오징어에서 영감 얻었다…신개념 방한의류 만들 소재 개발

오징어 피부색 변화에 착안한 온도 조절 원단이 개발됐다. f9photos/게티이미지뱅크 제공.

오징어에서 힌트를 얻어 보온성, 통기성, 세탁성을 두루 갖춘 원단이 개발됐다. 온도 조절이 가능한 방한 의류를 제작할 때 응용할 수 있을 것으로 기대된다. 

알론 A. 고로데츠키 미국 어바인 캘리포니아대 화학·생체분자공학과 교수 연구팀은 오징어 피부가 역동적으로 색을 바꾼다는 점에 착안해 열을 조절할 수 있는 천을 개발했다고 1일 국제학술지 ‘APL 바이오엔지니어링’에 발표했다. 

오징어 피부는 빛을 조절하고 색과 패턴을 변화시킬 수 있는 여러 층으로 구성돼 있다. 이 중 일부 층에는 ‘색소체’라는 소기관이 포함돼 있다. 색소체는 확장 및 수축이 일어나 피부가 가시광선을 투과·반사하는 정도를 조절해 피부색을 바꾼다. 

연구팀은 가시광선을 조절하는 대신 적외선 스펙트럼을 조절할 수 있는 소재 제작 기술을 설계했다. 사람은 몸이 뜨거워지면 열 일부를 눈에 보이지 않는 ‘적외선 복사’ 형태로 방출한다. 

적외선 복사는 열화상 카메라에 활용된다. 열화상 카메라는 적외선 복사를 감지해 전기 신호로 변환한다. 열화상 카메라처럼 의류가 적외선 복사의 방출 정도를 조절할 수 있으면 온도 조절 기능이 있는 의류를 만들 수 있다. 

연구팀이 개발한 원단 소재는 '구리 섬'으로 덮인 폴리머로 구성된다. 구리 섬은 구리 박막을 폴리머에 증착시킬 때 구리 원자가 응집해 섬처럼 형성된 상태를 의미한다. 구리 섬을 적용한 폴리머 소재를 늘리면 구리 섬이 분리되면서 적외선 투과 및 반사 조절이 일어난다. 

연구팀은 해당 폴리머에 얇은 필름을 더해 세탁이 가능하도록 만들었다. 통기성을 높이기 위해 구멍을 만드는 천공 작업을 진행했다. 이렇게 만든 원단은 면직물과 유사한 수준의 공기 및 수증기 투과성을 보였다. 

연구팀은 푸리에 변환 적외선 분광법을 사용해 연구팀이 만든 복합 소재의 적외선 조절 및 열 조절 능력을 테스트했다. 그 결과 박막층, 천공, 직물 통합 등의 작업을 거쳤음에도 불구하고 열 조절 성능이 우수했다.   

고로데츠키 교수는 “이번에 개발한 첨단 복합 소재는 스키복, 보온 양말, 단열 장갑, 겨울 모자 등의 방한 의류에 적용할 수 있을 것”이라며 ”통기성, 세탁성, 원단 호환성을 갖춘 소재를 만드는 연구팀의 제조 공정 기술은 세탁 가능한 유기 전자제품, 신축성 전자 섬유, 에너지 하베스팅 소재 등 웨어러블에도 적용할 수 있다”고 설명했다. 

<참고 자료>
doi.org/10.1063/5.0169558

[문세영 기자 moon09@donga.com]