과학 기술 발전으로 일상 생활의 청결과 편안함에 대한 요구가 증가하고 있습니다. 섬유도 예외는 아닙니다.
그러나 기존의 항균 및 탈취 가공 섬유는 모두 안전하고 기능적이지만 생산 공정의 효율성과 효과가 우선시되고 있어, 사용되는 화학 약품의 환경 영향, 시간 경과에 따른 기능 저하 및 폐기 시의 환경 오염과 같은 문제가 있었습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 Murata과 Teijin Frontier가 공동으로 출시한 PIECLEX Co., Ltd.,는 완전히 새로운 개념의 "Stretch-driven Antibacterial; 스트레치 구동 항균"을 가진 혁신적인 섬유 "PIECLEX"를 개발했습니다.
PIECLEX는 기존 직물과는 다른 독특한 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 아이디어의 참신함으로 인해 개발 및 제품화 단계에서 많은 어려움을 겪었습니다.
이번 「테크니컬 코멘터리」에서는 생제작·개발팀 담당의 시오미 씨와 상품 개발·평가 담당 타쿠미 씨를 초대해, PIECLEX의 강점과 개발 이유, 그리고 그 제품화 과정에서의 알려지지 않은 개발 스토리에 대해 이야기합니다.
PIECLEX를 개발하게 된 이유
❓PIECLEX는 전기를 생산하는 직물로 만든 특수 제품입니다. 전자 부품 메이커인 무라타가 어떻게 직물을 개발하게 되었는지?
그리고 시오미씨와 타쿠미씨가 어떻게 그 개발에 참여하게 되었는지 말씀해 주십시오.
❗ Murata는 이전부터 폴리락트산의 압전 효과에 주력해 왔으며, 압전 필름 센서 「피코리프」의 상용화에 성공해, 이후 나사형 센서의 개발에 착수했습니다. 그 당시 웨어러블도 붐을 일으켰기 때문에 많은 전기적 특성 데이터를 가지고 많은 고객에게 접근했습니다. 하지만 어떤 거래도 성사시킬 수 없었습니다. 그러던 어느 날, 우리 팀원 중 한 명이 양말 제조업체를 방문했습니다.
거기서 "양말 제조에서 가장 큰 골칫거리는 박테리아"라는 이야기를 들었다고 합니다. 여기서 "센서에서 전극을 모두 제거하고 직물을 만드는 실만 남기면 전기의 영향으로 박테리아가 죽을 수 있을까?"라는 아이디어를 떠올렸고, 이는 우리가 PIECLEX 개발을 시작할 수 있는 기회가 되었습니다.
덧붙여서 PIECLEX에 의해 생성 된 전압은 수 볼트에서 대략 수십 볼트까지 다양한데, 이는 인간이 인식하지 못하는 수준입니다.
약 3,000V에 달하는 정전기에 비하면 이것은 극히 적은 양의 에너지입니다. 그러나, 그 전기는 미생물의 생육을 억제하기에 충분한 전기로 항균 효과를 발휘할 수 있습니다.
| PIECLEX |
| 수 볼트에서 수십 볼트까지 |
| 정전기 | |
| 1,000V | 전혀 느낄 수 없는 레벨 |
| 2,000V | 약간 느껴지는 레벨 |
| 3,000V | 따가움을 느끼는 레벨 |
PIECLEX의 강점
❓ 항균 및 탈취 효과가 있다고 주장하는 많은 제품이 있습니다. 타 제품들과 비교해 PIECLEX의 장점에 대해 알려주십시오.
❗ PIECLEX에는 두 가지 주요 장점이 있습니다. 첫 번째는 반영구적으로 지속되는 항균 효과입니다. 일부 재료는 적용된 응력에 반응하여 전압을 생성하는 것으로 알려져 있습니다. 이것을 "압전 효과"라고 합니다. PIECLEX는 섬유가 늘어나거나 수축 될 때 발생하는 압전 효과에 의해 생성 된 전력으로 항균 및 탈취 특성을 실현하는 섬유입니다. 세탁이나 및 노화로 인해 성능이 저하될 수 있는 화학 약품을 사용한 항균 처리와 달리 압전 효과는 반복적인 세탁에도 효과가 떨어지지 않기 때문에 항균 및 탈취 효과가 반영구적으로 유지됩니다.
PIECLEX의 또 다른 장점은 자연 환경 친화적이라는 것입니다. 우선, 기존의 항균 제품에 자주 사용되는 화학 약품이 사용되지 않으므로 환경에 미치는 부정적인 영향이 적습니다. 또한 압전은 세라믹 소재를 연상케 하지만 PIECLEX는 식물 유래 생분해성 플라스틱인 "폴리락트산(PLA)"으로 만들어집니다. 따라서 PIECLEX는 토양에 묻힐 때, 박테리아와 미생물에 의해 생분해 됩니다.
