DNA·거미줄 본따 강철보다 2배 강하고 가벼운 섬유 개발 작성일 03-26 33 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="f0z5hpPKzL"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2de63163d7193956490f8df6bce36da2144c9c69f89df32a439cb14f927b6cda" dmcf-pid="4wIARrXS3n" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="거미줄은 무게 대비 강철보다 강한 대표적인 자연계 고성능 섬유다. 국내 연구팀이 거미줄과 DNA의 이중나선 구조 원리를 모사해 강철보다 2배 강하면서 무게는 4분의 1인 초강력 섬유를 개발했다. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/26/dongascience/20260326132404173xlyd.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="FUK3TzRf0O" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/26/dongascience/20260326132404173xlyd.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 거미줄은 무게 대비 강철보다 강한 대표적인 자연계 고성능 섬유다. 국내 연구팀이 거미줄과 DNA의 이중나선 구조 원리를 모사해 강철보다 2배 강하면서 무게는 4분의 1인 초강력 섬유를 개발했다. 게티이미지뱅크 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="0e1bf38e8af09f382f224111ad7085bd0fdea0ccbea53d312b8ee9c9d5468b0a" dmcf-pid="8rCcemZvui" dmcf-ptype="general">DNA와 거미줄이 가진 이중나선 구조의 원리를 실험실에서 재현해 강철보다 2배 강하면서도 무게는 4분의 1에 불과한 초강력 연속 섬유가 개발됐다.</p> <p contents-hash="a1d76a00322c18056a5e38fb7b5d82928ec111c836186b4a344cf78e5f056792" dmcf-pid="6mhkds5TUJ" dmcf-ptype="general">한국연구재단은 한태희·위정재 한양대 유기나노공학과 교수와 엄원식 단국대 융합소재 전공 교수 공동연구팀이 물속에서 스스로 이중나선 구조를 형성하는 특수 고분자 소재를 이용해 자연계 섬유의 설계 원리를 재현하는 데 성공했다고 26일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 25일 게재됐다.</p> <p contents-hash="48ba9fd4b80074b25a55b86cbd0dd4c81de97da2a6c110582dc9cb82bb7cb82a" dmcf-pid="PslEJO1ypd" dmcf-ptype="general">항공우주, 국방, 로보틱스, 반도체 등 첨단 산업에서 가볍고 강한 섬유에 대한 수요가 급증하고 있다. 자연에서는 거미줄, 콜라겐 같은 섬유가 분자 수준의 정교한 배열 덕분에 뛰어난 강도를 낸다.</p> <p contents-hash="e6c6d509c431cf59cb5a9708a6b2a09d0380656bc9dbb1ac63d4cc95e34be39d" dmcf-pid="QOSDiItW3e" dmcf-ptype="general">기존 합성 섬유 기술은 가공 과정에서 분자 배열이 흐트러지거나 내부에 미세한 빈 공간이 생겨 소재 본래의 성능을 살리지 못했다. 제조 과정에서 유해 화학 용매를 써야 하는 환경적 부담도 있다.</p> <p contents-hash="e990ad71851c5a37fece72b0bdb0d6e0db9c02bdd0553e7f3b65f4f5f1ff29c6" dmcf-pid="xIvwnCFYzR" dmcf-ptype="general">연구팀은 물속에서 DNA처럼 두 가닥이 스스로 꼬여 나선 구조를 만드는 특수 고분자 'PBDT'에 주목했다. PBDT는 방탄복 소재로 쓰이는 아라미드 계열 물질로 분자 자체가 매우 단단한 막대 모양이어서 강한 실을 만들기에 유리하다. 분자 수준에서 아무리 질서 있게 배열돼도 긴 실로 뽑는 과정에서 배열이 흐트러졌다. </p> <p contents-hash="3efc61b3732624cfbef85da433b95ef31cf09c189bf151cd91a31f3f6c8f8243" dmcf-pid="yVPB5fgR0M" dmcf-ptype="general">연구팀은 분자가 스스로 만든 정교한 배열을 최종 실 구조까지 유지하는 4단계 제조 공정을 설계했다. 