물·기름에 젖지 않는 소재 나온다...KAIST, 이중요각구조체 대면적화 기술 개발

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표면이 물과 기름에 젖지 않는 소재가 나온다. 얼룩이나 부식을 방지할 수 있어 고기능성 섬유나 의료용 튜브, 부식 방지 표면 등 다양한 산업 분야에 활용할 수 있다.

KAIST(총장 신성철)는 김희탁·김신현 생명화학공학과 교수팀이 대면적 소재 표면에 '이중 요각 구조체'를 만들어 초발수성·초발유성을 구현하는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

KAIST 연구진이 구현한 버섯모양의 아조고분자 이중요각구조체의 모습
<KAIST 연구진이 구현한 버섯모양의 아조고분자 이중요각구조체의 모습>

초발수성은 표면 구조체 안에 공기층을 형성, 물과 같은 액체를 공기층의 압력으로 밀어내는 원리를 적용해 구현할 수 있다. 그러나 기름은 다른 표면에 달라붙는 성질이 물보다 크고 표면장력이 적어 물보다 쉽게 소재로 침투한다. 이 때문에 초발수성 표면보다 초발유성 표면을 만드는 것이 어려웠다.

연구팀은 아조벤젠 기반의 '아조 고분자'를 이용, 이중 요각 구조체를 구현했다. 아조고 분자 기둥의 머리 부분에 일정량의 빛을 쪼이면 짧은 시간에 이중 요각 구조체를 만들 수 있다.

이중 요각 구조체는 기둥 위에 둥그런 머리 형태가 달린 버섯 모양의 구조체로, 기둥 끝에 달린 버섯 모양의 머리 부분이 내부 공기층과 외부 액체의 압력차를 극대화한다. 그러나 이중 요각 구조체는 제조 공정이 복잡하고 대면적 적용이 어려웠다.

반면에 아조 고분자 기반의 이중 요각 구조체는 다양한 방식으로 각종 표면 소재에 부착할 수 있다. 아조 고분자 기둥을 표면에 이식해서 빛을 쪼이거나 탄성체 몰드 안에 구현한 이중 요각 구조체를 소재 표면으로 옮기는 방식이다. 기존의 리소그래피 공정을 이용할 때보다 대면적 적용이 쉽고, 굴곡 있는 표면에도 손쉽게 초발수성과 초발유성을 부여할 수 있다.

이중요각구조체 대면적 구현 기술 개발에 참여한 연구진. 왼쪽부터 최재호 학생, 김신현교수, 김희탁 교수
<이중요각구조체 대면적 구현 기술 개발에 참여한 연구진. 왼쪽부터 최재호 학생, 김신현교수, 김희탁 교수>

김희탁 교수는 “새로운 이중 요각 구조체 제작 방식으로 뛰어난 초발수성, 초발유성 특성을 띠는 표면을 쉽게 제작할 수 있게 됐다”면서 “각종 소재, 표면에 물과 기름을 막는 특성을 부여할 수 있어 다양한 산업 분야에 응용할 수 있다”고 설명했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com