피부처럼 상처 변색되고 스스로 회복..KIST, 기능성 코팅소재 개발

마치 사람 피부처럼 손상을 입으면 그 부위가 변색하고 스스로 회복되기까지 하는 코팅 소재가 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)은 김태안 소프트융합소재연구센터 선임연구원팀이 손상 부위 색 변화로 즉각 진단할 수 있고 고온에서 스스로 회복하는 코팅 소재를 개발했다고 7일 밝혔다.

기존 연구된 손상 감지, 자가 회복 가능 코팅 소재는 기능성 물질을 포함한 미세 캡슐을 혼합하는 방식이다. 캡슐은 일회용으로 반복적인 손상 감지와 자가 회복은 불가능하다.

연구진은 외부 자극으로 화학적 결합이 끊어져도 원래 형태로 돌아오는 화학 구조를 지닌 분자를 이용, 손상 진단과 자가 회복을 여러 번 반복할 수 있는 소재를 개발했다.

외부 힘이 가해질 때 특정 화학 결합이 끊어지면서 색을 내는 응력 시각화 분자와 온도에 의해 결합이 분리됐다 재형성 될 수 있는 분자를 도입한 고분자 소재를 합성했다. 합성 소재는 손상 부위가 보라색으로 됐다가 100도 이상 온도를 가하면 물리적으로 치유돼 무색이 된다.

개발 다기능성 코팅 소재는 자동차, 해양, 방호, 목재, 철도, 포장, 항공 우주 사업 등 기존 산업용 코팅제가 쓰이는 분야 전반에서 넓게 활용돼 산업용 폐기물 저감에 이바지할 수 있다. 외부 에너지원 없이 피부와 유사한 기능을 수행할 수 있어 휴머노이드 로봇 인공 피부로도 활용이 기대된다.

김태안 선임은 “캡슐과 같은 외부 인자의 도움 없이 소재 스스로 손상 감지와 자가 회복 기술을 동시에 구현하는 방안을 제시한 연구”라며 “다만 반복적인 자가 치유가 가능하다고 하더라도 영구히 사용할 수 있는 것은 아니므로 수명 한계에 다다른 소재를 환경에 해가 없는 물질로 분해하거나 재자원화할 수 있는 형태로 변환하는 추가 연구를 진행 중”이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원 아래 KIST 주요 사업(K-Lab)으로 수행됐으며, 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지인 'NPG Asia Materials'(IF: 10.761) 최신 호에 게재됐다.

김영준기자 kyj85@etnews.com