[논문]재생 자원의 나노섬유 제조 : 녹말

이송민; 이창환; 김준성; 최형민; 김주용

[국내논문] 재생 자원의 나노섬유 제조 : 녹말
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이송민 (숭실대학교 유기신소재.파이버 공학과) , 이창환 (숭실대학교 유기신소재.파이버 공학과) , 김준성 (숭실대학교 유기신소재.파이버 공학과) , 최형민 (숭실대학교 유기신소재.파이버 공학과) , 김주용 (숭실대학교 유기신소재.파이버 공학과)

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문제 정의

본 연구에서는 각각 다른 종류의 용매를 이용하여 전기방사를 통해 환경친화적인 녹말을 웹 상태로 제조하였고 이때의 각각 녹말의 웹 상태의 차이에 대해 연구하였다.

제안 방법

직접판에는 (-)극을 연결하였다. 실험조건은 여러 번의 실험을 통해서 최적의 조건으로 결정된 전압 30kV, 방사 거리 15 cm, 팁의 직경은 0.51 mm로 고정시켰다. 그러나 전기방사 시 formic acid의 휘발성이 좋아 주사기 팁에 고화가 되어 방사에 지장을 주었기 때문에, 주기적으로 고화된 부분을 제거한 후 실험을 진행할 수 있었다.

대상 데이터

옥수수 녹말은 Sigma 사의 것을 구입하여 사용하였다. 용매는 두 가지를 사용하였는데, Dimethyl sulfoxide (DMSO, Fisons)/초선수 (90 : 10)와 Formic acid (개미산, Acros organics)를 사용하였다.
옥수수 녹말은 Sigma 사의 것을 구입하여 사용하였다. 용매는 두 가지를 사용하였는데, Dimethyl sulfoxide (DMSO, Fisons)/초선수 (90 : 10)와 Formic acid (개미산, Acros organics)를 사용하였다. 시료의 농도는 DMSO와 초선수에 녹말을 8 wt.
이는 같은 점도를 갖기 위한 농도 차이라고 볼 수 있다. 고전압발생 장치 (Hign voltage power supply, Matsusada)을 사용하였으며, 노즐은 0.51 mm를 사용하였고, 전압은 30 kV로 고정하였다. 얻은 웹의 형태와 분포는 주사전자현미경(Scanning electron microscopy, (JEOL, JSM-6360))을 통하여 확인 할 수 있었다.

성능/효과

DMSO/초선수 (90 : 10)에 녹말을 8 wt.%로 24시간 동안 가열 교반기를 이용하여 완전히 녹인 후, 전기방사를 시행하였는데, 노즐에서 웹이 방사되는 것은 확인할 수 있었지만, 방사시간 3분이 지나기도 전에 웹의 가운데 부분이 젖는 것을 확인할 수 있었다. 여러 번 반복 실험에도 같은 결과를 얻을 수 있었는데, 이는 용액의 농도가 적절치 못하여 젖는 것이 아니라, DMSO와 초선 수의 휘발성 문제였던 것으로 판단되었고, 전기방사를 하기에 적합한 용매가 아니라는 것을 알 수 있었다.
%로 24시간 동안 가열 교반기를 이용하여 완전히 녹인 후, 전기방사를 시행하였는데, 노즐에서 웹이 방사되는 것은 확인할 수 있었지만, 방사시간 3분이 지나기도 전에 웹의 가운데 부분이 젖는 것을 확인할 수 있었다. 여러 번 반복 실험에도 같은 결과를 얻을 수 있었는데, 이는 용액의 농도가 적절치 못하여 젖는 것이 아니라, DMSO와 초선 수의 휘발성 문제였던 것으로 판단되었고, 전기방사를 하기에 적합한 용매가 아니라는 것을 알 수 있었다. 그래서 Formic acid 에 녹말을 DMSO/초선수와 같은 농도인 8 wt.
이 실험을 통해서 용매에 따라 다르게 나온 결과 즉, 웹의 상태를 확인할 수 있었고, 녹말의 경우 DMSO/초선수 (90 : 10)를 이용하여 얻은 웹은 용매의 휘발성 문제로 섬유상태로 얻기보다는, 격자무늬의 웹을 얻을 수 있었고, Formic acid의 경우 는 나노 크기의 섬유상을 얻을 수 있었다. 현재 천연고분자 물질로서 녹말은 생분해성이 뛰어나므로, 그 응용범위가 넓을 것으로 예상되며, 더 많은 연구의 필요성이 요구되어진다.

후속연구

웹을 얻을 수 있었고, Formic acid의 경우 는 나노 크기의 섬유상을 얻을 수 있었다. 현재 천연고분자 물질로서 녹말은 생분해성이 뛰어나므로, 그 응용범위가 넓을 것으로 예상되며, 더 많은 연구의 필요성이 요구되어진다.

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