피부처럼 멍드는 소재가 있다면?
피부처럼 멍드는 소재가 있다면?
  • 문병도 기자
  • 승인 2020.10.15 12:00
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김재우 KIST 박사 연구팀
스피로피란분자 센서의 화학적 구조 및 힘에 반응하여 메로시아닌으로 변환한다. (사진제공=KIST)

[뉴스웍스=문병도 기자] 사람의 피부에 충격이나 둔탁한 힘이 가해지면 조직과 근육이 손상을 입어 멍이 든다.

피부에 멍이드는 것처럼 소재의 표면에 물리적 충격이 가해져 망가진 부분의 색이 변한다면 수리가 필요한 부분을 쉽게 알아볼 수 있을 것이다.

김재우 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 구조용복합소재연구센터 박사 연구팀이 웨어러블 센서, 인공 피부의 소재로 사용될 수 있는 차세대 응력 감응형 소재의 민감도를 획기적으로 개선했다.

외부의 힘에 반응하는 분자 수준의 물질인 스피로피란은 물리적 자극을 받으면 화학구조가 변하여 색이 변하는 성질을 갖고 있다. 기존 연구들은 스피로피란과 소재를 합성하기 전에 스피로피란의 분자구조를 소재에 맞게 변형하여 합성하는 방식을 사용해왔다.

KIST 연구진은 소재와 스피로피란을 합성한 이후에 특정 용매에 넣어 일종의 숙성과정을 통해 민감도를 향상시켰다.

용매를 통해 흡수시키는 시간을 조절하며 개발한 소재의 색, 형광의 변화를 관찰한 결과 처리 시간이 길수록 민감도가 향상됨을 확인할 수 있었다.

새로운 공정을 통해 개발한 스피로피란-고분자는 기존 대비 850%의 획기적인 민감도 향상을 보여주었다. 이러한 효과는 인장, 압축, 구부림 등 다양한 변형에서도 성공적으로 나타났다.

소재별로 별도의 조작을 통해 민감도를 향상시키는 기존 방식과는 다르게, 단순히 용매에 넣어 숙성시키는 후공정만으로 민감도를 높인 새로운 방식은 다양한 소재에도 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다.

김재우 박사는 “스피로피란 기반 응력 감응형 스마트 고분자 소재의 기계적 민감도를 획기적으로 개선할 수 있는 공정이 개발되었고, 분석을 통해 감도 향상에 대한 메커니즘을 규명했다”라고 말하며 “이를 기반으로 미래형 웨어러블 센서 및 인공 피부로 응용 연구에 매진할 계획이다”라고 말했다.

과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업을 통해 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 ‘매크로몰리클스’ 최신호에 게재됐다.

김재우 박사 (사진제공=KIST)
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