단국대 “물의 표면장력에 나노입자 변형, 최초 규명”

[이데일리 신하영 기자] 단국대 연구팀이 물의 표면장력에 의해 수면 위 나노입자가 변형되는 현상을 세계 최초로 규명했다.

왼쪽부터 김세영 교수, 김상윤 석사, 진신저 석사.(사진=단국대)

단국대는 김세영 고분자시스템공학부 교수팀이 이러한 연구 성과를 거뒀다고 21일 밝혔다.

물과 기름처럼 서로 섞이지 않는 경계면의 표면장력을 낮추는 ‘계면활성 나노입자’는 기존 계면활성제를 대체할 차세대 소재로 꼽힌다. 특히 나노입자의 모양은 경계면의 안정화와 유화 성능에 영향을 미치는 중요 요소다. 나노입자가 경계면에서 납작하거나 변형되는 정도에 따라 유화 성능이 결정돼서다. 따라서 나노입자가 어떤 조건에서 얼마나 변형하는지 정확히 파악하는 것이 계면활성 나노입자 설계에 도움이 된다.

다만 나노입자는 크기가 매우 작아 수면 위에서 일어나는 변형을 직접 관찰하고 정량적으로 측정하기 어려웠다. 이에 연구팀은 강성을 조절할 수 있는 구형 고분자 나노입자를 활용해 수면 위 입자의 구조 변화를 실시간 측정하는 실험을 진행했다. 그 결과 표면장력과 나노입자의 강성 정도에 따라 변형률이 최대 75%에 이르는 현상을 확인했다.

이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업의 지원을 받아 수행했다. 김상윤 석사와 진신저 석사(이상 고분자공학과)가 공동 제1 저자로 참여했다. 연구 결과는 나노과학 분야 국제 저명학술지(Nano Letters)에 게재됐다.

김세영 교수는 이번 연구 성과에 대해 “향후 고계면적 화공소재와 생체계면 조절 약물 등 차세대 계면활성 나노입자를 설계하는 기반 기술로 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.