자료제공 미래창조과학부 2017.06.15
[뉴서울타임즈] 조현상 기자 = 문어 빨판의 독특한 돌기 원리를 밝히고, 이를 모사하여 습한 환경에서도 접착제 없이 탈부착할 수 있는 고점착 패치 소재를 세계 최초로 우리나라 연구팀이 개발했다.
15일 미래창조과학부 기초연구지원사업(개인연구), 교육부 글로벌박사양성사업, 보건복지부 중계연구지원사업을 수행한 방창현 교수 연구팀(성균관대)이 개발했다고 밝혔다.
기존의 화합물로 만든 점착 소재들은 젖은 표면에서 점착력이 사라지거나 끈적이는 오염물을 남기는 등의 문제 있었지만 연구팀은 문어의 빨판 내부에 존재하는 입체 돌기구조에 주목하여 문어의 점착 메커니즘을 최초로 규명했다.
그리고 이를 공학적으로 디자인·분석·모사하여 다양한 환경(건조하거나 습한 표면, 물 속, 굴곡진 피부 등)에서 반복적으로 탈부착(10,000회 이상) 할 수 있으며 오염물을 남기지 않는 고점착 패치를 개발했다.
국내 연구진으로 구성된 방창현 교수 연구팀(성균관대)의 이번 연구는 세계 최상위 국제 과학전문 학술지인 네이처(Nature) 6월 15일자에 게재되었다.
논문명은: A wet-tolerant adhesive patch inspired by protuberances in suction cups of octopi
저자정보는 방창현 교수(교신저자, 성균관대), 백상열(제 1저자, 성균관대), 방석호 교수(공저자, 성균관대)
연구팀은 문어의 빨판 내부에 존재하는 독특한 돌기를 관찰하여 미세 돌기와 빨판 내부표면에서 유체의 응집력을 통해 빨판의 부압(negative pressure)*이 증가됨을 최초로 증명하였고, 이를 모사하여 다양한 환경(건조하거나 습한 표면, 물 속, 굴곡진 피부 등)에서 탈부착이 가능하며 오염물도 남기지 않는 점착 소재를 개발했다.
연구팀은 유체의 부분적인 젖음*(wetting) 현상을 이용하여 고분자 몰드(mold)*를 제작하였으며, 열에 의해 경화되는 고분자를 사용하여 문어모사 빨판이 고밀도로 배열된 고점착 패치(3cm×3cm)를 개발하였다. 이 패치는 고분자 주조(casting)*를 통해 쉽고 저렴하게 생산이 가능하다는 장점이 있다.
* 젖음(wetting): 액체가 고체 표면에서 기체를 밀어내는 현상
* 몰드(mold): 주조에 사용하는 형틀이며 거푸집이라고도 함
* 주조(casting): 액체 상태의 재료를 형틀에 부어 넣어 굳혀 모양을 만드는 방법
연구 결과에 따라 문어빨판의 3차원 구조를 모사하여 습한 환경 하에서 고점착을 가지며 반복적으로 탈부착 가능한 생체모사 점착 패치의 초저가 대면적 제조기술을 개발했다.
기존에 알려지지 않은 문어의 물속 점착에 있어 빨판 내부의 구형 돌기의 역할을 최초로 규명하고 이론적 모델을 제시한 것이다.
오염물을 남기지 않는 문어빨판 모사 점착 소재는 청정 반도체 및 디스플레이 공정의 이송/고정 시스템 및 전자부품의 점착소재로 응용이 가능하다.
또한 사람의 피부와 같이 거칠고 유분이 존재하는 표면에도 효과적으로 점착되며, 추후 피부부착 의료용 생체신호 모니터링 소자의 부착소재 및 약물을 로딩한 창상치료 의료패치에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
방창현 교수는 “이 연구는 습한 환경 및 피부표면에서 끈적이는 화학 접착제 없이 반복적으로 탈부착이 가능한 고점착 패치 소재를 개발한 것으로, 청정 전자소자의 공정, 패키징 소재 산업과 의료용 패치, 진단 치료용 웨어러블 디바이스, 장기 조직 봉합 및 치료용 패치 등 점착과 관련된 다양한 분야에 획기적인 원천 기술을 제공할 것으로 기대된다.”라고 연구의 의의를 설명했다.
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