포스텍 이상준 교수 연구팀 산업계 밸브 등 응용 가능
이에 따라 유량을 조절하는 밸브나 특정 온도에 반응하는 진단기를 만드는 핵심기술로 응용 가능할 것으로 기대를 모으고 있다.
포스텍 기계공학과 이상준 교수와 박사과정 김혜정씨 팀은 온도 및 산도(pH 농도)에 반응하는 식물 잎 기공의 움직임을 유사하게 구현할 수 있는 수화젤 멤브레인(Stomata-Inspired Membrane·SIM) 제작 방법을 개발해냈다.
이에 최근 세계적 재료공학분야 국제 학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼스지를 통해 발표했다.
이 교수팀은 온도와 산도에 반응하는 수화젤을 패턴이 인쇄된 포토마스크(Photomask)를 덧씌워 자외선에 노출한 뒤 자외선 노출 정도와 무늬 형태를 조절해 외부 자극에 반응하는 구멍을 가진 막을 자연스럽게 만들었다.
또한 만든 막은 특정 온도나 산도에 반응하는 성질을 그대로 유지하고 있어 각종 산업계에서 필요한 여과 막, 막 기반 센서 등에 다양하게 응용할 수 있다.
연구를 주도한 이상준 교수는 "식물이 기공을 통해 수분을 증발시키고 끌어오는 통로로 활용하는 자연 현상에 착안해 연구를 시작했다"면서 "멤브레인을 기반으로 향후 유량조정 밸브를 만들거나 특정 온도에 반응하는 의료분야 진단기의 유체 흐름을 조종하는데 핵심 기술로 활용될 수 있다"고 밝혔다.
△용어설명
1. 멤브레인(Membrane)
특정물질을 선택적으로 투과시키는 수많은 구멍을 가진 막. 액체나 기체상태의 용해되지 않는 입자 분리라는 일반여과(Filteration)뿐만 아니라 액체에 용해된 용존물질이나 혼합기체의 분리까지도 가능하다.
2.기공(氣孔)
잎의 뒷면에 있는 공기구멍. 두 개의 공변세포에 의해 열리고 닫힌다. 광합성에 필요한 이산화탄소가 들어오고 광합성의 결과로 만들어진 산소가 나가는 공기의 이동통로 이곳에서 잎에 있는 물이 기체 상태로 내보내지는 증산작용이 일어난다.
3. 수화젤(Hydrogel)
유동성이 뛰어난 친수성 고분자. 많은 양의 수분을 함유한 삼차원 네트워크 구조의 부드러운 재료로서 신체 조직과 유사하여 생체 적합 재료로서 많이 사용된다. 이 가운데 온도나 산도 등으로 상전이를 하여 불연속적으로 변화하는 것도 있다.