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문어 빨판 모사해 '수중 패치'···과기인상 방창현 교수

과기부·연구재단, 이달의 과기인상 수상자 발표
화학·기계항공 전공···동식물 미세 표면 공학적 응용 연구 중
방창현 화학공학·고분자공학부 교수의 전문 분야는 자연모사공학 및 응용 기술 개발, 표면 및 계면 공학, 미세구조 기반 청정 전자 소재 및 의료 소재 개발, 바이오 융합 소자 및 생체모사 전자 소자다. <사진=연구재단 제공>방창현 화학공학·고분자공학부 교수의 전문 분야는 자연모사공학 및 응용 기술 개발, 표면 및 계면 공학, 미세구조 기반 청정 전자 소재 및 의료 소재 개발, 바이오 융합 소자 및 생체모사 전자 소자다. <사진=연구재단 제공>
"동물과 식물의 재밌는 미세 표면 구조에 관심이 많습니다. 이를 모사해 공학적으로 응용하는 연구를 하고 있어요. 무엇보다 자연에서 지혜를 배우고 창의적인 영감을 받고 다른 분들과 영감을 공유하는 일이 즐겁습니다."

'이달의 과학기술인상'을 수상한 방창현 성균관대학교 교수가 '자연모사' 연구의 매력을 이같이 말했다.

과학기술정보통신부(장관 유영민)와 한국연구재단(이사장 노정혜)은 문어 빨판의 3차원 구조를 응용해 고점착 패치 소재를 개발한 방창현 교수를 '이달의 과학기술인상' 4월 수상자로 선정했다고 3일 밝혔다.

방 교수팀은 건조하거나 습한 환경에서 강하게 물체에 부착하는 문어 빨판을 관찰하고 빨판 내부에 존재하는 미세 구형 돌기의 점착 기작을 규명했다.

이들이 개발한 '문어 빨판 모사 패치'는 물·실리콘 오일에 담긴 유리와 습한 피부 등에서 높은 점착력을 유지했고, 1만 회 이상 반복 탈부착 실험에서 성능을 유지했다. 떨어진 후에 표면에 오염물을 남기지 않는다는 점도 신개념 패치로 인정받는 이유 중 하나다. 문어 모사 패치 연구 성과는 2017년 6월 네이처(Nature)에 실렸다.

방 교수는 "문어 빨판 모사 패치는 청정 전자 소재, 장기 조직 봉합, 상처 보호 등에 활용될 수 있다"며 "촉수를 자유롭게 움직이고 힘과 냄새를 감지하는 다재다능한 문어 팔을 모사한 새로운 의료시스템을 개발해 환자에게 도움이 되고 싶다"고 밝혔다.

연구팀은 문어 촉수와 함께 개구리·달팽이 발의 점착 시스템과 곤충 더듬이를 웨어러블 센서 소자의 부착기술에 응용하고 있다. 굴곡진 표면과 물속에서 패치를 탈부착할 때 표면이 오염되거나 반복 접착 시 성능이 저하되는 문제를 해결하는 것이 목표다.


문어 빨판 미세돌기 구조(위)와 3차원 계층 구조인 탄성 고점착 패치(아래). 연구팀은 기존의 전자빔 가공에 비해 단순하고 저렴한 용액공정을 사용해 초저가형 대면적 패치를 제작하는 기술을 확보했다. <사진=연구팀 제공>문어 빨판 미세돌기 구조(위)와 3차원 계층 구조인 탄성 고점착 패치(아래). 연구팀은 기존의 전자빔 가공에 비해 단순하고 저렴한 용액공정을 사용해 초저가형 대면적 패치를 제작하는 기술을 확보했다. <사진=연구팀 제공>

문어 모사 패치의 점착력 실험 결과. <그림=연구팀 제공>문어 모사 패치의 점착력 실험 결과. <그림=연구팀 제공>


자연모사공학, 청정 전자·의료 소재, 바이오융합 소자 등 다양한 분야의 전문가인 방 교수는 학부에서 화학공학을, 박사과정에서는 기계항공공학을 전공했다. 성균관대 부임 전에는 삼성전자와 서울대 정밀기계설계공동연구소에서 연구원으로 일했다.

그는 "짧은 산업체 경력과 다양한 학문 공부 덕에 하고 싶은 연구 분야를 자연스럽게 찾을 수 있었다"며 "조금 늦더라도 조급해하지 않았던 태도가 연구자의 길을 가는 데 도움이 됐다"고 돌아봤다.

방 교수는 연구자의 기본자세로 자연을 이해하려는 겸손함과 타인을 돕는 마음을 꼽았다. 학생들에게도 자연에서 배운 지식을 나누고 함께 성장하라고 조언한다. 그는 "끊임없이 새로운 지혜를 주는 자연을 연구할수록 경이롭고 겸손한 마음이 든다"며 "자연의 비밀을 밝히고 이를 실생활에 응용하는 연구자가 되겠다"고 말했다.

방창현 교수는 "격려와 도움을 주는 화학공학·고분자공학부와 나노과학기술학과 교수님들, 열정적으로 연구에 매진하는 연구실 학생들과 연구원들에게 감사하다"고 말했다. <사진=연구팀 제공>방창현 교수는 "격려와 도움을 주는 화학공학·고분자공학부와 나노과학기술학과 교수님들, 열정적으로 연구에 매진하는 연구실 학생들과 연구원들에게 감사하다"고 말했다. <사진=연구팀 제공>
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