1. 서론
유해환경 정화용 초극세 섬유집합체 제조 및 응용 기술 개발 개요
현대사회에서는 인체에 유해한 각종 물질을 여과·분리·차단하기 위한 관련제품이 다양한 산업분야에서 요구되고 있다. 초극세 섬유집합체를 사용한 부직포의 제조 및 제품화 기술 등에 대한 개발이 이뤄지고 있는 것 역시 이와 같은 이유다. 초극세 섬유집합체의 대표적인 용도로는 공기정화 필터, 마스크 등의 제품을 꼽을 수 있으며, 해당 제품 개발에는 초극세섬유의 제조 기술, 극세 부직포 제조 및 제품화 기술 등이 요구된다. 따라서 진입장벽이 높고 시장의 수요가 증가하는 유해환경 정화용 초극세 섬유집합체에 대한 기술개발과 동시에 소재 및 제품개발과 관련된 국제표준 개발이 필요하다.
이러한 극세섬유의 제조에는 (1)단성분 방사, (2)다성분 방사(복합방사), (3)부직포 방사, (4)에어제트 방사, (5)플래시 방사 등과 (6)전기방사 등이 주로 사용된다.
2. 현재 표준 트렌드 현황
2-1. R&D 관련 표준 동향
초극세섬유의 경우 일반섬유와 소재 등이 유사하며 섬유의 굵기가 상대적으로 가늘다는 특성을 갖고 있는 까닭에 특별히 초극세섬유와 관련된 표준이 개발돼있지는 않다. 다만 초극세섬유를 이용해 제작된 섬유부직포의 제조 및 특성관련 표준은 ISO TC38(Textile)에서 국제표준을 개발하고 있으며 관련된 표준을 정리하면 <표 1>과 같다. 또한 필터용 제품의 성능등에 대한 표준은 ISO TC 142(Cleaning equipment for air and other gases)에서 개발하고 있다.
2-2. 기술개발에 도움이 되는 주요 표준
부직포 및 마스크 소재의 기술개발 시 적용가능한 주요 표준은 <표 2>와 같다.
3. 미래표준 트렌드 전망
공기 정화용 필터 및 마스크용 필터의 기술개발과 관련해 표준화에 대한 니즈가 높은 평가기술은 다음과 같다.
① 에어필터
공기 정화용 에어필터에서는 현재 나노 유리섬유를 응용한 제품이 주를 이루고 있으며 대부분 수입에 의존하고 있다. 이에 기술개발을 통한 수입대체가 시급한데, 외국에서는 유리섬유의 단점을 극복하기 위한 나노소재 및 ePTFE등을 활용한 고성능 필터개발을 진행하고 있으며 아래와 같은 기술들의 개발이 요구되고 있다.
- Nano fiber spinning을 이용한 HEPA, ULPA필터 제조기술
- Glass fiber wet laid 제조기술
- Meltblown nano fiber spinning 기술
- ePTFE 멤브레인 복합 고성능필터 제조기술
에어필터의 소재(부직포)관련 기본 물성은 ISO TC 38, 성능과 관련된 표준은 ISO TC 142에서 개발을 진행하고 있으며 최근에는 ISO TC 142가 IEC와 공동으로 가정용 공기청정기 등에 대한 표준(IEC/AWI 63086-2-1~6)이 개발이 진행 중으로 향후 표준개발 시 이러한 공동표준 개발을 고려할 필요가 있다.
② 마스크용 필터
마스크용 필터 중 고성능 시장은 대부분 수입에 의존하고 있으므로 국산화 기술개발이 필요한 부분이며 아래와 같은 부분의 개발이 필요하다.
- 밀도구배 마스크 필터 media 제조기술
- 마스크 필터 하우징 설계 및 성형기술
- 안면부 여과식 고성능 마스크 필터 제조기술
- 직결식 고성능 마스크 필터 제조기술
마스크용 필터의 경우 대부분 각 국가에서 자체적인 기준을 마련해 제품의 품질 및 신뢰성을 평가하고 있으므로 이러한 표준에 적합한 제품의 개발이 중요하다. 특히 코로나 초기에 나노섬유 필터로 제조한 마스크 제품의 경우 관련 표준의 부재로 인한 신뢰성 확보 문제로 인해 시장진입이 불가능해진 사례에 비춰봤을 때, 새로운 기술개발을 통한 제품화 단계에서 신제품의 성능 및 안전성을 객관적으로 평가할 수 있는 표준을 동시에 개발할 필요가 있을 것으로 보인다.
4. 맺음말
극세사 섬유집합체를 이용한 유해환경 정화용 제품의 경우 환경오염의 증가에 따라 그 중요성이 더욱 더 증가하고 있으며, 정부정책에 따른 영향을 많이 받는 산업이다. 실제로 선진국으로 갈수록 삶의 질에 대한 관심이 증가함에 따라 환경에 대한 규제가 높아지고 있는 실정이며, 우리나라도 정부의 규제가 강화되고 있다. 특히 코로나 등으로 인한 국민들의 개인 위생 및 환경에 대한 관심이 지속적으로 높아지고 있어 향후 지속적인 성장이 예상되고 있는 산업분야라고 생각된다.
하지만 핵심 소재의 해외 의존도가 높은 편이기 때문에 이를 줄이기 위해 우리나라에서도 끊임없는 기술 개발을 통해 국산화율을 높이며 또한 시장을 확대해 나가야 한다. 이러한 기술개발 및 해외 시장 확대를 위해서는 국내 및 해외 표준에 적합한 제품을 개발할 필요가 있다. 추가적으로 국내에서 개발된 기술이나 제품의 국제표준화를 통해 시장진입 장벽을 낮추고 국산 소재의 신뢰도 향상에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.