이 생분해성에 관해서는 퇴비화 테스트를 통해 약 4개월 반 만에 70%에서 80%까지 분해될 수 있음이 확인되었습니다. 마지막으로, PIECLEX는 매우 빠르게 자연으로 다시 순환 될 수 있기 때문에 CO₂ 배출로 악명 높은 소각이 필요하지 않습니다.
이와 같이, PIECLEX는 우수한 항균 및 탈취 특성을 가지며, 환경 친화적이며, 재활용성이 우수하고, CO₂를 발생시키지 않는 고기능성 섬유 소재입니다.
PIECLEX 개발의 과제
❓ PIECLEX를 개발하는 데 있어서 어려운 점은 없었나요? 전자부품업체와 섬유업계의 가치관 차이, 움직여서 발전하는 섬유라는 참신한 기능 평가 방법 등 전자부품 개발과는 다른 점에서 발생한 문제점에 대해 말씀해 주십시오.
❗ 여러가지 문제가 있었지만, 가장 곤란한 문제는 섬유로 만든 '원단'이라는 제품의 평가가 문제였습니다.
무라타가 전문으로 하는 전자부품과 달리 사용자나 계절에 따라서도 변화하는 촉감이나 감촉이 평가 대상이 되기 때문에 수치 데이터에 의한 검증만으로는 불충분했습니다.이 때문에 많은 샘플을 만들어 사람이 얻는 감각과 수치 데이터를 꼼꼼히 평가한다는 검증 작업이 필요했습니다.
또한 움직이면서 발생하는 전기의 양을 어떻게 측정하느냐 하는 것도 문제였습니다. 기존 항균성 평가는 주로 섬유가 멈춰 있는 상태를 대상으로 하며, '움직임으로써 항균하는 섬유'의 평가 방법이 아닙니다. 그렇기 때문에 자체 평가가 필요한 상황이었으나 검사 장치가 없어 검사 장치부터 자체 개발해야 했습니다.
하지만 다양한 소재로 제품을 만들기 위해 수년간의 노력을 통해 축적된 Murata의 노하우가 큰 힘이 되었습니다. 다양한 재료를 취급해 온 사내 부문의 협력을 얻어, 특정 지그를 기반으로 테스트 장비를 개발하고 테스트 방법을 성공적으로 확립했습니다. 이에 따라 Murata는 전기적 특성과 항균 기능을 평가하고 Teijin Frontier는 천 소재의 색상 및 촉감 평가를 담당하는 협업 시스템이 구축되어, PIECLEX를 만들어 낼 수 있었습니다.
Summary
이번 시간에는 PIECLEX라는 섬유를 기술적 측면에서 해설했습니다.이번 제품화는 무라타의 축적된 기술과 노하우, 사내에서의 협력 체제가 큰 원동력이 되어 실현될 수 있었습니다. 다음 시간에는 제품으로서의 PIECLEX의 가능성이나 미래 전망, 환경 문제에의 무라타의 자세 등, 한 걸음 더 나아가 PIECLEX의 다른 면모를 더 깊이 살펴보겠습니다.
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[Murata x Product] 전기를 생산하는 광섬유 "PIECLEX" 개발의 비하인드 스토리 ② 애플리케이션 및 전망 (tistory.com)
[Murata x Product] 전기를 생산하는 광섬유 "PIECLEX" 개발의 비하인드 스토리 ② 애플리케이션 및 전망
전 시간에는 PIECLEX의 생산 및 개발을 담당하는 팀을 담당하는 시오미씨와 제품 개발과 평가를 담당하는 타쿠미씨를 인터뷰하고, 압전성의 메커니즘이나 PIECLEX의 강점, 개발 이유, 상용화의 어려
koreamuratablog.tistory.com
※그림 및 영상 출처 : 무라타 웹사이트
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<About Murata>
Murata Manufacturing Co., Ltd.는 무라타 제작소는 세라믹을 기반으로 전자부품의 개발・생산・판매를 하고 있으며 세계적인 통합전자부품 기업입니다. 독자적인 개발 및 재료 개발, 프로세스 개발, 상품 설계, 생산 기술들을 서포트하는 소프트웨어나 분석 · 평가등의 기술 기반으로 독창적인 제품을 창출해 일렉트로닉스 사회의 발전에 기여해 갈 것입니다.
