두 개의 물체를 강하게 접착시키는데는 강력한 케미컬 계통의 접착제가 필요하다. 그러나 이러한 접착제는 피부에 자극을 주고 한번 붙이면 대개 재사용이 불가능하다.
과학자들은 그래서 접착제없이 강한 접착력을 내는 소재를 개발하는데 매진해왔다. 자연에서 영감을 받은 접착구조를 바탕으로 접착제를 쓰지 않고도 강력한 접척력을 내는 하이브리드 패치 기술이 지난 13일자 국제학술지 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에 실렸다.
접착제를 사용하지 않고도 강한 접착력을 유지하며 큰 균열까지도 막아주는 하이브리드 패치 기술을 개발, 사이언스 어드밴시스에 논문을 게재한 주인공은 다름아닌 울산과학기술원(UNIST) 연구진이다.
UNIST 기계공학과 정훈의 교수팀은 접착력을 극대화하면서도 원하는 방향으로 제어하며 붙일 수 있는 '프로그래머블 메타 패치' 기술 개발에 성공했다고 25일 밝혔다.
‘프로그래머블 메타 패치’라 명명한 이 하이브리드 패치는 육각형 기둥과 팁 구조, 비선형 절단 구조를 적용해 기존 접착제보다 70배 강한 접착력을 발휘한다는게 연구팀의 설명이다.
특히 화학 접착제를 일절 사용하지 않아 피부에 전혀 자극이 없을 뿐더러 떼었다 붙였다할 수 있어 재사용이 가능한게 강점이다. 강한 접착력을 바탕으로 마이크로 크기의 미세한 부분부터 메크로 크기의 큰 표면까지 균열을 방지하는 데 매우 효과적이다.
연구팀은 화학 접착제 없이 접착력을 유지하는 자연에서 영감을 받아 만들었다. 일종의 청색기술을 응용해 만든 접착 구조와 키리가미 메타 구조를 결합해서 강한 성능을 내는 천연 접착패치를 개발한 것이다. 키리가미란 평면 물체의 선을 따라 칼로 오려내 패턴 및 구조물을 만드는 방식을 말한다.
화학 물질이 아닌 특정 구조로 접착력을 내기에 접착력과 붙는 방향을 사용자 필요에 따라 조절할 수 있다. 또 방향에 따라 접착력이 달라지지만, 원하는 방향으로만 붙일 수 있어 매우 효율적이다.
이번 연구를 주관한 UNIST 정훈의 교수는 “기존 바이오헬스케어와 웨어러블 디바이스의 피부 접착 기술은 화학적 접착제로 인해 피부에 자극을 주고, 재사용이 어려웠다”고 설명했다.
정 교수는 "'프로그래머블 메타 패치'는 강한 접착력을 유지하면서도 방향성 접착을 적용해 피부 자극을 줄이고, 재사용 가능한 새로운 개념의 접착 기술이다"라고 덧붙였다.
연구팀은 패치를 활용해 제작된 웨어러블 VR장치가 피부에 거의 자극을 주지 않으면서도 모든 방향에서 강력하게 붙는다는 것을 확인했다.
통기성도 뛰어나 사용자 편의성까지 극대화해 실용성을 높였다. 피부 접착 기술의 한계를 극복한 것으로 평가받는 이 패치는 향후 바이오헬스케어 분야에서 널리 활용될 것으로 기대된다. 이와함께 웨어러블 기기와 VR 장비 등에 적용돼 다양한 혁신을 가져올 것으로 전망된다.
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