전남대, 고기능성 방수·통음 나노섬유 ‘멤브레인’ 개발

[헤럴드경제(광주)=서인주 기자] 전남대학교 연구팀이 우수한 방수와 통음 기능을 가진 나노섬유 ‘멤브레인’을 개발했다.

전남대 고분자융합소재공학부 김융암. 이두진 교수(이상 공동교신저자)와 윤병욱 박사과정생(1저자) 등은 ㈜아모그린텍 김찬 박사(공동저자)와의 공동연구를 통해 방수/방진 최고등급인 IP68 등급을 만족하는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 기반 나노섬유 멤브레인을 개발했다. 이 섬유는 전자기기 내에 탑재했을 때의 높은 방수 특성과 통음 특성을 가진다.

공동 연구팀은 PVDF 물질을 독특한 전기방사법과 칼렌더링 공정을 통해 나노섬유 멤브레인을 제조했다. 제조한 멤브레인은 기존 멤브레인 소재보다 향상된 초소수성과 3배 이상 빠른 압력 평형을 달성했다.

연구팀은 해당 섬유를 활용했을 때 사람이 들을 수 있는 가청주파수 대부분의 영역에서 음향 손실이 거의 발생하지 않음을 확인했다. 또 방수성과 통음 특성에 대한 이론적 모델을 제시하여 고기능성 방수, 통음 멤브레인 성능의 신뢰성을 높였다.

멤브레인 소재는 주로 모바일 기기에 탑재되는데, 외부의 수분, 먼지와 같은 오염 물질의 침투를 막고, 기기 내·외부 빠른 압력 평형을 통해 내부 센서, 부품들을 보호하는 동시에 마이크와 스피커로부터의 소리를 잘 전달해야 한다.

기존 멤브레인은 낮은 소수성과 적은 미세기공, 높은 에너지 소산 특성을 가져 오염 물질의 침투 방지와 빠른 압력 평형 달성이 어렵고, 음향 품질의 왜곡 문제가 큰 문제점으로 지적돼 왔다.

연구팀의 고기능성 방수·통음 나노 멤브레인은 최근 소형화와 집적화 추세를 보이는 휴대폰, 스마트워치 등 휴대용 전자기기에서는 물론 자동차, 가전제품 등 음향 성능이 필요한 분야에서 다양하게 활용될 것으로 기대를 모은다.

연구 논문은 미국화학학회(ACS)가 발행하는 재료공학 분야 상위 10% 이내 국제학술지인 ‘ACS nano(영향력 지수 15.8)’에 8월 20일자 발표됐다. 이 연구는 본 연구는 산업통상자원부가 후원하는 World Class Plus Program의 지원을 받아 수행됐다.

이두진 교수는 “본 공동연구를 통하여 ㈜아모그린텍에서 개발한 PVDF 기반 나노섬유 멤브레인 소재의 탁월성과 우수성을 입증했고, 활발한 공동연구를 통하여 나노 멤브레인 소재가 갖는 우수한 방수 특성과 통음 특성을 이론적으로 밝혀냈다. 앞으로도 나노섬유 멤브레인의 활용도를 더욱 높일 수 있을 것으로 기대한다.”라고 설명했다.