유역사에서 면의 원산지는 인도이지만, 방직기계를 만들어낸 영국이 대규모의 면사생산을 가능케 했다. 그래핀텍스 역시, 흑연(graphite)은 영국에서 첫 발견되고 오랫동안 연구돼 왔지만, 우리가 만든 복합섬유원사 고품질의 그래핀텍스 상업생산은 획기적이다. 미래섬유소재시장, 희망이 커지는 순간이다.
