안녕하세요 LG CNS 기자단 설혜임입니다.

여러분, 캡슐 하나만 먹어도 끼니가 해결되면 좋겠다고 생각해 보신 적 있으신가요? 어릴 때 보던 SF만화영화에 이런 모습이 자주 등장했는데요. 더 이상 캡슐은 공상영화에만 나오는 미래과학기술이 아닙니다. 실제 우리 생활의 다양한 분야를 넘나들며 무궁무진한 개발이 이루어지고 있다고 하는데요.

지금부터 함께 알아보시죠!

왜 캡슐 기술이 주목 받는가?

캡슐(Capsule)은 단단한 구조물을 형성하는 외벽물질인 벽재 물질이 고체, 액체 또는 기체로 되어있는 미세한 내부물질인 심물질을 보호하는 구조로 되어있는 입자상 물질을 말합니다. 우리가 흔히 알고 있는 캡슐 알약을 보시면 내부의 가루약을 젤라틴으로 된 캡슐이 둘러싸고 있는 모습을 보실 수 있는데요.

캡슐은 가루약의 냄새나 맛이 역할 때 또는 체내에 흡수되는데 시간차가 발생하는 두 가지 이상의 물질이 섞인 경우에 주로 사용됩니다. 지나치게 쓴 맛이 강하거나 천천히 흡수될 필요가 있는 경우 캡슐을 통해 보호하는 것이죠.

이처럼 캡슐은 내부의 물질을 보호하고 냄새나 촉감을 느끼지 못하도록 할 뿐만 아니라, 외부로 방출되는 시기와 속도를 조절할 수 있는데요. 그렇기 때문에 캡슐은 의학, 섬유산업, 화장품 등 다양한 분야를 걸쳐 그 영역이 확장되고 있습니다.

눈에 보이지 않을 만큼 매우 작은 ‘마이크로 캡슐’

‘장까지 살아서 가는 유산균!’ 한 번쯤 들어보신 적 있으시죠? 유산균이 강한 위산을 뚫고 장까지 도달하면 비로소 면역력이 키워진다고 하는데요. 과연 어떻게 그것이 가능할까요? 해법은 바로 마이크로 캡슐에 있습니다.

마이크로 캡슐(Microcapsule)은 통상 수백 µm(마이크로미터)로부터 1 µm(백만분의 1미터) 정도의 불안정한 입자상 물질을 열, 빛, 습기 등 외부 환경으로부터 보호하고, 그것이 적절한 장소에서 방출되어 효능을 발휘하게 합니다.

눈에 보이지 않을 만큼 매우 작아 나노 캡슐, 분자 캡슐, 혹은 밀리 캡슐이라고도 불리는데요. 이것은 지속성이 약한 유효성분을 고분자, 세라믹 또는 유무기 복합제로 둘러싸거나 코팅하는 기술을 포함하기도 합니다.

마이크로 캡슐이 우리 실생활에 차지하는 영역 또한 가히 무시할 수 없는 정도인데요. 자동차용 접착제, 환경 친화형 첨단 살충제, 각종 약재 및 애완견용 항균 위생 제품 등이 그 예가 될 수 있습니다.

뿐만 아니라 아이들의 아토피 피부염을 개선하기 위한 기능성 섬유소재, 코스맥스(국내 기능성 화장품 개발업체)가 개발한 화장품, LG화학의 향기치료(aromatherapy)에 사용되고 있는 방향(芳香)성 벽지 또한 마이크로 캡슐을 활용한 것입니다.

차세대 의료기술의 혁명 ‘캡슐 내시경’

캡슐 내시경이란 환자가 알약처럼 삼키면 작은 창자 속으로 들어가 내부를 직접 볼 수 있게 만든 초소형 내시경을 말합니다. 사람의 신체 내 창자 길이는 최대 8미터에 달하는데요. 이렇게 길이가 긴 조직에 위장관 장애 같은 질병이 발생했을 경우 어떻게 해결할 수 있을까요?

캡슐 내시경의 구조는 렌즈•발광소자•영상기록장치•배터리•무선송신변환장치•안테나로 되어 있습니다. 이렇게 복잡한 구조물을 입으로 꿀꺽 삼켜야 한다니 꺼림직하다고 느껴지실 수도 있는데요. 하지만 전혀 걱정하실 필요가 없습니다. 일회용으로 장 운동에 의해 이동하기 때문에 항문으로 배출되어 일반내시경보다 고통이나 불편함이 훨씬 줄어듭니다.

일회용 캡슐은 소화기 계통을 통해 미끄러져 들어가 영상을 무선으로 전송하게 되는데요. 환자의 복부에 부착된 안테나를 통해 수신기에 기록되어 실시간으로 확인 가능합니다.

최근 전남대학교 로봇연구소가 ‘능동 캡슐 내시경이 화제입니다. 이 기술은 다자유도 전자기장으로 자석을 움직이는 원리를 이용한 기술로 의사가 외부에서 조이스틱으로 조종하면서 소화기관 내부를 20분 안에 정밀 진단할 수 있게 고안한 것으로 앞으로의 다양한 활용이 기대됩니다.

원인 모를 복통이나 설사, 크론병(Crohn’s disease), 소장종양과 같이 소화계에 이상이 있는 것 같다면 캡슐내시경을 이용하면 좋은 효과를 거둘 수 있다고 합니다.

섬유산업에서도 활용되는 캡슐 기술

다양한 섬유기술에도 ‘캡슐화’ 기술이 숨어있다는 사실, 알고 계셨나요?

먼저 쿨토시의 소재를 살펴보면 ‘상변환 물질’을 이용하고 있는 것을 알 수 있습니다. 이 ‘상변환 물질’이란 열을 흡수, 저장해서 방출할 수 있는 물질을 말하는데요. 이것을 마이크로미터 크기의 캡슐로 만들어 의류에 삽입하는 것입니다. 체온이 상승하면 열을 흡수하기 시작하고, 반대로 체온이 하강하면 저장된 열에너지를 방출하여 사용자로 하여금 쾌적한 온도를 제공하는 것입니다.

원리를 좀더 살펴보면 마이크로 캡슐에 휘발성 물질 또는 활성화 물질을 삽입하여 물과 유효성분의 혼합물에 직물을 담가서 침투시키는 방법으로 적용 되는데요. 이 방법으로 물은 증발하지만 신체에 유익한 물질은 직물에 보존되고, 코팅작업이나 분말화 작업으로 세탁할 때에도 견딜 수 있는 탄성을 갖게 되는 것입니다.

최근에는 캡슐이 아이들의 아토피 피부염을 개선하는 기능성 섬유소재에도 적용되고 있는데요. 아토피의 발생원인으로 꼽을 수 있는 집 먼지 진드기가 피톤치드(각종 해충과 병균, 박테리아로부터 자신을 보호하려고 내뿜는 살균물질) 마이크캡슐이 작용하는 섬유를 기피하여 도망간다는 사실이 확인되었다고 합니다.

이처럼 기능성직물이 캡슐화되어 보온과 냉각, 항균작용의 효과까지 보이고 있어서 캡슐기술은 섬유산업분야에서도 톡톡히 역할을 해내고 있습니다.

지금까지 캡슐기술에 대해 알아보았는데요. 캡슐 안에 무엇을 담느냐에 따라 그 활용도는 무한한 가능성이 열려있습니다. 앞으로 다방면에서 활약할 캡슐의 미래가 무척 기대됩니다.