신소재 성능 UP···新고분자 자기조립기술 개발

포스텍·美 UCSB 등 공동 연구팀
의료 등 신소재 합성에 응용 기대

기존 기술(왼쪽부터), 연구팀의 초기 기술, 연구팀의 최종 기술로 구현한 고분자 자기조립 과정. 사진 제공=포스텍

[서울경제]

국내 연구진이 신소재의 성능 한계를 극복할 수 있는 기술을 개발했다. 이번 연구 성과가 의료·2차전지 등 다양한 산업 분야의 신소재 합성에 응용될 것으로 기대된다.

포스텍은 김연수 신소재공학과 교수와 한지훈 박사 연구팀이 조앤 엠마 시어 미국 캘리포니아대 샌타바버라캠퍼스(UCSB) 화학·생화학과 교수, 이은지 광주과학기술원 신소재공학부 교수 연구팀과 함께 고분자 자기조립 과정에서 발생하는 구조적 결함 문제를 해결하고 기계적 특성이 우수한 ‘하이드로젤 네트워크’를 개발했다고 11일 밝혔다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처커뮤니케이션즈’에 게재됐다.

액틴·콜라겐·뮤신 등 생명체를 이루는 고분자 물질들은 스스로 모여 집합체를 이루는 자기조립을 통해 제기능을 발휘한다. 고분자들이 일종의 네트워크를 형성하는 셈이다. 산업계도 이 같은 정교한 네트워크를 모방해 신소재를 합성해왔지만 기존 고분자 네트워크 기술은 고분자들이 서로 얽히고 꼬이는 등 구조적 결함을 가졌고 이에 성능이 떨어지는 문제가 생긴다.

연구팀이 고안한 하이드로젤 네트워크는 서로 반대 전극의 전하를 가진 고분자들로 이뤄졌다. 고분자들이 전기적으로 서로 강하게 끌어당기기 때문에 기존보다 더 견고하고 규칙적인 네트워크를 이룰 수 있다. 연구팀은 해당 네트워크 기술로 ‘네트머’라는 새로운 자기조립 집합체를 만들고 성능을 확인하는 데도 성공했다. 기존 대비 저장탄성률 11.5배, 연신율 3배 등의 성능 향상을 이뤘다고 연구팀은 전했다. 김 교수는 “새로운 하이드로젤 형성 기술은 실용성과 범용성이 매우 높다”며 “의료와 생체재료·환경·첨단산업 등 다양한 고부가가치 산업 분야에서 연성 재료로서 폭넓게 사용될 수 있을 것”이라고 말했다.

김윤수 기자 sookim@sedaily.com