도마뱀 발바닥과 펭귄 깃털 구조 모사...접착력과 단열 성능 확보
온도 따라 색 변하는 카멜레온 특성 적용...전력 소모 없는 스마트 소재

박준용 금오공대 재료공학부 교수(왼쪽 사진)와 윤서한 신소재공학과 박사과정./사진제공=금오공대

국립금오공과대학교는 최근 박준용 재료공학부 교수 연구팀이 자연의 생체 구조를 모사해 접착과 단열, 온도 감지 기능을 하나로 통합한 '전력 소모가 필요 없는 스마트 단열 패치'를 개발했다고 25일 밝혔다.

겨울철이 되면 많은 가정에서 난방비를 줄이기 위해 창문에 에어캡(일명 '뽁뽁이')을 붙이곤 한다. 그러나 에어캡을 유리 표면에 고르게 밀착시키는 것은 생각보다 쉽지 않으며, 반복적인 탈부착이 어려워 계절이 바뀔 때마다 새로 교체해야 하는 번거로움이 있다. 또 창문에 접착 흔적이 남거나 에어캡과 유리 사이에 결로와 곰팡이가 발생하는 문제도 나타난다.

박 교수팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 도마뱀과 펭귄, 카멜레온의 특성을 결합한 '3-in-1' 생체모사 전략을 세웠다. 패치의 한쪽 면에는 도마뱀 발에서 영감을 얻은 미세 구조를 형성해 접착제 없이도 표면에 자유롭게 붙였다 뗄 수 있는 건식 접착 기능을 구현했다. 반대쪽 면에는 펭귄 깃털을 닮은 다공성 구조를 적용해 공기층을 형성, 열 유출을 효과적으로 차단하는 단열 성능을 확보했다. 여기에 온도 변화에 따라 색이 변하는 감온 소재를 추가해 카멜레온처럼 주변 온도를 시각적으로 나타내도록 했다.

이 패치는 별도의 전자 장치나 전력 공급 없이 색 변화를 통해 사용자가 온도를 직관적으로 확인할 수 있는 것이 특징이다. 또 반복적인 탈부착에도 접착력이 유지되며 부착면에 오염을 남기지 않는다. 기존 단열 방식보다 우수한 보온 성능을 보여 스마트 벽면 소재나 인터랙티브 공간 디자인 기술로의 확장 가능성도 확인했다.

박 교수는 "기존 자연모방 연구가 단일 기능 모사에 집중했다면 이번 연구는 다양한 기능을 하나의 소재에 조화롭게 통합한 새로운 접근"이라며 "앞으로 고기능성 패시브 건축 자재와 스마트 인테리어, 웨어러블 전자기기 등 다양한 산업 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단의 '우수신진연구사업'과 나노소재기술개발사업 미래기술연구실 전략형, 경북도 RISE사업 '지역성장혁신LAB'의 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 'Bioinspired Trifunctional Patches for Adaptive and Energy-Efficient Thermal Management'(적응형 및 에너지 효율적 열 관리를 위한 생체모사 삼중 기능 패치)라는 제목으로 재료과학 분야 국제 학술지 'Advanced Functional Materials'(IF=19.0, JCR 상위 5%)에 게재됐다.

박준용 재료공학부 교수팀의 연구자료 이미지./사진제공=금오공대

권태혁 기자 taehkd@mt.co.kr

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