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작성자 심봤다
작성일 2007-07-14 (토) 16:36
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IP: 221.xxx.218
[사이언스타임즈]종이의신소재로의 응용분야확대
종이의 신소재로의 응용분야 확대
종이의 역사는 기원전 2500년경 이집트 나일강가에서 자라던 갈대 모양의 파피루스로 만든 파피루스 용지로 거슬러 올라간다. 지금까지 주로 포장지, 인쇄지 및 티슈 등에 사용되던 종이가 최근에는 전자소재, 센서소재, 바이오소재 등 다양한 신소재로 사용하기 위해 활발한 연구개발이 추진되고 있다. 특히, 전자 종이는 2005년부터 활발하게 연구개발이 진행되어 최근에는 실용화가 추진되고 있으며 가장 최근에는 말하는 디지털 종이 및 바이오 종이에 이르기까지 그 응용 가능 분야는 갈수록 확대되고 있다. 앞으로 종이를 이용하여 고기능 특성이 있는 신소재 개발이 계속하여 이루어질 것으로 기대되고 있다.



▶ 말하는 디지털 종이

미드 스웨덴대(the Mid Sweden University)의 임산 산업연구프로그램인 섬유과학 통신 네트워크(FSCN : Fiber Science and Communication Network)는 현재 컴퓨터와 통신할 수 있는“페이퍼포(Paper Four)”제품을 개발하고 있다. 이 기술은 종이를 디지털 세계에 통합시키고 있다. 커다란 간판 및 가게의 디스플레이는 이미 견본으로 존재한다. 단지 디스플레이 된 다양한 부분에 손을 대기만 하면 해당 인쇄 부분에 관련된 정보를 들을 수 있다. 통합연구 프로젝트 미디어 기술 프로젝트 책임자인 미카엘 크릭슨(Mikael Gulliksson)은“우리는 종이를 인쇄된 그래픽 코드 및 압력에 민감하도록 개발된 전자 전도성 잉크에 결합하였다. 이를 통해 디지털 정보가 종이에 내재하게 되며 종이에 손을 대면 인쇄된 스피커를 통해 말하듯 흘러나온다.”라고 말한다.

이런 신기술은 광고에서부터 관광지의 관광정보에 이르기까지 다양한 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 대형 디스플레이 간판은 새로운 여행 목적지를 상품화하는 데 있어서 사람들이 어떻게 광고 세계속으로 들어갈 수 있게 하는지를 보여주는 데 이미 사용되고 있다. 사람이 그림이나 글자를 건드리면 그 사람은 시청각적으로 광고 정보를 듣게 된다. 이 광고방식은 평평한 광고 표면을 보이는 대신 사람들이 메시지에 직접 반응하는 등 참여도를 높인다. 이 기술은 광고 캠페인,마케팅 및 이벤트에 응용될 수 있으며 가게의 상품 전시에도 사용될 수도 있다.

이와 같은 기술은 음악 디스플레이 간판에도 사용되어 왔다. 살짝 기운 널빤지의 지면 위에 음악앨범 사진을 붙이고 일반 사운드 시스템에서와 같이 앨범의 앞면을 건드리면 종이를 통해 흘러나오는 샘플 음악을 들을 수 있다. 보드는 시판될 새로운 레코드가 나오면 곧바로 쉽게 대체될 수 있다. 이 새로운 디스플레이 기술은 경제적일 뿐만 아니라 이미지, 소리 그리고 공간을 새로우면서도 재활용이 가능한 친환경적인 방법으로 결합시킬 수 있다(관련 동영상 : http://mkv.itm.miun.se/projekt/paperfour/).

이 프로젝트에 포함된 세 개의 연구팀에는 재료, 물리, 미디어, 통신과학 및 전자공학 분야의 과학자들이 참여하고 있다. 페이퍼포(Paper Four)는 중부 스웨덴 지역에 있는 종이 산업과 협력하는 연구 프로젝트로서 제품과 서비스를 상업화하기 위해 완전히 새로운, 종이를 기반으로 하는 플랫폼을 개발하는 것이 목표이다.

▶ 바이오활성 종이

기존 종이기술에 다양한 기술을 융합시켜 바이오산업에 응용하는 연구개발기술이 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 최근 북부유럽에서는 가장 큰 연구조직인 핀란드의 VTT기술연구센터의 지도 하에 인쇄기술을 기반으로 하여 바이오활성 종이제품을 경제적으로 대량 생산할 수 있는 기술이 개발되고 있다. 이 연구목표는 환경 알레르기 항원을 나타내거나 혹은 자동차나 가정으로부터 환경 알레르기 항원를 제거할 목적으로 필터와 같은 새로운 제품 개발을 위한 기본 개념을 창조해내는 것이다. 이들은 수영장 혹은 음료수 내의 알레르기 항원을 검사하기 위한 시험종이 표시자로도 사용될 수 있다. 어쩌면 5년 이내에 이를 활용한 간단한 응용제품을 시장에서 만나 볼 수도 있을 것이다.

바이오활성 종이는 효소나 항체과 같이 바이오 분자들의 선택적인 반응들에 기반을 둔 기능성이 있는 제품이다. 바이오활성 종이의 응용분야는 매우 다양하여 필터, 음식물 포장재 혹은 개인 건강 진단기에 부착된 지표나 감지기 등에 응용될 수 있으며 가격에 있어서도 현재 사용되는 것에 비해 훨씬 더 경제적이다. 한편, 인쇄 정보에 응용하기 위한 종이의 경쟁력은 지속가능한 발전이라는 점에서 중요한 생분해 특성 여부에 달려있다.

