접착제 안쓰는 강력한 나노접착패치 개발

국내 연구진이 유리창이나 천장에 맨발로 붙어서 자유롭게 걸어다니는 도마뱀붙이(gecko)의 발바닥과 유사한 구조와 기능으로 접착제를 전혀 쓰지 않고도 강력한 접착력을 발휘하는 나노 접착패치를 개발했다.

서울대 기계항공공학부 서갑양 교수와 화학생물공학부 문상흡 교수팀은 17일 고분자 나노구조물의 경사각도와 계층구조를 정밀하게 제어, 도마뱀붙이 발바닥의 미세섬모 구조를 모사한 신개념 건식접착제 제조 기술을 개발했다고 밝혔다.

이 연구결과는 권위 있는 국제학술지 '미 국립과학원회보(PNAS)' 17일자 온라인판에 소개됐다.

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도마뱀붙이는 발바닥에 수백만 개의 경사진 미세섬모가 있고 미세섬모 분자 사이에 작용하는 인력으로 강력한 접착력이 생겨 맨발로도 매끄러운 유리벽이나 청장 등에 붙어 자유롭게 이동할 수 있다.

지금까지 이런 도마뱀붙이의 발바닥 섬모를 모방해 새로운 개념의 접착표면을 만들려는 연구가 경쟁적으로 진행돼 왔으나 여러 기술적 한계로 인해 이 미세섬모를 정확히 모사하지는 못했다.

서울대 연구진은 외부 정전계(靜電界)의 영향을 차단하는 패러데이 상자(Faraday Cage)를 이용해 새로운 경사식각 기술과 마이크로ㆍ나노 계층구조 형성기술을 개발, 도마뱀붙이의 발바닥 섬모를 완벽하게 모사하는 데 성공했다.

지금까지 나노미터(㎚=10억분의1ｍ) 크기의 구조물을 만드는 연구가 세계적으로 널리 이루어져 왔으나 나노구조물의 기울어진 각도와 계층구조를 정교하게 제어하는 기술이 개발된 것은 이번이 처음이다.

이 기술로 만든 인공 나노섬모 접착패치는 단위면적(1㎠) 당 접착능력이 2㎏ 이상으로 도마뱀붙이보다 우수한 것으로 나타났다. 즉 가로, 세로 각각 1㎠인 접착패치를 창문에 붙이고 여기에 2㎏이 넘는 물건을 매달아도 떨어지지 않는다는 의미다.

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또 이 접착패치는 특정 방향에서만 강력한 접착력을 발휘, 다른 방향에서 힘을 가하면 쉽게 떼어낼 수 있고 반복 사용이 가능하며, 분자 간 인력을 이용하기 때문에 접착 표면이 전혀 오염되지 않는다.

서 교수는 "현재 이 기술을 바탕으로 기존 접착테이프를 대체할 수 있는 신개념 접착패치를 연구하고 있다"며 "정밀전자산업에서 의료산업에 이르기까지 다양한 응용이 가능할 것으로 기대된다"고 말했다.

<사진설명 : 도마뱀붙이 발바닥의 미세섬모구조(위)와 서울대 연구진이 개발한 나노가공 기술로 만든 인공 나노섬모 접착패치 표면구조(아래)>

서울대 기계항공공학부 서갑양 교수

서울대 화학생물공학부 문상흡 교수

(서울=연합뉴스)