알루미늄 코팅기술 개발…웨어러블 섬유 가격 50분의 1로 낮춘다

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알루미늄 습식코팅 공정에 활용된 Al 잉크, 공정으로 만들어진 전도성 섬유와 활용제품
알루미늄 습식코팅 공정에 활용된 Al 잉크, 공정으로 만들어진 전도성 섬유와 활용제품

알루미늄(AI) 코팅 기술이 개발됐다. 웨어러블 섬유 가격을 현재 50분의 1로 낮출 수 있는 획기적인 기술이다. 가격경쟁력이 생긴 웨어러블 디바이스 시장이 이륙할 수 있는 기회를 제공할 전망이다.

신산업창조프로젝트 재료연구소사업단은 용액공정을 이용한 고전도 알루미늄 섬유소재 기술을 개발했다. 알루미늄 코팅 원료소재와 공정기술이 없어 금이나 은을 사용했지만, 가격이 싼 알루미늄을 쓸 수 있게 된 것이다. 정밀전자소자 전극과 회로를 알루미늄 잉크로 제작하면 금이나 은의 50분의 1 가격 수준이어서 경제적 효과가 클 것으로 기대된다.

알루미늄은 지구에서 전기전도가 네 번째로 좋은 금속으로 가격도 저렴한 편에 속한다. 하지만 높은 산화폭발성으로 인쇄 코팅기술과 같은 습식공정 원료소재로 사용되지 못했다. 알루미늄 코팅기술 부재로 고가의 금이나 은을 사용했다.

재료연구소는 2011년 알루미늄이 만들어지기 전 단계의 물질인 알루미늄 전구체를 이용한 잉크소재를 개발한 바 있다. 사업단은 촉매 처리된 섬유 원단을 알루미늄 잉크에 넣고 전구체를 분해해 핵을 생성시켰다. 알루미늄 분자 핵을 중심으로 고전도성 필름이 만들어지고 이는 고전도성 알루미늄 섬유 소재가 된다.

전도성 섬유기술은 금속섬유기술과 금속코팅섬유로 두 가지가 있는데 한계가 존재했다. 금속섬유기술은 금속을 가늘게 뽑아 실처럼 만든 섬유로 전기 전도성은 좋으나 꺾이거나 휘어지면 쉽게 끊어지는 문제가 발생했다. 금속코팅섬유는 외력에도 내구성이 좋지만 진공증착기술같은 고가의 공정비용과 인체에 좋지 않은 니켈(Ni) 베이스 구조였다. 니켈은 인체 발암 가능성 물질이다.

이 같은 한계로 높은 내구성과 전기적 특성을 가지며 인체에 유해하지 않은 소재로 구성된 전도성 섬유소재 기술의 필요가 있었다.

한국 섬유산업연합회에 따르면 전도성 섬유소재를 핵심으로 하는 웨어러블 디바이스 산업의 세계시장은 지속적으로 성장해 2018년에 약 12억달러 규모로 예상된다. 웨어러블 섬유는 발열이나 냉각이 되는 기능성 군복, 의류형 헬스케어, 웨어러블 전자소자 등으로 활용될 수 있다.

사업단은 이 기술로 이혜문 재료연구소 책임연구원을 대표로 `알링크`라는 기업을 창업시켰다. 알링크는 알루미늄이 코팅된 전도성 섬유소재를 생산해 스마트폰 스타일러스 펜의 원료소재로 납품했다. 최근 진우섬유로 기술 이전했다.

알루미늄 잉크 기술을 필터에 활용하는 방법도 연구 중이다. 청소기나 공기청정기 필터에 알루미늄 잉크를 바르면 중금속을 빨아들이는 효과가 있어 시험 중이다.

이용배 연구성과실용화진흥원 기술사업화전문가단장은 “습식코팅 공정을 이용한 알루미늄 코팅기술은 공기정화기에 사용되는 일반 부직포 필터에 적용돼 에너지 소모량은 매우 낮으면서 초미세 먼지는 강력하게 제거할 수 있는 기능성 복합필터 제조에도 가능성을 보이고 있다”며 “현재는 섬유에 적용했지만 더 많은 곳에 사용될 수 있다”고 말했다.

송혜영기자 hybrid@etnews.com