서울대학교

국내 연구진이 딱정벌레 날개에 있는 잠금장치(미세섬모의 결합)의 기본원리를 밝히고, 이를 모사한 신개념 나노구조 잠금장치를 개발하여 생체모사공학의 새로운 지평을 열었다.

서울대 서갑양 교수(40세)가 주도하고 방창현 박사과정생과 김태일 박사(공동 제1저자, 서울대) 등이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 나노기술 및 재료 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Advanced Materials'지 1월호(4권, 1월 24일자) 표지논문으로 게재되는 영예를 얻었다.

서갑양 교수 연구팀은 최근 전 세계적으로 주목받고 있는 생체모사공학 분야에서 딱정벌레 날개의 결합원리를 이용해 기존의 결합제(벨크로*)와는 전혀 다르게 강한 접착력을 띄면서도 소음이 발생하지 않고 반복적으로 사용할 수 있는 신개념 나노구조 잠금 테이프 개발에 성공하였다.

생존을 위해 전략적·기능적으로 최적화된 자연 생태계의 동물과 곤충의 몸체들을 유심히 관찰하면, 딱정벌레의 날개잠금장치와 같이 독특한 구조와 현상을 발견하게 된다. 서 교수팀은 우선 딱정벌레의 섬모와 유사한 크기인 마이크로와 나노 크기의 규칙적인 섬모를 다양한 길이비율과 재료들을 이용해 제작하여 접착력을 상호 비교·분석하고, 섬모간의 결합력과 형태를 직접 확인하였다.

특히 연구팀은 미세섬모 사이에 작용하는 다양한 미세한 힘(반데르발스 힘 포함)들을 분석하고 시뮬레이션하여, 섬모 사이의 결합 현상이 일어나는 재료, 형태 및 설계의 특징을 처음으로 규명하였다. 그 결과 연구팀은 딱정벌레 날개잠금장치의 구조와 현상을 모방하여 간단한 미세섬모 제조기술을 이용해 결합력도 뛰어나고 소음도 없는 획기적인 나노구조 잠금장치를 개발하였다.

서갑양 교수는 “이번 연구결과는 기존 제품을 대체할 수 있는 생활용품을 포함한 얇고 가벼운 스마트기기 및 의료장비, 강한 접착력이 필요한 우주 항공 등 다양한 분야에 활용되는 원천기술로서 파급효과가 상당히 클 것으로 기대된다. 특히 향후 생체모사공학 분야의 나노크기 구조의 결합과 접촉을 이용한 전기접합 등의 초고효율 에너지 전달과 피부에 부착하여 생체신호를 모니터링하는 센서 등 융합기술 개발을 위한 초석이 될 것”이라고 연구의의를 밝혔다.

*) 벨크로(Velcro) : 옷과 가방에 지퍼 대신 널리 사용되는 것으로, 한 조각에는 강력한 갈고리가 빽빽하게 있고

서울대학교 연구처