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㈜플러스 – 단열보온성 뛰어난 ‘에어로겔(Aerogel)’ 폴리에스터 섬유 개발 성공


열전달 3요소(대류·전도·복사) 컨트롤 우수, 반영구적 단열보온 퍼포먼스 지녀


▶(주)플러스가 개발한 단열보온성을 갖는 에어로겔 폴리에스터 75D/36F, 150D/48F 원사 및 원단과 원사의 표면 SEM 사진


인류가 개발한 고체물질 중 가장 가볍고 단열보온성이 우수한 소재로 알려진 ‘에어로겔(Aerogel)’을 고분자 수지와 융합을 통해 단열보온성이 뛰어난 섬유원사가 개발됐다.


기능성 물질과 고분자 수지의 융·복합 전문기업인 ㈜플러스(대표 정도연, www.plus-k.co.kr )는 기초소재개발 분야에서 35년의 경험과 노하우를 바탕으로 그동안 어렵게만 여겨왔던 에어로겔과 고분자수지의 복합체 기술을 바탕으로 에어로겔섬유 개발에 성공했다.


에어로겔 소재를 응용한 신소재개발 대응들은 대부분 특수용도의 산업용소재 분야를 중심으로 블랑켓 또는 코팅가공 등에서 제한적으로 전개돼왔다.


에어로겔 소재의 장섬유 응용개발의 경우, 에어로겔 고유의 물성과 특징으로 여타 고분자 수지와 융합하는 기술이 쉽지 않았다.


하지만, 최근들어 ‘에어로겔’은 실리카(이산화규소, SiO2) 기반의 단열보온이 뛰어난 기능성 소재로 우주/항공을 비롯 다양한 신수요산업군을 대상으로 영역을 확대하고 있는가 하면, 전기차 분야의 배터리 단열소재 등으로 주목받고 있다.


특히, 해외 글로벌 선두기업을 중심으로 마켓을 확대하고 있는 가운데, 최근에는 국내 대기업에서도 에어로겔 원천소재 양산에 뛰어드는 등 다양한 응용분야로 확장이 기대되고 있다.


에어로겔 소재의 패션의류분야 접목도 가시화될 움직임이다.


해외의 경우, 미국 OROS사는 에어로겔 소재 ‘SOLARCORE’를 개발해 패션의류에 채택해 활발하게 전개해 좋은 반응을 이어가고 있다.


국내에서는 에어로겔 소재의 코팅 후가공을 통한 단열보온 기능성 부여가 시도되고 있지만, 에어로겔을 고분자수지와 복합화를 통해 원사로 개발·상용화에 성공한 것은 ㈜플러스가 처음이다.


아웃도어·스포츠 웨어를 중심으로 글로벌 친환경 대응 및 다운의 보온성을 대체할 차별화 신소재 채택이 더욱 확대될 움직임을 보이고 있어 수요마켓 반응에 귀추가 주목되고 있다.

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에어로겔 공기층 인체 내외부 열이동 차단, 주위환경 상관없이 보온성 지속

가볍고, 얇은 두께, 유연성으로도 충분한 보온성 유지, 폭넓은 아이템 전개 가능

단열보온성, 낮은 마찰대전성, 내오염성 뛰어나 겨울철 보온소재로 최적 기능

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㈜플러스는 PET 고분자 수지와 에어로겔을 분산/혼합을 통한 최적의 용융 안정화 노하우를 확립해 마스터배치(M/B) 양산기술을 개발했다.


또, PET 75/24, 75/36, 150/48 원사 생산 및 직물과 편직물 등 다양한 원단 생산을 통해 시험연구기관에서 테스트한 결과 단열 기반의 우수한 보온기능을 확인했다.


㈜플러스의 PET 에어로겔 소재는 Non-Aerogel 소재 대비 4.3도의 단열보온효과를 나타냈으며, 이는 기존 시중에 전개되고 있는 보온의류제품의 보온효과 1.8도와 비교해 비교우위의 성능이다.


또, 미국의 OROS사가 일반제품 대비 보온성 3% 향상을 제시하고 있는 가운데, ㈜플러스의 개발제품은 단열보온성 테스트에서 4.7% 향상의 결과를 나타내 기술의 우수성을 확인했다.


그동안 기능성 패션의류 소재분야에서는 인체 땀을 이용한 흡습보온, 태양의 열에너지를 원적외선으로 전환 보온하는 광발열, 인체 복사열을 이용한 보온 등이 응용/채택되고 있다.


하지만, 에어로겔은 열 이동의 매개인 전도, 대류, 복사를 효과적으로 제어 및 차단하는 기능이 탁월하며, 가볍고 얇으면서도 뛰어난 유연성과 지속적인 보온성을 지녀 겨울철 보온소재로 최적의 퍼포먼스를 자랑한다.


보온성 향상을 위해서는 ‘복사’, ‘전도’, ‘대류’라는 열이동 3요인을 어떻게 제어하느냐가 관건이며, 복사열은 반사, 열전도율은 저하, 대류는 방지하는 소재개발이 핵심이다.


인체로부터의 열에너지는 복사, 전도, 대류 외에 피부가 발산하는 수분 및 땀의 증발에 의해 열이 이동되는 데, 에어로겔은 열전도율이 낮은 공기층으로 구성돼 있어 외부의 차가운 냉기를 몸 안으로 들어오지 않게 차단하고 몸 안의 따뜻한 열은 밖으로 이동하지 않게 차단해 열 이동을 감소시킴은 물론, 보온성을 향상시키는 역할이 뛰어나다.


특히, 이 기능은 주위환경에 상관없이 보온성을 지속할 수 있는 것이 가장 큰 특징이며, 얇은 두께의 소재로도 충분한 보온성을 유지해 이너웨어에서 아우터는 물론, 신발소재, 양말 등 패션소품에 이르기까지 폭넓은 아이템 전개가 가능하다.


또, 에어로겔섬유는 단열보온성 외에 마찰대전성이 낮아서 겨울철 합성섬유의 정전기성이 거의 없으며, 소수성으로 내오염성이 일반섬유 제품에 비해 우수하다


㈜플러스의 정도연 대표는 “에어로겔섬유는 단열성이 우수해 추운 겨울에는 보온성섬유로 더운 여름에는 보냉성섬유로 사용할 수 있는 유일한 섬유”라며, “섬유소재기업과의 협력을 바탕으로 기존 보온소재 시장을 단열보온소재로 대체할 수 있는 신수요 시장 창출을 위해 매진할 것”이라고 전했다.


정 대표는 또 “고분자수지와 기능성첨가제를 복합화하는 기술력을 바탕으로 폴리에스터 원사개발에 이어 항균·소취 및 항산화성 부여와 에어로겔 함량 제어 기반의 다양한 PET, 폴리프로필렌(PP), 나일론 원사개발에도 나설 계획인 등 다양한 마켓을 겨냥한 기능성소재 개발을 추진 중에 있다”고 전했다.


한편, ㈜플러스는 에어로겔 섬유소재 개발과 관련해 ‘마찰대전방지성과 단열성을 갖는 에어로겔 섬유 조성물’, ‘에어로겔 함유된 고분자수지 복합체 제조방법’ 등 6건을 특허등록 및 출원하는 등 에어로겔 기초소재 기반의 다양한 응용소재개발 행보를 이어가고 있다.


(문의 : Tel. 055-763-4051)


<김진일 기자>


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