도마뱀붙이의 발바닥 활용 - domabaembut-iui balbadag hwal-yong

GIST 이종효 교수팀, 게코 도마뱀 발바닥 털로 웨어러블 상용화 필수 기술 개발

게코 도마뱀의 발바닥에는 미세한 털(섬모)이 있어 어디든 자유롭게 달라붙는다. - GIST 제공

  국내 연구진이 어디든 잘 달라붙는 게코 도마뱀 발바닥의 털을 웨어러블(입는) 기기에 적용하는 데 성공했다.

  이종호 광주과학기술원(GIST) 기전공학부 교수팀은 게코 도마뱀의 미세한 털(섬모)을 전자소자에 옮겨 붙이는 ‘게코프린팅’ 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

  옷이나 피부에 부착하는 웨어러블 기기를 만들려면 전자소자를 원하는 곳에 뗐다 붙일 수 있도록 처리하는 기술이 필요하다. 지금까지는 여러 가지 접착제가 개발됐지만 고온고압의 복잡한 공정을 거쳐야 했다.

  연구진은 게코 도마뱀이 벽이나 천장 등에 붙어 자유롭게 움직인다는 점에 주목했다. 게코 도마뱀 2마리의 발바닥에서 천연 섬모를 떼어내 기존 태양전지에 붙이는 데 성공했다. 섬모는 2개월이면 다시 자라 재채취가 가능했다.

  실제로 이 태양전지는 곤충 날개나 나뭇잎 등에 잘 달라붙었고 떼어낼 때도 깔끔하게 떨어지는 것으로 나타났다.

  이 교수는 “이번에 개발한 ‘게코프린팅’ 기술은 접착력을 원하는 대로 조절할 수 있는 만큼 웨어러블 기기의 상용화를 앞당기는 데 큰 도움을 줄 것”이라고 말했다.

  이 연구결과는 영국 왕립학회가 발간하는 ‘로열 소사이어티 인터페이스’ 23일자 온라인판에 실렸다.

이를 증명하기 위해 연구진은 반도체로 도마뱀의 발바닥과 같은 인공 털을 만들어 실험을 했고, 결과는 성공이었다. 이후 인공 털을 이용해 접착제가 없는 밴드, 풀 없이 벽에 붙이는 액자 등 다양한 상품이 개발됐다. 이제 미래에는 인공 털을 활용한 접착 방식을 장갑이나 신발에 활용해 현실에서도 영화에서나 나올법한 '스파이더맨'이 등장할지도 모른다.

2003년 영국 맨체스터대의 안드레 가임 교수팀은 도마뱀의 털을 이용해 도마뱀 접착제(Gecko Tape, gecko는 꼬리가 푸른 도마뱀의 일종)를 만들기도 했다. 앞서 최초로 나노 털을 발견했던 공동연구팀은 2005년에 도마뱀에 관한 흥미로운 사실을 하나 더 밝혀냈다. 더러운 곳을 다니는 도마뱀은 나노의 이중성인 당김과 배척의 균형을 이용해서 나노 털을 스스로 청소한다는 것이었다. 도마뱀은 인간보다도 훨씬 먼저 나노기술을 이용하고 있었던 셈이다. 

발행일 : 2007-07-24 15:40 지면 : 2007-07-24 17면

벽은 물론이고 심지어 천장까지 기어 다니는 게코도마뱀의 신비는 오랜동안 전세계 과학자들의 연구대상이 돼 왔다.

지난 2000년 미국 버클리 캘리포니아대 연구팀이 밝혀낸 바 있는 게코도마뱀의 비밀은 발바닥에 있다. 가느다란 털 형태의 수많은 섬모를 가진 게코도마뱀의 발바닥은 섬모와 벽면 사이에 끌어당기는 힘(반데르발스 상호작용)으로 경사면에서도 몸체를 지탱할 수 있도록 한다.

게코도마뱀의 발바닥은 길이 50∼100마이크로미터(μm), 지름 5∼10μm인 수백만 개의 강모로 덮여 있고 다시 하나의 강모는 수백 개에 달하는 주걱 모양의 섬모(길이 1∼2μm, 지름 200∼500나노미터)로 갈라진다. 이들 섬모의 개별적인 접착력은 약하지만 수억 개가 합쳐지면 도마뱀 무게의 수십배까지도 벽면에 붙일 수 있다.

이 같은 게코도마뱀의 신비는 기존 접착제의 대체소재 개발을 향한 과학자들의 활발한 연구활동을 낳고 있다. 지난해에는 미국 스탠퍼드대 박사과정의 김상배씨가 마크 컷코스키 교수와 함께 미끄러운 벽을 빠르게 올라가는 도마뱀 로봇, ‘스티키봇(Stickybot)’을 개발, 타임지가 뽑은 2006년 최고의 발명품으로 선정되기도 했다.

그리고 최근 미국 연구진에 의해 게코 접착테이프가 선보였다. 렌슬러공대와 아크론대 연구자들은 탄소나노튜브 털로 덮힌 고분자 표면을 이용해 실제 게코보다 4배나 접착력이 강한 인공 게코 테이프(gecko tape)를 개발했다.

나노튜브는 게코 발바닥에 나있는 수천 개의 미세 털을 본딴 것. 이 털은 게코가 접촉하는 어떠한 표면과도 약한 결합을 형성해 발을 옮겨 몸을 이동할 수 있도록 돕는다. 연구팀은 게코의 발바닥보다 우수한 물성을 가지며 반복적으로 착탈할 수 있는 접착패치 시제품을 완성한 것으로 전해졌다.

아자얀 렌슬러대 교수는 “여러 사람들이 고접착표면으로 탄소나노튜브 필름과 다른 섬유구조들을 사용해 게코 발바닥을 흉내내는 시험을 해봤지만 접착력과 가역성 시험에서 낮은 성공률을 보였다”며 “이번에 마이크로 패턴화된 나노튜브로 이뤄진 불균일한 구조와 적절한 크기와 탄성을 가진 나노튜브가 필요하다는 점을 발견했다”고 설명했다.

게코도마뱀의 발바닥을 본딴 접착제와 기구는 로봇용 발바닥은 물론이고 반도체 제조공정이나 우주인 활동 등에도 활용이 기대된다. 깨끗한 진공환경에서 작업이 요구되는 반도체 공정에서 웨이퍼를 옮길 때 효과적인 활용이 가능해며 대부분 진공상태에서는 잘 붙지 않은 기존 접착제를 대신해 우주인이 이용하면 더욱 자유로운 공간 이동이 가능해질 것이다. 이정환기자@전자신문, victolee@

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