[레포트]바이오미메틱을 활용한 섬유 개발에 관하여

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소개글

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본문내용

바이오미메틱 섬유 관련 자료조사
바이오미메틱스란 생물을 모방한 기술로서 생체계가 가지는 각종 기능의 일 부를 공학적으로 응용하는 연구로서 생체계로부터 보다 뛰어난 기능을 가진 계를 도출하는 기술이다.
합성섬유 개발의 역사는 바이오미메틱스(생체모방 기술)의 역사였다고 해 도 과언이 아니다. 1세기 이전부터 인간의 손으로 견(silk)과 같은 고귀한 섬유를 만들고 싶다는 욕망에서 출발하여 많은 연구자에 의해 다양한 화학 섬유가 개발되었다. 생물 유기화학 분야에서는 효소의 기능을 유기화학적으 로 진짜와 같이 모방하는 화학, 즉 생체모방화학(biomimetics chemistry)이 라는 용어가 1972년 미국 컬럼비아대학의 R. Breslow 교수에 의해 제창되 었고, 이러한 개념을 모든 공업 분야에 확대해 바이오미메틱스라고 하는 용 어가 정의되었다. 그러나 섬유공업 그 이전인 1884년 프랑스의 샤르도네에 의해 샤르도네견(오늘날의 레이온)이 발명되었고, 1937년 미국의 캐로더스 는 견과 같은 아미드 결합을 이용하여 나일론을 발명하였다.
20세기 후반에는 3대 합성섬유 나일론, 폴리에스터, 아크릴 섬유가 개발되 었다. 인간이 입는 의류 소재로서는 천연섬유에서 구조뿐만이 아니라 교묘하 고 세밀한 기능을 배워 개개의 성능, 기능에 있어서 우수한 성질을 갖는 합 성섬유가 다수 개발되어 인간의 생활을 풍요롭게 해왔다. 대표적인 것은 1960년대 견을 모방하면서 시작한 견의 태에 대한 도전(1971년 이후)이다. 독자적 태(1986년 이후)를 목표로 천연섬유에서 배운 바비오미메틱스의 관 점에서 많은 연구자가 앞다투어 1988년 후반 “신합섬”을 개발한 뒤 1990년 대에 이르러 신제품이 상품화되었다. 2000년 이후에는 나노섬유가 개발되어 상품화되고 있다.
이러한 패러다임 시프트는 시대를 초월하여 연구자들의 천연섬유, 특히 견 에 대한 강한 동경과 꿈의 큰 동기가 되고 있다. 그러나 견에 대해서는 시대 와 더불어 그 형태와 기능에 가까워지고 있으나, 아직 견이 갖는 흡습, 방습 의 기능성이라든가 발색성, 착용감, 좋은 쾌적성에서는 견에 미치지 못하고 있다. 따라서 천연섬유에서 배우는 인간이 입는 의류 개발에 있어서는 바이 오미메틱스에서부터 슈퍼바이오미메틱스의 관점, 즉 자연의 심오한 지혜에서 배우는 것이 향후에도 중요함을 시사하고 있다.
21세기 현재의 섬유 개발과 섬유과학 기술에 있어서 이 사회는 IT혁명, 저 출산, 고령화, 에너지, 지구환경, 유해화학물질 등의 문제 해결에 공헌하는 핵심 기술개발 영역을 요구하고 있다. 그림 1에 차세대 섬유 개발에 요구되 는 과제와 섬유과학 기술을 나타냈다.
그림 2에는 바이오미메틱스의 섬유 상품화 전개의 개략도를 나타냈다. ① 물질에너지 대사계, ② 생체의 구조, 기능 ③ 자기 방위, 건강 ④ 환경 순 응, 안전 등 모방을 초월한 기술개발이 핵심 요소가 된다.
지금까지 섬유산업에서 바이오미메틱스 기법으로 개발된 섬유제품은 매우 다양하다. 예를 들면 권축섬유는 양모의 콘주게이트(conjugate) 구조에서, 인공투석막 등 각종 분리막의 중공섬유는 면의 중공(루멘) 구조에서 모방한 것이다. 중공섬유는 스트로와 같은 원통상 섬유의 것으로 현재는 보온성, 고 흡수성 수영복 섬유에서부터 우리 생활 속 가저용 정수기, 알코올가스 분리 막뿐만 아니라 해수담수화용 역침투막 등으로 사용되고 있다. 동시에 산업용 으로는 혈장이라든가 바이러스 분리막 등 의료용으로 사용되고 있다. 또 단 면의 꽃잎 모양, 이형단면 구조에서 배운 견명의 신합섬, 연꽃잎의 물방울 튕기는 구조에서 배운 초발수섬유, 모르포나비 날개의 미세구조에서 배운 구 조발색섬유, 나방 각막의 요철(초마이크로 크레이터) 구조에서 배운 심색, 광택섬유, 효소의 고분자에서 배운 소취섬유, 천연피혁의 정교하고 치밀한 고도의 섬유 구조에서 배운 인공스웨드(인조피혁) 등을 열거할 수 있다.
표1에 바이오미메틱스를 이용한 고기능섬유의 대표적인 사례를 나타냈다. 하이테크섬유의 범주에 속하는 고기능성섬유는 생체가 가지는 복합구조, 이 형단면 구조, 표면구조, 촉각 기능에서 배우고 개발되었으며, 지금까지 섬유 산업 세계를 리드해왔음을 강조하고 싶다.
오늘날 바이오미메틱스는 섬유과학에 그치지 않고 생물학을 기초로 고분자 화학, 생체공학, 막과학, 목재공학, 의료에서부터 금속기계공학 등 많은 분야 에서 응용, 확대되고 있다.
최근에 이르러 바이오미메틱스에 관한 연구 활성화가 극대화되고 있으며, 대표적 사례로 거미사의 직조, 잠자리 눈의 각막 간섭, 공작의 다층막 간섭 등 구조색, 우렁쉥이 피부의 초구조, 대나무의 낭창낭창한 역학 구조, 식물 잎의 교묘한 구조와 기능, 강아지풀의 병원균에 대한 자기 방위 기능 등이

참고문헌

※ 참고문헌
㈜비에스지 기술연구소, “바이오미메틱스 관점에서 본 고기능성섬유의 연 구개발 동향”, 권오경, 2023
한국과학기술정보연구원, “생물의 나노구조가 자아내는 다채로운 색채를 모방한 바이오미메틱스 재료”, 이해용, 2013
한국의류산업학회지, “생물의 구조성 발색과 바이오미메틱스 섬유”, 권오 경 외 3인, 2006

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