물 위를 걷는다?

    

	▲ Nature Nanotechnology에 실린 물 위에 뜬 물방울 사진. 미세입자를 이용하면 물위로 물체를 띠울 수 있음을 보여준다. KAIST 제공

물 위를 자유자재로 걷는 소금쟁이나 물에 젖지 않는 나비의 날개, 흙탕물에서도 깨끗한 연꽃잎 등을 보면서 누구나 한 번 쯤은 신기하다는 생각을 갖는다.

연꽃잎을 육안으로 보면 매끈한 것 같지만 그 표면을 전자현미경으로 관찰하면 마이크로미터 크기의 수 많은 돌기가 울뚝불뚝 돋아 있고, 그 봉우리에는 나노미터 수준의 돌기가 오돌토돌하게 배열돼 있다.

▲ 양승만 교수

이 같은 미세 구조로 인해 연꽃잎은 물을 극도로 싫어하는 초소수성(superhydrophobicity)을 갖게 되고, 연꽃잎에 물이 닿으면 물이 퍼지지 않고 방울이 맺혀 먼지 등과 함께 굴러 내리는 자기 세정 효과를 나타낸다.

이 같은 현상을 연꽃잎효과(Lotus Effect)라고 한다.

KAIST 생명화학공학과 양승만 교수팀은 최근 감광성 액체방울을 이용해 연꽃잎 나노구조를 표면에 갖는 미세입자를 균일 크기로 연속 생산할 수 있는 연구 성과를 내놓아 세계적인 주목을 받고 있다.

이를 통해 세차가 필요없는 자동차나 김이 서리지 않는 유리, 비에 젖지 않는 섬유, 얼룩이 지지 않는 화장품 등을 개발할 수 있다.

나아가 물위를 걷는 마이크로로봇 개발이나 차세대 대형 디스플레이 코팅 기술, 화학 및 바이오센서 등의 마이크로 분석소자 개발 등 다양한 분야로 확대가 가능하다.

이번에 개발된 기술은 수백 나노미터 크기의 유리구슬을 감광성 액체 속에 분산시킨 후, 다시 수십 마이크로미터의 액체방울로 만들어 물에 주입한 뒤 각 사이사이에 표면화학적 힘의 균형을 유지시켜 유리구슬이 저절로 육방 밀집구조로 배열하는 것이다.

그리고 이를 자외선으로 고형화시키고, 불산으로 녹여내면 골프공처럼 분화구가 촘촘하게 파여진 미세입자가 만들어지고, 여기에 플라즈마 쪼여 분화구를 깊게 깎아 연꽃잎과 같은 나노구조가 형성된다.

양 교수팀은 특히 나노구슬이 스스로 구조를 형성하는 자기조립 원리를 이용해 제조공정을 단축과 경제성을 획기적으로 개선했다.

이번 연구 결과는 세계적 저명 학술지인 Nature지에 '표면과학: 물방울로 만든 구슬'이라는 제목으로 개제되고 주목해야 할 연구로 선정되며 비중있게 다뤄졌다.

이재형 기자 1800916@cctoday.co.kr