‘인체에 적합한 신소재 개발’에 힘쓰고 있는 나노바이오융합연구센터

 지난 9월, 물을 이용한 스텔스 기술을 세계 최초로 개발하여 SCIENTIFIC REPORTS에 논문을 게재하는 등 최근 다양한 연구성과를 내고 있는 나노바이오융합연구센터를 소개하고자 한다. 

나노바이오융합연구센터 김혁준 연구원은 다음과 같이 소개를 했다. “저희센터는 나노바이오융합이라는 말 그대로 나노 기술과 바이오 기술을 융합하여, 인체에 적합한 신소재를 개발하고 응용소자 및 기술을 연구하는데 집중하고 있습니다. 최근 웨어러블 디바이스가 미래 지향적인 연구대상으로 떠오름으로써 유연성 신소재에 대한 이목이 집중되는 가운데, 활발한 연구가 진행되고 있습니다. 하지만 아직까지는 인체에 부적합한 소재가 사용되거나, 실질적인 디바이스의 제작에는 한계점이 있는 등, 개선되어야 하는 부분이 많습니다. 우리 연구실에서는 이런 문제점들을 이해하고, 실질적으로 적용할 수 있는 인체 적합한 유연성 신소재 및 제작기술을 개발하기 위해 그래핀 필름과 탄소 섬유에 집중적인 연구를 진행 중입니다.”

김혁준 연구원의 말대로 나노바이오융합연구센터는 다양한 응용기술을 위한 기초 소재로써 그래핀 필름과 탄소섬유에 대해 집중적으로 연구를 진행하고 있다.


첫 번째로써 그래핀은 전도성과 기계적 강도, 에너지밀도가 뛰어나고 적당한 형태로 가공할시 유연성까지 보장하는 소재이다. 이러한 그래핀은 합성법에 따라 특성이 크게 달라지기 때문에 이를 잘 제어할 수 있어야 전도성과 강도가 높고 유연한 그래핀 필름을 제작할 수 있다고 한다. 이를 위해 나노바이오융합연구센터는 산화도 및 분산도가 매우 뛰어난 산화그래핀 잉크 제조 기술을 연구하고 있다. 이는 일반적인 산화그래핀 잉크에 비해 분산도가 뛰어나고 입자크기 제어가 가능하기 때문에, 균일하고 특성이 좋은 그래핀 필름 제작이 가능하도록 한다. 제작된 그래핀 필름은 에너지밀도와 강도, 유연성이 모두 뛰어나기 때문에 차세대 에너지 소재로 발전할 가능성이 높을 것으로 예상된다.

두 번째로 집중하고 있는 소재는 예전부터 강도와 열전도성 등의 특성을 활용하여 산업화가 활발히 진행 중인 탄소섬유이다. 구체적으로 연구센터에서는 이온용액에 탄소 잉크를 주입하여 응고시켜 마이크로 섬유를 제작하는 습식방사기법과, 고전압에서 유기용액을 방사하여 나노섬유를 제작하는 전기방사기법을 활용해 탄소섬유 연구를 진행 중에 있다. 기존의 탄소소재를 1차원 형태인 섬유형태로 가공한 탄소섬유는 다양한 형태의 소자설계가 가능하고 유연성이 보장되며 넓은 비표면적으로 인해 응용소자의 성능을 증가시킬 것으로 기대된다.


나노바이오융합연구센터는 이러한 기초소재 개발을 통해 실제 디바이스에 응용하여 고성능의 소자를 개발하는 것을 최종 목표로 하고 있다.


이러한 노력의 결과로 2015년 1월 우수논문으로 선정되어 APPLIED PHYSICS LETTERS에 Multiferroic properties of stretchable BiFeO3 nano-composite film를 주제로 논문이 게재되었으며  2015년 9월에는 SCIENTIFIC REPORTS에 Metamaterial absorber for electromagnetic waves in periodic water droplets가 게재되어 주목을 받았다.


김혁준 연구원은 “다양한 분석장비를 보유 또는 직접 제작하여 연구에 적극 활용하는 점”을 연구실의 가장 큰 장점으로 꼽았다. 실제로 연구팀은 Electrochemical analyzer (ECA), 형광/편광 현미경, UV-Vis 흡광도 측정장비, 저항측정장비, Sputter 장비, Thermal Mechanical Analyzer (TMA), Plasma cleaner, Dynamic light scattering (DLS) 등 다양한 장비를 보유하고 있으며 이를 적극적으로 활용하기 위해 다양한 분야의 타 연구팀과 협동연구를 진행하고 있다.

나노바이오융합연구센터는 2011년에 차세대융합기술원에 꾸려져 현재는 융기원내 C동 3층에 위치하고 있다.