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차량의 앞 유리나 빌딩 유리 벽에 빗방울이 떨어지면 표면에 물 방울이 형성된다. 이러한 물방울은 일반적으로 표면의 친소수성에 의한 결과이다. 즉 표면이 물을 밀어내는 특성을 가지고 있기 때문이다. 

미국 농무부(United States Department of Agriculture) 산하 ARS(Agricultural Research Service) 연구진은 투명한 나노입자를 기반으로 하는 새로운 코팅 기술을 개발하는 데 성공했다. 연구진은 새로운 표면개질 기술을 이용하여 소수성의 표면을 친수성으로 매우 빠르게 변경시킬 수 있게 되었다. 빗물이 표면에 방울로 뭉치지 않아 가시권이 외부의 환경에 영향을 받지 않는 표면을 만들 수 있게 되었다. 이러한 기술을 적용한 표면에 빗방울을 흩뿌리게 되면 표면에 방울방울 맺히는 대신에 넓게 골고루 퍼지게 되어 빛의 굴절이 표면에서 이루어지지 않아 시야의 방해가 생기지 않게 된다. 

이러한 기술은 유리창 외에도 태양전지를 비롯한 외부의 오염으로부터 표면을 보호해야 하는 여러 분야에 폭넓게 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 연구진은 이번 기술을 스테인리스강과 같은 금속에서부터 유리에까지 다양한 물질에 적용하였으며 그 효과를 실험적으로 입증하는데 성공했다. 

연구진은 이번에 사용된 나노입자 코팅 물질은 실험실에 쉽게 사용할 수 있는 몇 가지 소재로 간단하게 만들 수 있게 되었다. 연구진은 이번에 식물성 단백질 등 다양한 소재를 사용했다. 새로운 나노물질을 합성하는 공정은 1시간이 걸리지 않았다. 공정 과정은 간단하며 값싼 재료들이 사용된다. 공정과정에는 특별한 장치를 비롯한 가열 공정 장비들이 요구되지 않는다. 

개념증명 실험으로 연구진은 소혈청알부민(used bovine serum albumin)을 사용했다. 연구진은 단백질과 에틸 시아노아크릴레이트를 사용하여 나노입자 코팅 기술의 핵심 물질을 만들었다. 소혈청알부민은 소의 혈청알부민(BSA)을 염산산성 무수메탄올로 메틸화시킨 부산물질이다. 에틸 시아노아크릴레이트는 “슈퍼 글루”로 알려진 접착제의 주성분이다. 

연구진은 나노입자를 에틸 시아노아크릴에이트와 소혈청알부빈이 포함된 산성화된 에탄올과 반응시켜 만들었다. 원심분리기를 이용하여 반응과정의 부산물을 제거하고 나노입자를 용액에 골고루 분산시킬 수 있었다. 코팅막을 형성하는 과정은 매우 빠르며 간단하다. 표면 처리 공정은 단순히 표면을 깨끗이 한 다음 스프레이로 뿌린 다음 물을 이용하여 린스하면 끝난다. 

연구진은 소맥 단백질의 주성분인 글리아딘을 사용했다. 이를 통해서 이러한 공정 기술이 식물과 동물 단백질 모두를 이용해서 가능하다는 것을 실험적으로 입증했다. 이번 연구는 Journal of Nanoparticle Research에 소개되었다. 일반적으로 식물 단백질은 동물 단백질보다 저렴하다. 이러한 식물성 자원을 사용할 수 있는 기술은 기존의 상업적으로 활용되고 있는 친수성 코팅 물질보다 훨씬 저렴하고 활용이 쉽다는 장점을 가지고 있다. 

ARS 연구진은 현재 이러한 기술을 상용화로 이어가고자 적합한 협력업체를 구하고자 한다고 밝혔다. 이러한 기술은 가까운 미래에 우리 현실로 다가올 수 있을 것으로 기대된다. 

그림. 나노입자를 기반으로 하는 새로운 코팅 물질은 매우 간단한 공정으로 표면에 형성될 수 있으며 소수성 표면(왼쪽)을 오른쪽과 같이 친수성 표면으로 바꾸는데 활용될 수 있다. 

 

KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 2014-07-07


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