물리적 힘 이용 안전화된 에멀전 개발..로션 등에 사용

KAIST 최시영 교수 "고체 입자·고분자 종류에 관계없이 사용 가능"

로이드 입자의 기름방울 표면으로의 흡착 증대와 탈착 저해를 보여주는 도식도 및 형성된 안정한 피커링 에멀젼 시스템© News1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 물리적 힘을 이용해 안정화된 에멀전을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 최시영 교수 연구팀이 디플리션 힘이라고 불리는 물리적인 힘을 이용해 새로운 방식의 안정적인 에멀전을 제작하는데 성공했다고 7일 밝혔다.

흔히 화장품 종류로 알고 있는 에멀전은 물속에 기름방울들이(또는 기름 속에 물방울이) 안정적으로 분산된 구조를 뜻한다.

이는 마요네즈, 선크림, 로션 등 산업 전반에 유용하게 사용되고 있다.

그러나 현재까지 피커링 에멀전은 고체 입자 표면에 화학적인 처리를 통해 흡착력을 증대시켜 안정화하는 방식을 택했다.

이는 처리과정이 복잡하고, 적용 범위가 매우 좁아 유용하게 사용되지 못했다.

이에 연구팀은 피커링 에멀전의 표면을 화학적으로 처리하는 대신 수nm(나노미터, 1nm=10억분의 1m) 크기의 작은 고분자 입자를 더 큰 고체 입자와 함께 섞었다.

이를 통해 연구팀은 디플리션 힘(depletion force)을 유발했고, 물리적인 힘을 통해 에멀전을 안정화시키는 데 성공했다. 디플리션 힘이란 많은 수의 작은 입자들이 자신들의 자유로운 공간을 많이 확보하기 위해 다른 큰 입자들을 뭉치게 만드는 힘이다.

이는 크기가 큰 입자끼리 서로 끌림을 유도하는 것.

그동안 디플리션 힘은 고체와 고체 입자끼리만 적용됐다.

그러나 연구팀은 작은 입자로 고분자, 큰 입자로 고체 입자와 기름방울을 사용해 고체와 액체 사이에서도 디플리션 힘이 적용됨을 증명했다.

작은 입자 크기 역할을 하는 고분자를 삽입해 친수성을 갖는 고체 입자가 기름방울 표면에 흡착되는 것을 향상시켰고, 입자 표면으로부터 분리되는 것을 방지해 안정적인 상태를 유지할 수 있었다.

연구팀은 안정적인 고내부상 피커링 에멀전을 통해 다양한 종류의 다공성 고분자 물질을 쉽게 제작할 수 있음을 확인했다.

이 다공성 고분자는 넓은 표면적을 이용해 분리막이나 조직공학, 약물 전달체 및 센서 등에 적용 가능할 것으로 기대된다.

최 교수는 “이 기술은 학술적 의미를 넘어 산업 및 국가 경쟁력에 기여할 수 있다”며 “화학적 힘이 아닌 물리적 힘을 이용해 안정적인 에멀전을 형성하기 때문에 고체 입자와 고분자 종류에 관계없이 사용 가능하고, 특수 목적에 맞는 맞춤형 다공성 물질 제작이 가능하다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 이공분야 기초연구사업(대통령 post-doc. 펠로우십, 리서치 펠로우십, 중견연구자 지원사업)의 지원으로 수행됐다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 2월1일자 온라인 판에 게재됐다.

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