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지난 칼럼에서는 ‘纖’이라는 글자와 관련된 내용을 이해하려 노력하였다. 이때 특히 눈에 띄는 부분은 Nano-Technology라는 용어였다. 우리가 방송매체 등 여러 경로를 통하여 접해왔던 말이지만, 다시 한번 의미를 파악해 보고, 섬유부문에 적용시키고 있는 기업 및 그 가공에 관하여 알아보기로 한다.
 

‘나노(Nano)’란 그리스어로 난장이를 뜻하는 ‘나노스(Nanos)’에서 유래된 말로서 ‘작다’라는 의미이다.이는 10억분의 1 즉 10-9을 가리키는 超極微細 단위이다. 1나노미터(nm)는 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당한다. 원자 하나의 크기가 대략 0.2nm 정도이므로 1nm는 원자 3~4개를 붙여놓은 정도의 크기이다. 원자를 10억배 확대하면 포도알 크기가 되고, 야구공을 10억배 확대하면 지구 크기가 된다는 것을 생각하면 나노의 세계가 얼마나 작은 것인지 쉽게 알 수 있다. 이러한 영역에서 분자, 원자를 조작하여 물질의 개질을 꾀하는 기술을 나노 테크놀러지(Nano Technology, NT)라고 하며, IT?Bio-Technology와 함께 하는 차기 기초기술이라고 말할 수 있다.

0.1~100nm 크기 범위의 물질을 다루는 NT는 의약품에서 산업소재와 농업에 이르기까지 거의 모든 영역에 적용된다. 최첨단 현미경을 통해 겨우 그 실체를 볼 수 있는 원자나 분자를 마음대로 조작해 신물질을 만들거나 혈관 내부나 세포에서 활동하는 초극미세 로봇을 개발하는 것이 바로 NT인 것이다.

이같은 Nano의 세계를 처음 소개한 사람은 1959년에 노벨물리학상을 수상한 리처드 파인만 (Richard Feynman)이다. 원자 설계도에 따라 원자를 하나씩 쌓아나가면서 조립하면 모든 물체와 장치를 만드는 것이 가능하다는 것이다. 이것이 일반적인 NT의 ‘Bottom Up’방식으로서, 원자나 분자를 하나씩 조립하여 물질을 만드는 것을 말한다. 자연의 NT 현상으로는 양의 모피나 매미의 날개와 같이 원자, 분자가 하나씩 중첩되어 생성된 것을 그 예로 들 수 있다. 이 ‘Bottom Up’방식에 대하여 반대의 개념인 ‘Top Down’ 방식의 예를 들면, 커다란 철판을 계속 조그맣게 잘라서 최종 공구를 만들던가, 원단을 여러 형태로 작게 잘라 봉제하여 옷을 만든다는 개념으로 이해하면 될 것이다.

나노기술의 개념을 정립한 미국의 에릭 드렉슬러(K. Eric Drexler)는 NT가 건강에서 식량 문제까지 인류의 모든 생활을 바꿀 것이라고 확신하였다. 사실 나노기술이 실현되면 천연 다이아몬드는 물론이고, 개질된---거의 새롭게 만들어진 것과 흡사한--- 상태의 식료품 등으로 인류의 식량난마저도 완전히 해결할 수 있는 세상이 도래할 것으로 보고 있다.

 


세계에서 최초로 NT를 섬유에 적용하여 대량 상업생산을 개시한 Nano-Tex LLC는 1999년 미국 최대의 섬유회사인 버링톤사가 51%의 자본을 참가한 조인트 벤처(Joint Venture) 기업으로, 버클리 근교에 기초 연구소를 두고 있으며, NT에 의한 여러 종의 가공제를 연구?생산?판매하고 있다. 가공에는 특별한 기계장치가 필요하지 않으며, 염색공장이 갖는 기존의 설비만으로도 가능하기에 수계(水系)가공이라고도 일컬어진다.

