김선정 교수팀, 거미줄 본뜬 인공근육 신소재 개발

네이처 발표

그래핀과 탄소나노튜브(CNT)를 이용한 인공근육 섬유 제조 기술이 나왔다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 김선정 한양대 생체공학과 교수(사진)팀이 이 같은 연구 성과를 내 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 지에 실었다고 2일 발표했다. ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀은 탄소 원자들이 벌집 모양으로 결합한 2차원 결정체이며, CNT는 벌집 형태로 결합한 탄소 원자가 도르르 말려 대롱(튜브) 모양이 된 신소재다.

연구팀은 거미줄이 생기는 원리에 착안, 그래핀과 CNT를 1 대 1 비율로 나노 구조로 결합하면 인성(질긴 특성)과 유연성이 매우 좋은 섬유를 만들 수 있음을 논문에서 보였다. 연구팀에 따르면 기존에 CNT를 이용한 인공근육 섬유 연구는 많았으나 제조 과정에서 CNT가 엉켜 기계적 성능이 떨어지고, 이를 해결하는 후처리 과정에서 어려움이 많았다.

연구팀은 그래핀과 CNT를 물에 분산시켜 만든 용액을 또 다른 고분자 용액 속에서 섬유 형태를 갖도록 처리한 후 그래핀-CNT 복합섬유를 만들었다. 이 경우 그래핀과 CNT가 스스로 배열되기 때문에 복잡한 후처리가 없어도 성능이 좋은 섬유가 만들어진다는 설명이다. 김 교수는 “인공근육뿐 아니라 마이크로 크기 직경을 갖는 고강도 스프링, 센서, 에너지 저장용 소재 등으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com