긁힌 부위에 열을 가해 원상복구됐다

KIST 김태안 박사팀, 새 코팅소재 개발
손상부위가 보라색으로 변해 위치 파악
자동차·포장 용기 코팅제로 활용 가능

KIST 김태안 박사팀이 개발한 새로운 소재를 유리(왼쪽)와 금속(가운데), 나무에 코팅한 뒤 긁히면 해당 부위가 보라색으로 변한다. 여기에 100도 열을 가하면 다시 원상보구된다. KIST 제공

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터 김태안 박사팀이 긁히거나 찍히면 색이 변하고 열을 가하면 다시 복구되는 코팅소재를 개발했다.

김태안 박사는 7일 "자동차, 해양, 방호, 목재, 철도, 포장, 항공 사업 등의 코팅제로 사용해 원소재의 수명을 획기적으로 증가시킬 수 있을 것"이라고 말했다. 또한 "외부 에너지원 없이 피부와 유사한 기능을 수행할 수 있어 휴머노이드와 같은 로봇의 인공피부로 활용할 수 있다"고 덧붙였다.

자동차나 선박, 건물은 외부 환경으로부터 내부를 보호하기 위해 사람의 피부에 해당하는 코팅제를 표면에 바른다. 현재 사용되고 있는 코팅제는 손상 여부를 파악하기 힘들고, 재사용도 불가능해 일정 기간이 지나면 일괄 교체해야 한다. 이 때문에 대량의 폐기물과 처리 비용이 발생하고 있다.

연구진은 외부에서 힘이 가해질 때 특정 화학적 결합이 끊어지면서 색이 변하는 응력 시각화 분자를 사용했다. 여기에 온도에 의해 결합이 분리됐다가 다시 형성 될 수 있는 분자가 도입된 고분자 소재를 합성했다.

합성된 코팅 소재는 손상된 부위가 보라색으로 변한다. 여기에 100도 이상의 열을 가하면 처음 가공했던 형태로 바뀌면서 물리적으로 치유되고 무색으로 되돌아온다.

또한 연구진은 분자 단위의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 기계적 힘을 가해 원하는 특정 화학적 결합만이 선택적으로 끊어져 색이 나타나는 구조로 바뀔 수 있음을 예측한 것이다. 이에 실제 코팅제를 합성해 그 기능이 구현되는 것을 확인했다.

김 박사는 "반복적인 자가치유가 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 말했다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지인 'NPG 아시아 머티리얼즈(NPG Asia Materials)' 최신호에 게재됐다.
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