자연을 모방한 인공 나노접착제

자연을 모방한 인공 나노접착제

도마뱀붙이(Gecko)는 벽이나 천정 등에 자유롭게 걸어다니거나 붙어 있을 수 있다. 이러한 도마뱀붙이의 발은 순간적인 접착력이 좋아 표면에 쉽게 달라붙는 장점이 있다. 하지만 물속에서는 접착력이 매우 감소하는 특징을 가지고 있다. 물은 접착력에 가장 큰 방해꾼으로 작용한다. 미국의 노스웨스턴대(Northwestern University)의 의용공학과 필립 메셀스미스(Phillip B. Messersmith) 교수와 그의 연구진은 도마뱀붙이의 접착력과 물속에서도 접착력이 우수한 홍합(Mussel)에서 아이디어를 얻어 접착력이 우수한 새로운 물질을 제조해내는 데 성공했다. 도마뱀붙이(Gecko)와 홍합(Mussel)을 결합했다고 하여 ‘제클(Geckel)’이라 명명된 이 새로운 물질은 공기나 물 속에서 강하면서도 떼었다 붙였다 할 수 있는 접착력을 선보였다. 본 연구는 간단하게는 물속에서도 오래가는 밴드와 접착 테이프 등에 응용이 가능하여 상처를 보호하고 효과적으로 치료하는데 도움을 줄 것으로 여겨진다. 도마뱀붙이의 발바닥은 매우 많은 솜털로 이루어져 있어 넓은 접촉면적을 가지므로 접착력이 매우 강하다. 솜털의 끝이 갈라져있어그렇지 않은 경우에 비해 더욱 많은 접촉면을 갖게 된다(갈라진 솜털의 지름은 200 나노미터에 이르기도 한다.). 메셀스미스 교수의 연구 이전에도 여러 연구자들이 이러한 동물이나 곤충의 발바닥을 응용하여 접착제를 개발하고자 노력하였지만 재생이나 물속에서의접착력을 발휘하는 데는 실패하였다. 반면, 메셀스미스와 그의 연구진이 개발해낸 접착제는 강한 접착력으로 마른 곳에서뿐만 아니라물 속에서도 접착상태가 유지된다. 연구진은 홍합의 접착력을 갖도록 하기 위해 고분자 물질과 아미노산 물질(3,4-L-dihydroxyphenylalanine(DOPA))을 이용하여 접착력을 연구하였다. 원자현미경(AFM : Atomic Force Microscope) 으로 접착력을 측정한 결과 홍합의 접착원리를 모방한 데서 약 15배의 접착력 증대 효과를 가져왔다고 연구진은 밝혔다. DOPA를 제거한 실험에서는 접착력이 급격히 하락하여 강한 접착력에 DOPA가결정적인 역할을 함을 보여줬다. 또한, 도마뱀붙이의 접착 원리를 본따 고분자 실리콘에 나노 공정을 가해 거친 표면에서도 유연성 있게 적응할 수 있도록 하였다. 한편, 메셀스미스는“연구를 통해 개념상으로는 이런 원리가 실현 가능함을 확인할 수 있었지만 더 큰 범위에서 적용할 수 있도록 추가적인 연구 개발을 수행해야 한다”고 말했다. 본 연구 결과는 과학 저널 네이처 최근호에 발표되었으며,향후 의학, 산업체, 소비재와 국방 등의 다양한 분양에 응용이 가능할 것으로 여겨진다.

/한국과학기술정보연구원, Techno Leaders' Digest (TLD)

2007.08.09 ⓒScience Times