거친 피부 굴곡과 격렬한 신체 움직임에도 잘 붙고, 원할 때 자극 없이 뗄 수 있는 초강력 접착 패치를 국내 연구진이 개발했다.

울산과학기술원(UNIST)은 정훈의 UNIST 기계공학과 교수팀은 김재준 전기전자공학과 교수팀, 국립생태원 생태신기술팀과의 공동연구로 접착성, 탈착성, 신축성이 모두 뛰어난 피부 패치 ‘모션 적응형 테셀레이션 패치’를 만들었다고 18일 밝혔다.

공동연구팀은 따개비의 접착 단백질 특성을 닮은 형상기억고분자를 포유류 아르마딜로의 갑옷 구조처럼 배열하는 방식으로 패치를 개발했다.

따개비는 접착 단백질의 굳기(강성)가 변하는 특성이 있어 울퉁불퉁한 바위 표면에 밀착할 수 있다. 부드러운 접착 단백질이 거친 바위 표면을 꼼꼼하게 채운 뒤 굳으면서 단단히 부착되는 원리다.

이 원리를 모방한 형상기억고분자는 거친 피부 표면에 밀착될 수 있고, 원할 때 온도를 조절해 자극 없이 쉽게 떼어낼 수 있다. 온도만 바꾸면 여러 번 붙였다가 떼는 것도 가능하다.

개발된 패치를 피부에 부착한 사진

연구팀은 또 아르마딜로의 갑옷 구조를 본뜬 배열로 신축성과 유연성을 확보해 격렬한 신체 움직임에도 패치가 떨어지거나 손상되지 않도록 했다. 아르마딜로의 갑옷은 단단한 뼛조각 사이에 부드러운 콜라겐이 채워져 있는 ‘테셀레이션’ 구조다. 연구팀은 형상기억고분자 조각 사이를 탄성 고분자로 채워 이 같은 구조를 모방해 접착력을 극대화했다.

연구팀은 개발된 패치로 만든 부착형 전자기기는 뛰거나 계단을 오르내리는 격렬한 움직임에도 접착력을 유지하며 착용자의 심박수와 혈압 등을 측정했다고 말했다.

따개비와 아르마딜로를 모방한 피부 패치의 구조. UNIST 제공

정훈의 교수는 “기존 신체 부착형 디바이스는 움직임에 따른 변형과 반복적인 스트레스에 취약하고, 장시간 착용 시 피부 자극과 불편함을 초래하는 경우가 많다”며 “이번 연구로 이를 모두 해결할 수 있는 혁신적인 접착 기술을 개발했다”고 말했다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야 학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스’(Advanced Materials)에 지난달 20일 온라인으로 공개됐다.