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영화 속 주인공 ‘스파이더맨’은 거미줄을 이용해 건물을 이동하기도 하고, 악당에게 거미줄을 쏴 곤경에 빠트리기도 한다. 영화 속 얘기지만 이러한 현상은 거미줄의 높은 표면접착력 때문이다. 실제 자연 속 거미도 이러한 거미줄의 높은 표면접착력으로 날아다니는 곤충을 사냥한다. 동시에 접착으로 인한 진동을 발생시켜 먹이의 위치를 감지한다.
이러한 거미줄의 특성에 착안해 전기적으로 주변 물체를 감지하고 포획하는 기능을 갖춘 고분자 소재를 전북대학교 박성준 교수팀(공대 고분자나노공학과)이 개발해 이목을 끌고 있다.
이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구와 기초연구실프로그램 지원으로 수행됐으며, 전북대 나노융합공학과 김시연 대학원생(석사과정)이 제 1저자로 참여했다. 관련 논문은 세계적 학술지인 『Chemical Engineering Journal』 (IF=16.744) 최신호에 게재됐다.
박 교수팀은 탄성 고분자에 전극 역할을 하는 액체금속(갈륨-인듐 공융합금, 녹는점 15.5 ℃) 와이어를 삽입해 탄성 고분자의 물성은 그대로 유지하면서 동시에 금속 전도성을 갖는 고분자 소재를 개발했다.
이 고분자 소재는 서로 교차된 구조로 배열된 액체금속 전자회로에 직류 고전압을 주면, 주위에 전기장을 만들어 주변 물질과 정전기적 인력을 형성하여 종이, 금속, 플라스틱 등 다양한 종류의 물체를 달라붙게 할 수 있다.
또한 해당 액체금속 전자회로 주위에 형성된 전기장의 변화를 통해 실제 접촉하지 않은 상태에서도 접근하는 물체를 감지하는 특성을 갖는다.
이같은 개발 소재의 특성을 활용하면 다양한 성능과 개별 요소가 하나의 시스템으로 상호보완적으로 통합돼야 가능한 소프트 로봇이나 웨어러블, 인공피부 등 미래형 전자소자 구현에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.
박 교수는 “이번 연구는 자연 모사를 통해 상호보완적인 기능을 갖춘 소프트 로봇 시스템을 제시함과 동시에, 착용할 수 있는 전자소자와 센서, 다양한 크기와 형태의 물체를 집을 수 있는 유연 전자 집게 등에 활용될 수 있는 원천기술이 될 것”이라고 밝혔다.
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