물방울 젖음주름·젖음현상 비밀 풀렸다

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고체 표면에 물방울이 놓이면서 만들어지는 미세한 젖음주름 원리가 규명됐다. 세포조작, 탄성체를 기판으로 하는 프린팅 기술, 물질의 표면 처리 등 나노 기술 분야에 응용될 것으로 기대된다.

물방울 젖음주름·젖음현상 비밀 풀렸다

제정호 포항공대 신소재공학과 교수팀은 투과엑스선현미경으로 실리콘 젤 표면 위에 놓인 물방울의 젖음주름 영상을 얻고 그 형태와 형성 원리를 알아냈다고 22일 밝혔다.

젖음주름은 고체 위에 액체가 놓일 때 계면장력으로 인해 경계면 영역 고체 바닥이 뾰족하게 솟아오른 구조물을 말한다. 피부에 액체 방울을 떨어뜨려도 이 같은 젖음현상이 나타난다.

물방울이 바닥·공기와 동시에 만나는 부분에서 만들어지는 것으로 알려졌으나 직접 관찰하지 못해 정확한 형태와 형성 원리를 몰랐다. 특히 고무나 고분자 젤, 생체조직 같은 탄성물질과 액체가 만날 때 나타나는 젖음현상은 설명이 어려웠다.

연구진이 관찰한 결과 젖음주름 형태는 꼭지점이 갈고리처럼 휘어진 비대칭삼각형으로 나타났다. 젖음주름 형태는 꼭짓점에 작용하는 세 가지 계면장력에 의해 결정되는 것으로 밝혀졌다. 또 바닥 물질이 무를수록 젖음주름이 높게 생성되고 수직방향 힘에도 높이가 비례했다.

젖음주름을 이용한 나노구조물 제작, 효율적인 표면처리제 개발 등 다양한 분야 응용이 기대된다. 연구 결과를 통해 세포의 젖음현상을 이해하면 세포를 젖음주름에 가두는 등 세포공학 기술에도 응용할 수 있다.

제 교수는 “이번에 밝혀낸 젖음주름의 형성 원리는 젖음현상에서 힘의 평형을 설명한다”며 “무른 고체 표면에서 나타나는 특이 젖음현상을 이해하는 밑거름이 될 것”이라고 밝혔다. 젖음주름 성장과 젖음현상 동역학에 대한 이해를 진전시켜야 실용화가 가능할 것으로 내다봤다.

연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업 지원으로 수행됐고, ‘네이처 커뮤니케이션스’ 온라인판 10일자에 소개됐다.

송준영기자 songjy@etnews.com