먼저 분자를 한 방향으로 정렬하고 칼슘 이온을 더해 구조를 묶은 뒤 실을 잡아당겨 정렬도를 높였다. 마지막으로 밧줄을 꼬는 원리를 응용한 비틀림 압축으로 내부 빈틈을 없앴다.</p> <p contents-hash="1fc4220fea3fb58abc6923551ede4404778627166b3969e2be0354238669d1af" dmcf-pid="Wq2pWBd87x" dmcf-ptype="general">완성된 섬유는 인장강도 1.2기가파스칼(GPa, 10억 파스칼), 강성 103GPa를 기록했다. 기존에 같은 소재를 필름 형태로 만들었을 때보다 강도는 5.8배, 강성은 6.3배 높아졌다. 강철과 비교하면 강도는 2배 이상 높고 무게는 4분의 1 수준이다. 같은 무게로 따지면 강철 와이어보다 8배 이상 더 큰 힘을 견딜 수 있다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cc9a1f094fcce8513b3d0bda924b9023ca4de36ee64bdc63df95ac6a278fb689" dmcf-pid="YBVUYbJ60Q" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="DNA와 거미줄의 이중나선 원리를 모사한 아라미드계 PBDT 섬유의 제조 개념도. 물속에서 스스로 이중나선을 형성하는 PBDT 나노섬유를 정렬-결속-인장-비틀림 압축의 4단계 공정으로 가공해 초강력 연속 섬유를 만든다. 항공우주, 방호, 로봇, 반도체 패키징 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 한태희 교수 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/26/dongascience/20260326132405414pgyj.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="V9kifNSrpo" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/26/dongascience/20260326132405414pgyj.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> DNA와 거미줄의 이중나선 원리를 모사한 아라미드계 PBDT 섬유의 제조 개념도. 물속에서 스스로 이중나선을 형성하는 PBDT 나노섬유를 정렬-결속-인장-비틀림 압축의 4단계 공정으로 가공해 초강력 연속 섬유를 만든다. 항공우주, 방호, 로봇, 반도체 패키징 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 한태희 교수 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="7887730816d41fb6d99612fe314b26846305eedd8aab30eb0394479a365bfdf5" dmcf-pid="GbfuGKiPzP" dmcf-ptype="general">이번 섬유는 수 km 단위의 연속 생산이 가능해 실험실 수준을 넘어 대량 생산으로 이어질 수 있는 기반을 갖췄다. 독성 용매 없이 물을 기반으로 제조하는 친환경 공정을 거치며 구조를 풀어 다시 만들 수 있어 재가공과 재활용도 가능하다.</p> <p contents-hash="cae293226e796dbe122497067e1cecf5ae61b5c68c0747f9ca64afd49b94d1c5" dmcf-pid="HK47H9nQ06" dmcf-ptype="general">한태희 교수는 "거미줄과 DNA가 가진 정교한 구조적 비밀을 산업용 실로 구현한 것이 핵심"이라며 "높은 성능과 생산성, 친환경성까지 확보한 만큼 항공우주, 반도체, 방호 등 첨단 산업의 차세대 플랫폼으로 발전시켜 나갈 것"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="f33dce9768cabd2099c9697f64b0c874bad483a5622f45a2987285879bac71e8" dmcf-pid="X98zX2Lxu8" dmcf-ptype="general"><참고> <br> doi.org/10.1002/adma.72889</p> <p contents-hash="dbd1d4d2580b2014ab5a959092ea25994daaf1cd95bf5eefceb1ae4413a91c74" dmcf-pid="Z26qZVoM34" dmcf-ptype="general">[임정우 기자 jjwl@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 MS “韓 AX 다음 단계는 ‘프론티어 전환’” 03-26 다음 올인원 세탁건조기 ‘압도적 1위’ 자부…삼성, 웨딩 스토어·구독으로 신혼시장 락인 03-26 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
