국내 연구팀, 인공 '상어피부' 소재 개발…자기장·빛으로 원격 제어

연구 이미지. (부산대 제공. 재판매 및 DB 금지)

(부산=뉴스1) 윤일지 기자 = 국내 연구진이 차세대 운송 수단에 적용할 수 있는 상어 피부 모사 소재 개발에 성공했다. 특히 빛을 통해 어떠한 접촉 없이도 형상을 제어하고 고정할 수 있다.

부산대학교는 응용화학공학부 김채빈 교수 연구팀이 한양대 유기나노공학과 위정재 교수 및 동의대 화학공학과 정소담 교수 연구팀과의 공동연구로, 자기장과 빛을 이용해 정밀하게 제어할 수 있는 상어 피부 모사 마이크로 구조체 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.

자연계 생물들은 고유의 마이크로 구조를 통해 탁월한 기능을 발현한다. 연구팀은 이 가운데 상어 피부의 구조에 주목했다. 상어 피부는 '리블렛(riblet)'이라고 하는 단단한 비늘이 교차하고 층층이 층층이 쌓인 구조를 이루고 있어 유체 저항을 줄이고 빠르게 헤엄칠 수 있게 해준다.

이 같은 생체 구조를 모사한 인공 상어 피부를 항공기, 선박 등 차세대 운송 수단의 외피에 적용한다면 마찰 저감을 통해 연료 소모를 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 보인다.

실제로 1980년 미국항공우주국(NASA) 랭글리연구소는 인공 상어 피부를 비행기 표면에 부착하면 공기 저항을 감소시킬 수 있다고 보고했다. 이 기술은 이후 연료 절감을 위한 핵심 기술로 지속적인 연구가 이어지고 있다.

하지만 상어 피부의 리블렛 구조는 단순한 나열이 아닌 미세한 비늘이 교차하고 중첩된 3차원 복합 구조를 띠고 있어 기존의 복제 성형(replica molding) 기술로는 정밀한 구현이 매우 어려웠다.

이번 연구에서는 자기장으로 형성된 마이크로 구조체를 빛에 노출해 실시간으로 고정·해제 가능한 혁신적인 재료를 개발했다.

김채빈 부산대 교수는 "이 기술은 상어 피부 구조를 구현했을 뿐만 아니라, 빛과 자기장을 활용한 지능형 마이크로 구조로 설계해 향후 에너지 효율화, 스마트 소재, 자가 치유 표면 등 다양한 응용 분야로의 적용이 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 부산대 김채빈 교수, 한양대 위정재 교수, 동의대 정소담 교수가 공동 교신저자, 부산대 응용화학공학부 윤여명 박사과정생과 한양대 문호준 석박사통합과정생이 공동 제1 저자, 한양대 조웅비 박사후연구원과 동의대 이동욱 석사과정생이 공동 저자로 수행했다. 한국연구재단의 지원을 받았다.

이 연구 결과는 저명한 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈' 온라인 6월 1일 자에 게재됐으며, 연구의 우수성을 인정받아 표지 논문으로 선정됐다.

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