과학교육과 박지훈 교수 연구팀, 반영구적 김 서림 방지 나노코팅 기술 개발
박지훈 ( jihunpark@ewha.ac.kr)
과학교육과
유리 해면동물의 몸체 형성 메커니즘에서 영감을 얻어
세척과 오염에도 끄떡없고 인체에 무해한 친환경적 기술…특허 출원
마스크 사용이 일상화되면서 안경에 김 서림이 발생하여 불편을 호소하는 사람들이 많아진 가운데, 본교 과학교육과 화학교육전공 박지훈 교수 연구팀은 이러한 김 서림을 방지할 수 있는 반영구적 나노코팅 기술을 개발해 화제가 되고 있다. 본교 대학원생의 연구 참여로 개발된 이번 기술은 국내 특허 출원되어 상용화 연구가 진행 중으로 조만간 일상에서 만나볼 수 있을 것으로 기대된다.
요즘처럼 온종일 마스크를 착용하는 경우에는 안경에 김 서림이 발생하는 것을 흔히 경험할 수 있다. 안경은 물론이며, 고글, 자동차 유리, 창문 등 일상생활에서 흔히 접하는 투명 소재에 발생하는 김 서림은 시야를 방해하여 상당한 불편함을 초래하고, 심할 경우 생명이 위태로운 상황을 유발하기도 한다.
이러한 불편함을 해소하기 위해 소재의 투명성을 유지하는 다양한 김 서림 방지 코팅기술들이 개발된 바 있다. 그러나 기존의 김 서림 방지 코팅은 세척 후 쉽게 그 효과를 잃어버릴 뿐만 아니라 코팅제가 인체에 장시간 노출되는 경우 생물학적 안전성을 장담할 수 없었다.
연구팀은 식물에서 추출한 ‘폴리페놀 물질’과 해양생물인 유리 해면(glass sponge)의 견고한 ‘유리막 형성 기작’을 접목하여 실리카 복합소재 나노코팅 기술을 개발하는 데 성공했다. 자세히는 유리막 형성을 촉진하는 시스테아민(cysteamine) 분자를 정교한 나노코팅막 형성이 가능한 철이온-폴리페놀 복합체에 결합하여 실리카 복합소재 나노코팅을 수행했다.
김 서림 방지 코팅된 샘플의 표면 성질을 측정하고 있는 모습
개발된 실리카 복합소재 나노코팅은 코팅 표면에 초친수성을 부여하여 수십 나노미터 수준의 얇은 두께 코팅막으로도 뛰어난 김 서림 방지 효과를 나타낸다. 견고한 유리 소재 덕택에 실리카 복합소재 나노코팅은 300℃가 넘는 고온처리와 급격한 온도 변화(60℃로부터 －20℃) 후에도 뛰어난 김 서림 방지 효과를 유지한다. 더욱 놀랍게도, 강력한 화학 세척제 처리와 기름 성분으로 인한 오염에도 불구하고 실리카 복합소재 나노코팅이 온전히 유지되어 김 서림 방지 효과를 나타내는 것으로 확인됐다.
박지훈 교수는 “이번에 개발한 실리카 복합소재 나노코팅 기술은 코팅 대상의 종류와 크기, 표면상태 등과 관계없이 스프레이 분사를 이용한 쉽고 빠른 나노코팅 형성이 가능하며 자동차 사이드미러, 안전 고글에 실제 적용해본 결과 뛰어난 김 서림 방지 효과가 있는 것으로 나타났다”며 “특히 세척과 오염에도 끄떡없고 인체에 무해하고 친환경적인 물질을 사용했다는 장점이 있다”고 말했다.
제1저자로 연구에 참여한 김슬비 석사과정생은 “지도교수님께서 연구 과정과 결과도출에서 자유롭게 제시한 의견을 적극적으로 지지해주셔서 다양한 시선을 가지고 재미있게 연구할 수 있었다”며 “실생활에 의미 있는 연구할 수 있어 감사하고 앞으로도 많은 사람에게 도움을 주는 과학자가 되고 싶다”고 포부를 밝혔다.