인더뉴스 제해영 기자ㅣ부산대학교(총장 최재원)는 응용화학공학부 김채빈 교수 연구팀이 한양대학교 위정재 교수, 동의대학교 정소담 교수 연구팀과 공동으로 상어 피부 구조를 모사한 스마트 소재를 개발했다고 17일 밝혔습니다.
이번에 개발된 소재는 빛과 자기장을 활용해 접촉 없이도 마이크로 구조를 실시간으로 형상 제어·고정·복원이 가능하며, 차세대 항공기 및 선박 외피 등에 응용될 수 있는 가능성을 보여주고 있습니다.
연구팀은 상어 피부의 미세 비늘 구조인 '리블렛(riblet)'에 착안해, 마찰 저감을 유도하는 3차원 복합구조를 정밀하게 구현하는 데 성공했습니다.
기존에는 자기장을 통해 형상을 제어하더라도 다시 원래 형태로 돌아가는 한계를 극복하기 위해, 이번 연구에서는 동적 공유결합(CAN)을 도입해 광 자극을 통한 구조 고정과 해제가 가능하도록 설계했습니다.
이 소재는 이황화 결합을 활용해 빛의 세기에 따라 구조 반응성을 조절할 수 있으며, 이는 분자동역학 시뮬레이션을 통해 입증됐습니다.
연구팀은 자성입자를 포함한 복합재료를 자체 제작한 몰드에 주입하고 열경화를 거쳐 외부 자기장에 반응하는 정밀 마이크로 구조를 구현했습니다.
초기 구조는 리블렛이 수직으로 선 상태이나, 자기장을 가하면 누운 형태로 변하며 이 상태에서 빛을 쬐면 구조가 고정되어 실제 상어 피부처럼 적층된 형태를 형성합니다.
이 기술은 마찰 저감 외에도 스마트 소재, 에너지 효율화, 자가 치유 기능 등 다양한 분야로의 확장이 기대됩니다. 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 6월 1일자 온라인판에 게재됐고, 표지 논문으로 선정됐습니다.
김채빈 교수는 “이번 기술은 구조 형상뿐만 아니라 자극에 반응하는 지능형 소재로서의 가능성을 보여준 사례”라며 “운송 수단을 포함해 다양한 산업분야에서의 응용이 기대된다”고 말했습니다.
