국내 연구진 ‘햇빛만으로 결빙 막는 필름’ 개발했다

금 나노막대 입자 사분면으로 균일하게 패터닝
결빙 방지, 제빙 표면 개발해 광열 효과 입증

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 햇빛만으로 결빙을 막을 수 있는 필름을 개발했다.

KAIST 연구진.(왼쪽부터)김형수 교수, 윤동기 교수, 편정수 박사과정, 박순모 박사

한국과학기술원(KAIST)은 김형수 기계공학과 교수 연구팀과 윤동기 화학과 교수 연구팀이 단순 증발만으로 금 나노막대 입자를 사분면으로 균일하게 패터닝할 수 있는 원천 기술을 확보하고, 결빙 방지·제빙 표면을 개발했다고 3일 밝혔다.

최근 다양한 코팅 기법을 이용해 목표물 표면의 성질을 제어하려는 연구가 진행되고 있다. 특히 기능성 나노 재료 패터닝을 통한 방식이 주목을 받고 있다. 이 중 금 나노 막대는 생체 적합성, 화학적 안정성, 비교적 쉬운 합성, 표면 플라즈몬 공명이라는 특성으로 유망한 나노물질로 주목 받고 있다.

금 나노 막대의 성능을 극대화하려면 증착 필름의 균일도와 금 나노 막대의 정렬도가 높아야 한다.

연구팀은 자연계에서 쉽게 추출할 수 있는 차세대 기능성 나노 물질인 셀룰로오스 나노크리스탈을 이용했다. 셀룰로오스 나노크리스탈 사분면 템플릿에 금 나노 막대를 공동 자가 조립해 균일하게 건조시켰고, 코팅 전체 면적에 환형으로 균일하게 정렬된 금 나노막대 필름을 개발했다.

이 필름은 기존 커피링 필름 대비 플라즈모닉 광학·광열 성능이 우수하게 나타났다. 가시광선 파장 영역대의 빛을 쏘는 것만으로도 방빙·제빙 역할을 할 수 있다는 사실도 증명했다.

김형수 교수는 “플라스틱·유연 표면 위에도 제작할 수 있기 때문에 외장재나 필름에 활용하면 스스로 열에너지를 발생시켜 겨울철에 문제가 되는 자동차 성에, 항공기 제빙, 주거 공간 유리창 등 다양한 분야에서 활용할 수 있다”며 “열에너지를 저장해 에너지 절약 효과를 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난해 12월 8일자 온라인판으로 게재됐다.

강민구 (science1@edaily.co.kr)