이 연구프로젝트는 정보 섬유 기반 제품을 경제적으로 생산하기 위한 기본지식과 관련 기술 개발을 위해 올해 봄에 시작되었다. 이 프로젝트의 목표는 재료로서의 종이를 사용하고 개발하면서 동시에 종이산업에서의 새로운 비즈니스를 창출하고 현재 상태를 더욱 강화시키는 데 있다. 이 연구는 임산 및 바이오산업지식을 활용하게 되며 이 두 산업분야에서 새로운 제품을 개발할 수 있는 잠재성을 도출해 낼 것으로 기대된다.

▶ 차세대 디스플레이 전자 종이 기술 개발 동향

미국의 이잉크(E Ink)사가 전기영동형 마이크로 캡슐을 이용한 전자 종이 시제품을 개발한 이래, 전자 종이는 새로운 형태의 디스플레이로서 신규 응용 분야를 창출할 수 있는 미래유망 기술로 기대를 모아 왔다. 기존 플렉시블 일렉트로닉스가 지향하는 구부릴 수 있으며 어느 위치에나 장착 가능한 플렉시블 디스플레이의 영역과 함께 종래의 종이 매체가 갖는 편의성과 친숙성을 그대로 승계할 수있다는 특징 때문에 최근 수년간 활발한 연구가 이루어져 왔다. 개발에 참여하고 있는 각 업체들도 LCD 등과 같은 기존의 디스플레이와 경쟁하는 형태가 아닌, 종이를 대체하는 개념으로 접근한다면 실용화를 위한 장벽을 크게 낮출 수 있을 것으로 보고 있다.

2006년 초반, 브릿지스톤과 히타치제작소는 전자분류체라는 독자적인 재료를 이용하는 전자 종이를 개발하고, 이를 실제 광고 표시 단말기에 적용하여 시연하는 실증 실험을 진행하였다. 이 방식은 공기 중에서 입자를 이동시키는 방식이기 때문에 응답 속도가 매우 빠른 것이 특징이다. 또한, 브릿지스톤은 4,096색의 표시가 가능한 컬러 전자 종이를 전시하기도 하였다. 한편, 세이코엡슨도 7.1인치 크기의 397ppi 전자 종이를 개발한 바 있다.

미국의 E Ink사는 지금까지의 전자 종이보다 동작 속도는 두 배가 빠르고 밝기는 20%가 향상된 전자 종이 비즈플랙스 ‘Vizplex’를 개발했다고 밝혔다. 계조 표현도 종래의 2비트에서 3비트로 향상되었다. 또한, E Ink사와 대만의 프라임 뷰인터내셔널(PVI : Prime View International)사는 공급 가능한 TFT 모듈 크기를 1.9인치, 5인치, 6인치, 8인치, 9.7인치형으로 확장하여 발표하였다. 이 전자 종이 제품의 양산 출하는 2007년 여름으로 예정되어 있다. 이번에 발표된 신형 전자 종이는 휴대전화기, MP3 플레이어, 스마트폰, 전자 사전,타블렛 PC 등에 적용될 수 있다. 화면 표시 절환 시간은 종래에는 1,200ms였지만 이번에는 740ms로 향상되었다. 모노크로 방식의 최소 절환 시간도 500ms에서 260ms로 향상되었다. 반사율은 종래의 32~35%에서 40%로, 계조 표현도 2비트 4계조에서 3비트 8계조로 향상되었다.

최근의 주목할만한 트렌드 변화는 전자 종이를 네트워크 환경과 함께 이용하려는 시도이다. 일본의 소프트뱅크 텔레콤은 지난 2월 공중 무선 랜에 접속할 수 있는 전자 종이를 개발했다고 밝혔다. 이러한 시도는 히타치의 전자 종이 기술과 소프트뱅크 텔레콤의 무선 랜 인증 기술을 접목한 것이며,공공장소에 설치된 전자 종이 단말기가 자동으로 무선 랜에 접속하여 표시 정보를 정기적으로 바꿀 수 있도록 하고 있다. 이는 네트워크 서비스와 전자 종이의 융합 기술로서 주목할 만하다.

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종이는 목재 혹은 비목재의 천연자원을 이용하여 만들어지므로 친환경 특성이 우수하다. 현재까지 주로 인쇄나 포장 등에 사용되어 오던 종이는 IT, BT, ET의 발전과 함께 이들에 사용되는 기존소재를 대체하거나 융합되어 사용되기 시작하였으며 최근에는 고기능 특성을 부가하여 새로운 신소재 용도로의 개척도 이루어지고 있다. 이제 종이가 전기전자 기술에 응용되는 것은 그리 새로운 기술소개가 아니며 바이오센서 등 바이오 기술에도 많은 응용이 이루어지고 있다. 종이를 이용한 친환경 특성의 첨단신소재를 이용하여 항공기, 우주선, 전자부품, 로봇 등이 제조될 가능성도 기대할 수 있다.



/한국과학기술정보연구원, Techno Leaders' Digest (TLD)  
 
 

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