동의대학교는 항공기나 선박 등에 적용해 공기와 유체 저항을 줄일 수 있는 ‘인공 상어 피부’ 소재를 개발했다고 17일 밝혔다.
이번 연구는 동의대 화학공학과 정소담 교수와 이동욱 석사과정생이 부산슬롯교 김채빈 교수, 한양슬롯교 위정재 교수 연구팀과 공동으로 수행했다. 자기장과 빛에 반응해 정밀하게 모양을 제어할 수 있는 마이크로 소재로, 상어 피부의 복합 미세 구조를 모사한 것이 핵심이다.
연구팀은 상어 피부의 미세한 리블렛(riblet) 구조가 유체 저항을 줄이는 데 효과적이라는 점에 착안해, 기존의 복제 성형 기술로 구현이 어려운 복잡한 비늘 구조를 재현할 수 있는 기능성 재료를 개발했다. 자기장으로 형성된 마이크로 구조체를 빛을 이용해 고정하거나 해제할 수 있으며, 필요 시 원래 형태로 되돌리는 것도 가능하다.
핵심 기술은 ‘동적 공유 결합(Dynamic Covalent Bonds)’이 있는 가교 고분자(CAN)를 기반으로 한다. 이 소재는 빛이나 열에 반응해 분자 결합이 재형성되므로, 반복적인 재가공과 손상 복구가 가능하다. 연구진은 광반응성 이황화 결합 기반의 CAN 고분자에 자성 입자를 결합해 형상 제어가 가능한 소재를 구현했으며, 분자동역학 시뮬레이션과 열경화 공정을 통해 정밀한 마이크로 구조 제작에 성공했다.
동의대 정소담 교수팀은 분자 시뮬레이션을 통해 소재의 재가공성 변화와 자가치유 원리를 과학적으로 입증했다. 정 교수는 “이번 연구를 통해 실제 상어 피부에 근접한 성능을 구현했다. 이 소재는 실온에서도 손상 복구와 모양 고정이 가능해 차세대 스마트 표면, 자가 치유 코팅, 유연 소자 등 다양한 분야에 응용될 수 있다”고 말했다.
이번 연구는 정소담·김채빈·위정재 교수가 공동 교신저자, 윤여명(부산대)·문호준(한양대)이 공동 제1저자로 참여했으며, 조웅비(한양대), 이동욱(동의대)이 공동저자로 이름을 올렸다. 연구는 한국연구재단의 지원을 받았으며, 재료과학 분야 최상위 국제 학술지인 Advanced Materials (IF 27.4, JCR 상위 1.9%)에 6월 1일 온라인 게재되었고, 표지 논문(Front Cover)으로 선정됐다.