| 초록 |
연구개발 목표 및 내용 최종 목표 본 연구의 최종목표는 일상생활에서 환경오염 문제를 일으키는 합성수지 기반의 일회용 부직포 소재를 환경에 부담이 되지 않는 친환경 소재로 대체하기 위함이다. 먼저, 2가지 형태의 셀룰로오스 (펄프, 마이크로피브릴화 셀룰로오스)를 원료로 하여 셀룰로오스 개질 여부에 따라 PLA 또는 PBS와 같은 생분해성 고분자와의 혼화성을 검토하고, 가교제 및 첨가제의 투입 유무에 따른 제품의 특성을 파악해 현 부직포의 특성을 최대한 유지하면서 생분해성을 가지는 부직포 재료를 개발하고자 한다. 부직포는 고부가가치소재로 지금까지 적용되어온 위생, 미용, 실내장식 등의 산업에서뿐 아니라 전기/전자, 토목/건축 등 다양한 산업에서로 확대되어 사용되고 있으며 이에 따라 Bio-부직포 또한 코로나 사태로 대량 소비되고 있는 일회용 마스크에 한정 적용하는 데 그치는 것이 아니라 보완 연구를 통하여 견고성을 갖춰나가 공기청정기, 차량용 에어컨 등에 사용되는 공기정화 필터로 이용되기를 목표로 한다. 전체 내용 친수성의 셀룰로오스와 소수성의 생분해성 고분자간의 혼합이 주요 관점이 된다. 이를 해결하기 위하여 2가지 형태의 셀룰로오스 (펄프, 마이크로피브릴화 셀룰로오스)를 원료로 하여 각 원료의 특성을 파악한 후, 특성이 다른 생분해성 고분자간의 보다 나은 혼합을 위하여 셀룰로오스의 소수화를 진행하였다. 그 방법으로, 그라트프 공중합(EA, MA, MMA), 아세틸화, 실란화(APS, GPS) 등이 있다. 셀룰로오스의 개질 여부에 상관없이, 가교제의 투입유무에 따른 소재 특성 또한 비교해보며 셀룰로스보다 가벼운 생분해성 고분자의 무게 증가를 위하여 탄산칼슘과 같은 무기물 첨가제를 투입하였으며 Bio-부직포의 제조는 건식 부직포, 습식 부직포 제조방식으로 총 2가지 방식으로 진행하였다. 우선, Press기를 통해 셀룰로오스 섬유와 생분해성 고분자 혼합물을 열 또는 압력으로 착화하거나 녹여 섬유조직을 결합시키는 방식으로 하였다. 이 때, 생분해성 고분자가 대량 투입되어 필름화 되는 것을 방지하기 위하여 펄프의 양은 늘리고 저온의 열을 이용한다. 습식 부직포의 제조는 연구실에서 구비중인 단속식 초지기를 활용하여 제지공정의 초지법과 동일하게 진행한다. 이때, 가교제를 투여해 섬유 간 결합력을 증가시킨다. 제조 후, Bio-부직포의 특성은 시중에 판매하는 여러 종료의 의약외품 마스크를 비교 대상으로 하여 5가지 내외의 방식으로 평가할 예정이다. 먼저, 연구실에 구비중인 광학현미경을 이용하여 부직포의 평균 섬유 직경을 알아보겠다. 공기 투과성은 투기도 분석기를 이용하여 평가할 것이며, 미세먼지 흡착율은 염화나트륨 또는 파라핀 오일을 이용한 분진 포집효율시험기를 통해 평가된 미세먼지 흡착율과 비표면분석을 통해 계산된 비표면적 수치를 통해 계산될 예정이다. 마지막으로 셀룰로오스계 효소 및 생분해효소를 통해 Bio-부직포의 생분해성 정도를 평가하고자 하였다. 연구개발성과 여러 가지 셀룰로오스의 표면개질방법에 따른 소수화 정도를 분석하였으며, 이를 통해 생분해성 고분자와의 적절한 혼화성을 지니는 bio-부직포 개발이 가능함을 확인. 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 연구를 통하여 환경에 무해한 Bio-부직포가 개발된다면, 코로나 사태로 대량 소비되고 있는 일회용 마스크에 한정 적용하는 데 그치는 것이 아니라 보완 연구를 통하여 견고성을 갖춰나가 다양한 산업에서도 친환경 신소재로서의 입지를 다질 수 있을 것으로 예상된다. 예를 들어, 공기청정기, 차량용 에어컨 등에 사용되는 공기정화 필터로 이용될 수 있다. 이러한 Bio-부직포는 인간이 환경에 짊어주고 있는 일회용 쓰레기의 다수를 해결할 것으로 기대된다. 부직포 소재의 제품들은 현재 일회성이 다수이며, 이를 생분해성 소재로 전환한다면 100년 이상 동안 섞지 않아 문제가 되었던 제품들이 단 10년 내외로 썩어 사라질 것이다. 또한, 후 연구를 통해 보다 다양한 분야로 적용되어 나아간다면 이는 곧 제지 펄프 산업이 신산업으로 나아가는 도약 기회가 될 것으로 기대된다. 마지막으로, 본 제품의 개발은 세계적으로 환경에 관한 주의를 다시 한번 환기하는 홍보성 기회가 되기를 기대한다. (출처 : 요약문 3p) |
