성균관대, 자연모사 기술 이용한 3차원 물 수송 다이오드 표면 제작

[테크월드뉴스=조명의 기자]

성균관대는 기계공학부‧양자생명물리과학원 이진기 교수 연구팀(제1저자 이민기 박사)이 자연모사 기술을 이용해 3차원의 물 수송 다이오드 표면을 개발했다고 밝혔다. 레이저 가공 기법을 이용해 제작의 용이성을 확보했으며, 3차원 구조를 이용해 세계 최고 성능의 물 수송 다이오드 표면을 개발한 것이다.

물방울을 표면에 떨어뜨렸을 때 한쪽 방향으로만 물을 수송하는 표면을 다이오드 표면이라고 한다. 기존에는 리소그래피 공정 혹은 3D 프린터를 이용해 물 수송 다이오드 표면을 제작해왔으나, 낮은 물 수송 성능과 복잡한 제작 과정의 단점이 있었다. 이를 극복하기 위해 새로운 형태의 표면 구조와 제작방법에 대한 연구가 진행돼 왔으나, 수송 성능과 표면 제작 용이성 두 가지 모두 높이는데 어려움이 있었다.

이에 연구진은 자연에서 힌트를 얻었다. 사막도마뱀과 벌레잡이통풀의 표면 구조에서 발생하는 모세관력을 이용해 물을 수송하는 원리와 표면 구조의 지형적 특성을 이용해 물을 한 방향으로만 이동하게 만드는 원리를 적용, 빠른 물 수송 성능을 갖는 새로운 형태의 3차원 다이오드 표면을 제작했다.

3차원 다이오드 표면은 V-홈으로 이뤄진 쐐기 구조이다. 연구진은 V-홈에서 발생하는 강한 모세관력을 활용해 물 수송 속도를 증가시키고, 쐐기 구조를 활용해 물이 한 방향으로만 이동하게 했다. 또한 3차원 다이오드 표면은 레이저를 이용해 가공하기에 다양한 물질에 손쉽게 제작할 수 있다.

이진기 교수는 “3차원 물 수송 다이오드 표면은 기존의 다이오드 표면에 비해 월등한 성능과 용이한 제작방법을 바탕으로 미세유체 칩과 수분 수집에 적용 가능한 원천 기술로 활용할 수 있다”라고 밝혔다.

본 연구는 연구재단 중견도약연구와 환경부 생태모방기반환경오염관리기술개발의 지원을 받았으며, 세계적인 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’(IF=16.836)에 3월 20일 온라인 게재됐다.