젖지 않는 ´섬유´, 세차 없는 ´자동차´ 적용기술 개발

젖지 않는 ´섬유´, 세차 없는 ´자동차´ 적용기술 개발

[EBN] 2010년 03월 24일(수) 오전 09:57 가  가| 이메일| 프린트

 

[EBN산업뉴스 최정엽 기자]양승만 KAIST(한국과학기술원) 연구팀이 연꽃잎 나노구조를 표면에 갖고 있는 미세입자를 균일한 크기로 연속 생산하는 기술을 개발, 세차가 필요없는 자동차, 김이 서리지 않는 유리, 비에 젖지 않는 섬유, 스스로 세정하는 페인트, 비나 눈물에 얼룩이 지지 않는 화장품 등에 적용할 수 있게 됐다.

 

 

이번 기술은 흙탕물 속에서도 아름답고 깨끗한 모습을 지키는 연꽃잎과 건조한 사막에서도 물 걱정 안 하는 딱정벌레, 영양분 공급 걱정을 안 하는 끈끈이주걱, 물위를 자유자재로 걷는 소금쟁이, 물이 젖지 않는 나비날개 등의 독특한 나노구조를 바탕으로 하고 있다.

24일 KAIST 생명화학공학과 양승만 교수팀(광자유체집적소자 창의연구단)에 따르면 연꽃잎 나노구조를 표면에 갖고 있는 미세입자를 균일한 크기로 연속적으로 생산해 다양한 응용분야에 적용할 수 있는 기술을 개발, 최근 네이처(Nature)와 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)등 해외 저명학술지로부터 크게 주목 받는 연구성과를 거뒀다.

국제적으로 가장 권위 있는 두 학술지에 동시에 하이라이트로 실린 것은 극히 이례적인 일로, 이번 연구결과가 나노과학의 진보성과 실용성이 크게 이바지한 것임을 입증한다.

연꽃잎 나노구조로 발생하는 소위 연꽃잎효과(Lotus Effect)의 응용분야의 경우 적용분야가 무궁무진해 세계적인

연구그룹들이 활발히 개발 중이지만 현재의 기술 수준은 실용성 있는 제품을 개발하는 데는 성공하지 못하고 있다.

하지만 네이처지(3월 25일호)와 네이처 나노테크놀로지(4월호)가 비중 있게 다룬 양 교수팀은 이번 연구에서 감광성 액체방울을 이용, 연꽃잎의 나노구조를 생체 모방해 크기가 균일한 미세입자를 대량으로 만들 수 있는 기술을 성공적으로 개발했다.
특히 나노구슬이 스스로 구조를 형성하는 자기조립 원리를 이용, 제조공정이 손쉽고 빨라 경제적이다.

우선 크기가 수백 나노미터인 균일한 유리구슬을 감광성 액체 속에 분산시킨 후, 크기가 수십 마이크로미터로 균일한 액체방울로 만들어 물에 주입하고, 물-감광성 액체-유리구슬 사이의 표면화학적 힘의 균형을 유지시키면 유리구슬은 저절로 감광성 액체방울 표면 위에 촘촘히 육방밀집구조로 배열하게 된다.
이 때 자외선을 감광성 액체방울에 쪼여 고형화 시킴으로써 수 천개의 유리 나노구슬이 박혀있는 입자를 얻게 되며, 이후 유리구슬을 불산으로 녹여내면 마치 골프공 같이 분화구가 촘촘하게 파진 미세입자를 만들 수 있고 여기에 플라즈마(높은 에너지를 갖는 기체이온)를 쪼여주면 분화구가 깊게 깎이면서 연꽃잎과 같은 나노구조가 형성된다.

연꽃잎 구조는 세계적인 연구그룹들이 활발하게 개발을 진행중이며, 최근 나노식각공정을 사용해 평판 위에 연꽃잎 효과를 구현한 결과는 보고된 바 있다.
그러나 이번 연구의 결과는 머리카락 보다 가는 미세한 입자표면에 연꽃잎 구조를 자기조립법으로 만든 최초의 사례로, 국제경쟁에서 우위를 확보하는데 필요한 핵심요소로 평가 받고 있다.

이렇게 제조된 연꽃잎 효과를 나타내는 미세입자의 응용은 다양하다. 세차가 필요없는 자동차, 김이 서리지 않는 유리, 비에 젖지 않는 섬유, 스스로 세정하는 페인트 그리고 비나 눈물에 얼룩이 지지 않는 화장품 등도 개발할 수 있다.

또한 화학 및 바이오센서 등의 마이크로 분석소자, 물위를 걸을 수 있는 마이크로로봇, LCD 차세대 대형 디스플레이에서도 연꽃잎 효과를 이용한 코팅 기술이 사용될 전망이다./최정엽 기자