KAIST, 물과 기름에 젖지 않는 저렴한 ‘대면적 표면’ 개발

KAIST, 얼룩과 부식 방지막 개발 등에 사용될 것

KAIST(한국과학기술원)는 생명화학공학과 김희탁ㆍ김신현 교수 공동 연구팀이 물과 기름 등에 젖지 않는 저렴한 대면적 표면을 개발했다고 6일 밝혔다.

이 기술은 아조고분자의 광유체화 현상을 이용해 초발수성, 초발유성 막을 개발한 게 특징으로, 얼룩이나 부식 방지막 개발 등에 다양하게 활용될 전망이다.

이중요각구조체는 버섯 모양의 구조체를 가진 표면이라는 뜻으로 물과 기름처럼 표면에너지가 낮은 액체에 대해 젖지 않는 성질을 가진다.

그러나 이 구조체는 매우 정교해 기존 제작 방식으로는 여러 단계의 복잡한 공정을 거쳐야 하며, 유연하지 않고 비싼 실리콘 물질 정도만을 제작할 수 있다는 단점이 있다.

연구팀은 이중요각구조체를 제작하고자 아조고분자의 독특한 광학적 특성인 국부적 광유체화 현상에 주목했다.

광유체화는 아조고분자가 빛을 받으면 마치 액체처럼 유체화가 되는 현상으로, 빛을 흡수하는 아조고분자 표면의 얇은 층에서만 부분적으로 일어난다.

연구팀은 광유체화 현상을 아조고분자 원기둥 구조에서 일어나게 해 원기둥 윗부분 표면만 선택적으로 흘러내리는 방식으로 버섯 모양의 이중요각구조체를 형성했다.

개발된 구조체 표면은 매우 낮은 표면에너지를 갖는 액체와 핵산과 같이 표면에 금방 스며들려는 특성을 갖는 액체에도 뛰어난 초발수성, 초발유성을 갖는다.

이 특성은 표면 물질이 고분자 기반이기 때문에 구부러진 상태에서도 유지된다.

김신현 교수는 “이번 연구에서 설계한 이중요각구조는 피부로 호흡하며 땅 속에 서식하는 곤충인 톡토기의 피부 구조를 모방한 것으로 인간은 자연으로부터 배우고 공학적으로 창조한다는 사실을 다시 한 번 깨달았다”고 설명했다.

이번 연구는 KAIST 엔드런(End-Run) 프로그램의 지원을 받아 수행됐으며, 나노기술분야 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 8월호에 게재됐다. 최소망 기자somangchoi@