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'문어빨판'처럼 찰삭~ 수중 접착패치 개발

방창현 성균관대 교수 "진단 치료용 웨어러블 디바이스 분야 활용"
미세 구형구조물을 갖는 문어의 흡착판을 모사한 고점착 패치 개념도.<사진=미래창조과학부 제공>미세 구형구조물을 갖는 문어의 흡착판을 모사한 고점착 패치 개념도.<사진=미래창조과학부 제공>

국내 연구팀이 문어빨판 비밀을 풀어 물속에서도 탈부착할 수 있는 수중 접착패치를 개발했다.

미래창조과학부(장관 최양희)는 방창현 성균관대 교수 연구팀이 문어빨판의 독특한 돌기 원리를 밝히고 이를 모사해 수중에서도 접착제 없이 탈부착할 수 있는 고점착(접착제의 성질) 패치 소재를 개발했다고 15일 밝혔다.

기존 화합물로 만든 점착 소재들은 수중 표면에서 점착력이 사라지거나 끈적이는 오염물을 남기는 등의 문제를 안고 있다.

연구팀은 문어빨판 내부에 존재하는 독특한 돌기를 관찰해 미세 돌기와 빨판 내부표면에서 유체의 응집력을 통해 빨판의 부압이 증가됨을 증명했다.

다양한 건조한, 물속, 또는 습한 유리 표면들에 대한 소재 점착 성능 및 응용.<사진=미래창조과학부>다양한 건조한, 물속, 또는 습한 유리 표면들에 대한 소재 점착 성능 및 응용.<사진=미래창조과학부>

이를 모사해 다양한 환경(건조하거나 습한 표면, 물속, 굴곡진 피부 등)에서 탈부착이 가능하며 오염물도 남기지 않는 점착 소재를 개발했다.

인공 빨판을 표면에 붙일 때 외부에서 힘을 가하면 점착 표면 수분이 밀려 나간다. 남은 수분은 모세관 효과에 의해 구형 돌기와 그 주변 표면 사이의 공간에 포집 된다.

외부의 힘을 제거하면 포집된 수분은 응집력에 의해 유지되며 이와 동시에 인공 빨판과 부착 표면 사이의 공간에는 큰 흡인력이 생긴다. 이런 이유로 빨판이 표면에 단단하게 붙어 있게 된다.

연구팀은 미세 입체구조 내부에서 물 분자들이 실제로 거동하는 형태를 특수 현미경으로 관찰해 이런 원리를 분석하고 수학적 모델을 통해 타당성을 확인했다.

그리고 유체 부분적인 젖음 현상을 이용해 고분자 몰드를 제작했다. 열에 의해 경화되는 고분자를 사용해 문어모사 빨판이 고밀도로 배열된 고점착 패치(3cm×3cm)를 개발하게 된 것.

문어모사 패치는 점착 표면에 오염물을 남기지 않으며 물방울이 맺힌 습한 유리표면에서 3N/cm2, 물속의 유리표면에서 4N/cm2, 실리콘 오일 속의 유리표면에서 15N/cm2의 수직 점착력을 나타냈다.

수직 점착력이 높을수록 패치와 표면과의 부착이 강하게 이루어짐을 의미한다. 또한 다양한 환경의 표면에서 1만회 이상의 반복적인 탈부착에도 점착력이 유지됐다.

방창현 교수는 "습한 환경이나 피부표면에서 끈적이는 화학 접착제 없이 반복적으로 탈부착이 가능한 고점착 패치 소재를 개발한 것"이라며 "소재 산업과 의료용 패치를 비롯해 진단 치료용 웨어러블 디바이스 등의 분야에 획기적인 원천기술을 제공할 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구성과는 '네이처(Nature)'에 15일자로 게재됐다.
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