국립창원대, 액체 자유자재로 다루는 '미끄러운 3D 구조체' 개발

차세대 액제 제어 플랫폼 발전 가능성 높아
국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 게재

국립창원대학교는 조영태 교수 연구팀이 빛을 활용해 물체의 부착력을 획기적으로 낮춘 표면을 개발하고 액체가 움직이는데 저항이 거의 없는 3차원(3D)의 미끄러운 구조체를 구현하는 데 성공했다고 27일 밝혔다.

액체 제어가 용이한 3차원의 미끄러운 구조체를 구현한 김우영 박사, 윤성민 석사과정, 박서림, 김명서 박사과정, 조영태 교수(왼쪽부터).

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 10월 10일자로 게재됐다.

연구팀은 벌레잡이통풀이나 연잎 같은 자연 표면에서 아이디어를 얻었다. 이들 식물은 표면에 윤활액이 스며들어 있어 표면에는 액체나 고체 물질이 쉽게 미끄러져 떨어진다.

이런 원리를 모사한 인공 표면을 슬리퍼리(slippery) 표면이라 부르는데 오염 방지, 제빙, 센서 등 다양한 분야에 응용될 수 있다. 다만 기존 기술은 평평한 2차원(2D) 표면에만 적용할 수 있어 복잡한 3D 구조물에는 한계가 있었다.

연구팀은 자외선(UV)을 이용한 디지털 광조형 3D 프린터와 광경화 화학 결합 기술을 통해 표면에 미끄러운 액체층이 고정된 3D 구조체를 정밀하게 제작하는 데 성공했다. 이를 통해 물, 오일, 혈청, 꿀 등 다양한 액체가 거의 저항 없이 흐르고 얼음도 쉽게 떨어지는 표면을 구현했다.

나아가 이러한 구조를 이용해 액체가 스스로 이동하는 미세 유체칩(SlipChip)도 만들었다. 외부 에너지 없이 물방울이 채널을 따라 자율적으로 이동하며 서로 섞이는 현상을 보여 향후 바이오 진단 칩, 약물 테스트 칩 등 의료 분야로의 응용 가능성도 제시했다.

조영태 교수는 “UV 빛 기반 제조 기술을 활용하면 대면적 고속 생산이 가능한 차세대 액체 제어 플랫폼으로 발전할 수 있다”며 “센서, 자가 세정 표면, 방빙 소재 등 실생활에도 폭넓게 응용될 것”이라고 말했다.

창원=노동균 기자 defrost@etnews.com