발열 섬유 소재는 몸에서 나오는 수분이 증발하면서 물 분자가 레이온 섬유 사이로 이동해 물 분자를 흡착한다. 이때 섬유에 붙은 물 분자가 움직이려는 운동 에너지가 열에너지로 바뀐다. 여기에 그물형 구조 아크릴 섬유가 따뜻한 공기를 붙잡아 보온성을 유지한다.
더운 날씨에 차갑게 하는 섬유 소재도 등장했다. 이 두 가지 기능을 동시에 갖춘 섬유 소재는 지금까지 없었다.
중국 우한 화중과학기술대학 연구팀이 게나 새우 등 갑각류 껍질에서 추출하는 키토산과 실크로 매우 미세한 구조를 갖는 다공성 섬유를 개발했다.
연구 결과는 미국 화학회(ACS)가 발행하는 'ACS 응용물질 및 계면(ACS Applied Materials ＆ Interfaces)' 최근호에 논문명 '개인 체온 조절을 위한 유연하고 견고한 바이오 소재 미세 구조 착색 섬유(Flexible and Robust Biomaterial Microstructured Colored Textiles for Personal Thermoregulation)'로 게재됐다.
연구팀은 섬유 미세한 구멍에 상전이(온도, 압력 등 외부 변화로 물질의 상이 바뀌는 현상) 원리를 이용해 열에너지 흡수나 방출이 가능한 것으로 알려진 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 주입했다. 이 후 PEG가 새지 않도록 실리콘 일종인 디메틸 폴리실록산으로 코팅했다.
실험 결과 이 섬유는 유연성과 강도가 높을 뿐만 아니라 단열성과 물을 튕겨내는 발수성도 매우 뛰어났다.
또한 연구팀이 섬유 소재를 이용해 장갑을 만들어 온도가 50도인 상자 안에 손을 넣으면 PEG가 녹아 열을 흡수해 손이 차가워졌다. 마찬가지로, 장갑을 낀 손을 10도 환경에 놓으면 이번에는 PEG가 굳어져 열을 방출해 손이 따뜻해졌다.
논문에 따르면 이 섬유 소재는 전통 소재 특성이 있어 기존 섬유 산업 시설에서 생산할 수 있기 때문에 대량 생산이 가능하다는 것이다.
상상해 보라. 낮에 덥고 밤에는 추운 날씨에도 이 옷 한 벌만 입으면 된다. 또한 야외뿐만 아니라 실내에서도 착용할 수 있어 냉·난방비를 크게 줄일 수 있다.
KPI뉴스 / 김들풀 iT과학 전문기자 itnews@kpinews.kr
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