강산가스 누출 감지시 색상 변화로 위험 알리는 신개념 컬러소재 개발

경북대학교 컬러재료융합소재연구실 김태경 교수 임승민 기자l승인2016.04.15l수정2016.04.15 10:10

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강산가스 누출 감지시 색상 변화로 위험 알리는 신개념 컬러소재 개발
경북대학교 컬러재료융합소재연구실 김태경 교수

‘색(Color)에는 힘이 있다.’ 우리들이 일상생활을 하며 얻게 되는 다양한 정보의 대부분은 눈을 통해 얻어지는 시각정보다. 그리고 그 가운데 ‘색깔’은 제각각 독특한 정보와 자극을 전달한다. 때문에 우리들은 ‘빨강은 위험’, ‘노랑은 경고’처럼 색깔만으로도 정보를 판별할 수 있으며, 컬러테라피와 같은 방식의 감정 변화까지도 느낄 수 있다.

“위험상황 초기 대응력 높일 수 있어”
경북대학교 공과대학 섬유시스템공학과의 김태경 교수는 섬유, 염료 및 색소, 융합재료 등의 분야에서 두드러진 연구 성과를 창출해내고 있는 연구자이다. 「고내구성 초고감도 강산감지기능 초소수성 색소의 합성과 특성」  외 80여 편의 논물을 전문 학술지에 게재했으며, ‘산성가스 감지용 모노아조계 염료’ 외 10여건의 특허가 등록되어 있다. 지난 2012년 한국섬유공학회 Fibers and Polymers 우수논문상을 수상했고, 2013년 산업통상자원부장관 표창, 2014년에는 한국염색가공학회 학술상을 수상한 바 있다. 

오랜 시간 섬유공학과 염료 및 색소 공학에 매진해 온 김태경 교수는 다양한 컬러재료의 융합과 그 활용성에 주목, 컬러재료융합소재연구실을 설립하고 연구를 이끌고 있다. 김 교수는 “최근 염산이나 불산 누출사고가 빈번히 발생하고 있습니다. 자칫 심각한 인명피해를 불러일으킬 수도 있는 이러한 가스 누출사고에서 가장 중요한 것은 적절한 초기 대응여부입니다. 이에 저희 연구실에서는 다양한 외부환경을 감지하여 색상이 바뀌는 색소를 연구하고 있습니다. 특히 극미량의 강산가스를 수초 내에 감지하여 색상이 변화하는 컬러소재를 개발, 이를 섬유에 적용하는 연구를 수행하고 있습니다”라고 밝혔다. 

현재 연구실에서 개발하고 있는 이 색소는 작업복에 염색되거나 프린팅 될 수 있으며, 가혹한 작업환경에서도 내구성이 우수하며, 성능의 저하가 거의 없는 것이 특징이다. 이에 더해 연구실에서는 강한 알칼리성 가스를 감지하는 색소도 개발하여 실험데이터를 확보하고 있으며, 강산과 강알칼리를 동시에 감지할 수 있는 고내구성 초고감도 의류 개발까지도 바라보고 있다. 이 기술은 이미 특허등록이 되어 있는 상태이며, 국내외 다양한 기술박람회에 소개되어 상용화를 위한 기업체로의 기술이전을 준비하고 있다.

우리의 삶을 더욱 안전하고 편리하게 바꿀 컬러재료 기술
김태경 교수는 “컬러를 활용하고 응용하는 기술은 그 활용범위가 폭넓고, 다양한 산업 분야에서 시너지 효과를 창출할 수 있다는 점에서 주요 미래기술 중 하나로 손꼽히고 있습니다. 특히 컬러재료의 물리·화학적 특성을 바탕으로 한 응용연구와 친환경 컬러소재 개발에 대한 연구가 전 세계적으로 활발히 전개되고 있는 상황입니다”라고 설명했다. 

김 교수는 컬러의 기본의 되는 광학을 비롯해 염료와 안료 등의 컬러재료, 이의 대상이 되는 텍스타일 소재를 광범위하게 연구하고 있으며, 인체시각특성의 분석을 통한 컬러측정시스템의 개발을 진행 중에 있다. 또한 폴리프로필렌 섬유나 아라미드 섬유와 같은 다양한 고기능성 슈퍼섬유에 적합한 염료 및 염색기술 개발, 석유화학에 의존하고 있는 합성염료에서 탈피해 친환경적인 고성능 고기능성 색소 발굴 및 새로운 반합성 생체염료의 개발, 친환경 매체인 초임계유체를 활용함으로써 환경오염을 근본적으로 차단할 수 있는 컬러레이션 기술, 미래 첨단 기술로 꼽히는 웨어러블 컴퓨터 및 스마트 텍스타일 기술의 기초기술로서 전도성 소재를 활용한 섬유응용기술의 개발에도 힘을 쏟고 있다. 