소재로서는 면, 울, 실크 등 천연섬유 및 폴리에스터, 나일론 등의 합성섬유 원단에 적용되는데, 종래 대부분의 가공이 기능과 감성 등을 원단에 부여함에 있어 Binder나 Coating 등을 통하여 약제를 표면에 가공했던 데 비해, NT에 의한 가공은 화이버(Fiber)와의 직접 결합 또는 상호 결합을 시킨다. 그것 자체가 영구 결합하므로 상당히 높은 내구성을 갖는 약제와 가공법으로 알려져있다. 또한 가공의 종류에 따라 다르지만, 터치나 색상의 변화는 거의 없다고 하며, 더욱이 앞으로 많은 Nano약제가 새롭게 개발되어 NT에 의한 가공이 확대될 것으로 보이고, Nano약제의 개발 가능성은 이론적으로도 무한하다고 말할 수 있다.

이 회사의 몇 가지 가공제의 기능을 살펴보면, 첫째로 면, 마 등 셀룰로오스(Cellulose)계 섬유를 대상으로 하며, 주름이 생기지 않고, 세탁?건조 후에도 줄어들지 않으며, 방오성을 갖는, 차세대 Care-free기술인 <Nano Care>가 있다. 또한 천연?합섬 등에 유효한 발수?발유가공인 <Nano Pel>이 있고, 세번째로 폴리에스터, 나일론 등의 친수가공으로 상당히 우수한 내구성을 보이는 <Nano Dry>는 흡한성을 필요로 하는 나일론의 스포츠용 의류와 내의에 상당한 도움이 되리라 본다.

네번째는 합섬을 셀룰로오스로 합성피복시키는 내구가공인 <Nano Touch>로, 이 약제가공에 의해 외층은 셀룰로오스이고, 심(芯)은 합섬인 2중 구조가 만들어진다. 이로써 합섬의 결점인 비친수성, 부자연한 촉감, 강한 대전성, 번쩍이는 광택 등 전면적인 문제를 해결해 용도가 확산될 것이다. 이 Nano Touch가 새로운 레벨의 복합화에 의해 새로운 소재가 만들어질 수 없을까 하고 생각할 수 있는 점은, ‘합섬의 셀룰로오스화에 의한 초극세번수 및 강연’일 것이다.

면은 5’S를 사용하는 데님(Denim)으로부터 140’S 정도의 초장면이 있지만, 폴리에스터, 나일론의 극세 Denier에 의한 300’S, 500’S, 1,000’S 라는 전혀 다른 극세번수의 면 세계가 Nano Touch에 의해 펼쳐질 것으로 보인다. 또한 면은 강연을 만들기가 꽤 어려우며, 여름내의용의 Crepe라든가 Boile 등의 한정된 범위에서만 사용할 수 있어, 이 가공으로 이제껏 폴리에스터를 사용한 초강연 원단에 이르기까지 면의 사용이 상당히 넓어질 것으로 본다. 폴리에스터의 강연직물은 지금까지 실크를 대체하여 세계를 석권하여 왔다. 그렇지만 그것의 결점---수분을 흡수 못하는 것, 부자연스러운 감촉, 대전성에 의해 먼지가 달라 붙는 등--- 때문에 더 이상의 소재 확산에는 어려움이 있을 것은 자명한 사실이다.

그리고 마지막 다섯번째로 100%면에 강력을 부여하는 형태안정가공인 <Nano Press>인데, 이는 일반적인 형태안정가공 후에 경?위사 방향의 파열강력저하를 방지하며, 더욱이 약간 증강시키는 효과까지도 있다. Nano Press는 지금까지의 액체 암모니아 가공에 있어서의 미해결 문제를 해결하는 획기적인 개발로서 형태안정가공에 있어 제 2의 혁명이라고까지 불리울 수 있다는 것이다.

 


이와같이 최첨단 산업인 나노 테크놀러지도 상당 부분 섬유산업에 영향을 끼치고 있고, 진전이 있는 것으로 보인다. 근대 공업화의 시발점에서 현재에 이르기까지 섬유공업은 모든 공업과 연계되어 발전해 왔다. 그로 인해 만들어진 제품은 항상 사람과 가장 가까운 곳에 있어 왔다. 섬유산업은 모든 산업이 발전할수록 그 속도에 맞추어 인체를 보호하기 위한 수단으로 인류역사에 큰 몫을 해온 것이 주지의 사실이며, 이것이야말로 미래의 소재 개발에 항상 붙어 다니는 가장 큰 명제로 남아있을 것이다.