대표적인 수생식물 생이가래는 주로 관상용에 쓰이는 식물로, 잎 표면에 물을 떨어뜨리면 물방울을 붙잡고 있는 신기한 현상을 보인다. 이는 머리카락처럼 생긴 미세한 섬유의 독특한 성질 때문인데, 국내 연구팀이 물방울을 붙잡는 생이가래의 잎 표면을 인공적으로 만들어 독특한 액체-기체 계면특성을 구현해내며 선박의 연료소모를 줄일 수 있는 특수 방수코팅막 응용 가능성을 여는데 성공했다.

POSTECH(포항공과대학교) 화학공학과 김동표 교수팀은 머리카락 모양의 탄소 섬유로 생이가래 잎 표면과 같은 미세구조를 만들어 초소수성(疏水性) 코팅막을 만드는데 성공, 소재분야 권위지인 어드밴스드 머터리얼스지를 통해 발표했다.

생이가래의 잎 표면은 물을 싫어하는 소수성과 물방울을 붙잡는 접착성을 동시에 가지고 있는데, 잎 표면을 살펴보면 미세한 머리카락 모양의 왁스섬유가 빽빽하게 들어차 있다. 이 섬유는 물을 싫어하는 왁스 섬유로, 공기를 저장해 부력을 유지하고 섬유 끝 부분은 친수성을 가지고 있어 물방울을 붙잡는 접착력을 가지고 있는, 이른바 하이브리드(hybrid) 조합으로 구성되어 있다.

연구팀은 각종 기판 위에 구리 금속 촉매를 먼저 입힌 다음 아세틸렌 기체를 이용해 증착시키는 방법(CVD)으로 머리카락 모양의 탄소 섬유를 만든 다음, 생이가래의 잎 표면처럼 초소수성 성질과 물의 접착력을 가진 미세구조로 만들었다.
지금까지 개발된 초소수성 표면 제조방법은 제조과정이 복잡하고 미세한 패턴으로 구성하기 어려워 다양한 응용에 한계가 있었던 반면, 연구팀이 이용한 방법은 저온에서 비교적 간단하게 만들어낼 수 있다는 장점을 가지고 있다.

또, 이렇게 만들어진 탄소섬유의 미세패턴은 새로운 세포의 미세 배열법(Micro array)으로도 활용될 수 있을 뿐 아니라, 초소수성과 접착성을 동시에 가지는 섬유에 세포를 부착해 액체 영양분과 세포호흡에 필요한 기체를 동시에 공급할 수 있는 새로운 세포 배양장치로도 활용할 수 있다.

연구를 주도한 김동표 교수는 “이번 연구는 아직 기초적인 단계에 불과하지만 선박 표면 방수코팅제에 적용하면 기체 코팅막이 만들어져 마찰저항을 낮춰 연료 소모를 줄이는데 큰 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “이외에도 다양한 세포 연구에도 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.