정훈의 UNIST 기계항공 및 원자력공학부 교수.(사진 = UNIST 제공)
바다 속 해조류에 박테리아 같은 미생물이 달라붙지 않는 것에 착안해 만든 '초강력 방오막(Anti-biofilm materials)'이 개발돼 관심을 모으고 있다.
UNIST 기계항공 및 원자력공학부의 정훈의 교수팀은 미생물이 표면에 못 달라붙게 하는 새로운 '방오(防汚, Antifouling)' 소재를 개발했다고 20일 밝혔다.
이 소재는 '지질-하이드로겔 나노구조 하이브리드(Lipid-Hydrogel Nanostructure Hybrids)'라고 불린다.
방오 기능이 우수하면서 단단한 물질(PEGDMA)로 뾰족한 바늘기둥이 무수한 미세구조를 만들었다.
다시 그 위에 친수성이 강한 소재(MPC)를 얇게 씌워 피막과 비슷한 수막(水膜, Hydration Layer)을 형성했다.
정훈의 교수는 "파래나 갈조류 같은 해조류의 표면을 보면 미세한 돌기들이 있는데 이 구조를 본 따 박테리아가 접근하면 찔려 죽는 미세표면을 만들었다. 그 위에 물로 형성된 얇은 막은 박테리아의 접근 자체를 어렵게 만든다"고 소개했다.
방오 소재는 표면에 각종 오염물이 달라붙지 못하게 하는 물질.
주로 선박이나 해양시설에서 물이 닿는 부분에 발라 해양생물의 부착을 막는 데 쓰인다.
최근에는 인공관절이나 치아 임플란트 같은 의료기구에서 노폐물의 흡착을 막거나 가습기 등 생활기기 내부에 생기는 바이오필름(Biofilm, 미생물
지질-하이드로겔 나노 바늘 하이브리드 필름의 구조.(사진 = UNIST 제공)
막)을 방지할 수 있는 기술도 연구되고 있다.
연구진은 또 나노 바늘이 촘촘한 미세표면에 해조류처럼 피막을 입혔다.
미세표면은 딱딱한 하이드로겔(PEGDMA)로 만들어 물속에서도 구조를 유지하도록 했고 그 위에 MPC라는 분자를 얇게 씌운 것이다.
MPC는 물을 잘 잡아당겨 표면 위에 수막을 형성한다.
제1저자인 선가현 UNIST 기계공학과 석·박사통합과정 연구원은 "미세표면에 찔려 죽은 박테리아가 쌓이면 방오기능이 떨어지지만 이를 물로 씻기게 하면서 방오 기능이 한층 강하되는 것"이라고 말했다.
즉, 미세표면과 피막을 통해 이중으로 방오할 수 있어 넓은 범위의 박테리아를 모두 대응할 수 있고 긁히거나 손상돼도 기능을 유지할 수 있다는 거다.
연구진은 해조류를 비롯한 해양생물의 미세표면을 추가로 연구해 방오 기능을 더욱 강화할 계획이다.
이렇게 만들어진 미세표면 기술은 선박이나 해상장비는 물론 가습기 같은 생활가전에도 적용할 수 있다.
정훈의 교수는 "'가습기 살균제 사건'처럼 해로운 박테리아를 없애려 살균제를 사용하는 대신 기기 표면에 새로운 방오막을 도입 가능하다"며 "이 기술을 적용하면 정수기나 에어컨 등의 생활기기를 안전하고 건강하게 사용 가능할 수 있을 것"이라고 했다.
이번 연구는 미국화학회(ACS)에서 발행하는 ACS 매크로 레터스(ACS Macro Letters) 1월호 표지 논문으로 출판됐다.