컬러 테크놀로지의 발전은 필연적으로 다양한 색상을 마주치며 살아갈 수밖에 없는 인류에게 있어 생활의 많은 부분을 변화시킬 수도 있는 중요한 요소이다. 컬러재료의 융합과 발굴, 응용연구를 통해 인간의 삶을 더욱 친환경적이고 편리하며, 안전하게 만들어가고자 하는 김태경 교수와 컬러재료융합소재연구실. 지금 이 순간에도 연구를 위해 땀방울을 흘리고 있는 이들의 노력이 값진 성과로 우리에게 돌아오기를 기대한다.

 

Exploiting a new conceptual color material indicating strong acidic gas leaking by color changing  

Prof. Kim, Tae-Kyung of the color resources convergence materials laboratory, Kyungpook National University
‘Color has power’. Most of information we get on the daily basis is visual information indeed. And, among them the color is transferring unique and different information and stimulation. Because of that, we figure out red is danger and yellow is warning like information we recognize and feel the emotional change like color therapy. 

“Dangerous situation can enhance the initial countermeasure”
Prof. Kim, Tae-Kyung of fiber system engineering department of Kyungpook National University is an outstanding researcher with great results in fiber, coloring, pigment and convergence materials fields. He published a thesis 「Synthetization and characterization of high-durability, super-sensitiveness strong acidic sensing and super-hydrophobic pigments」 and other 80 more in many professional academic journals and has about 10 patents including ‘Monoazo coloring for acidic gas censoring’. Last 2012, he got awarded an excellent thesis of Fibers and Polymers area by Korea Textile Engineering Institute and in 2013, he gained a minister citation of Ministry of Trade, Industry and Energy and an academic award from the Korea Society of Dyers and Finishers in 2014. For a long period of time, Prof. Kim, Tae-Kyung who has been studying for fiber engineering, coloring and pigment engineering set up the color resources convergence materials laboratory and has been leading the team so far. Prof. Kim revealed, “Recently, we see a lot of leakage accidents of hydrochloric acid or hydrofluoric acid very often. It can make some serious loss of lives and to prevent that happening, it is all about the initial countermeasure in that gas leakage accidents. So, our team is researching pigments that are changing with detecting various external environments. Especially, we made coloring pigment that can sense micro strong acidic gas within a few seconds and are now working on application to the fiber.”

Currently, the pigment that the lab is developing can be printed and colored in the uniforms and has a great durability under extreme working conditions and also there is almost zero-degradation as strong points. Moreover, they have some proven data to show the power to sense strong alkalinity gas as well and expect to manufacture high-durability and super-sensitiveness clothing to be able to sense strong acid and alkali at the same time. This technology already has a patent registration and is ready to transfer to a company for commercializing by being introduced to many domestic and foreign tech expos. 

Color materials technology to change a live safely and conveniently 
Prof. Kim, Tae-Kyung explained, “The technology using colors and applying to things has a wide range of utilizing and can make a great synergy in many industries, so it is one of major future technologies. Especially, application studying and eco-friendly color materials developing based on physical and chemical characteristics of coloring materials are activated in many other countries.” 

Prof. Kim has been working on optics that is a basis of color, dyes and pigments and textiles widely as well and developing the coloring measurement system by humane visualizing characteristic analysis. In addition, he is making appropriate coloring and dyeing skills to use to diverse high performance super fivers such as polypropylene fibers or aramid fibers and making some efforts to invent eco-friendly high quality and high performance pigments so as to get out of synthetic dyestuff depending on petro-chemistry in these days. Besides, he is concentrating on developing semi-synthetic bio-coloring materials, coloration technology to actually prevent the environmental pollution and fiber application technology utilizing conductible materials as a basic technology of wearable computer and smart textile technology, which is regarded as the future cutting-edge technology. 
The advance of the color technology is a critical factor to enable to change a lot of parts of a human lifestyle since humans have to see many different colors every day, inevitably. Prof. Kim, Tae-Kyung who is making an effort to change our lives more convenient and more eco-friendly throughout the convergence and discovering coloring materials and constant application study and his color resources convergence materials laboratory. Even at the moment, they are doing the best for that and we expect their time and energy would be back to us as a good consequence. 


임승민 기자  press0105@naver.com
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