개발된 프로그래머블 메타 패치. 프로그래머블 메타 패치의 사진 및 육각 마이크로 구조물 SEM 이미지(위)와 박리 방향에 따른 프로그래머블 메타 패치의 접착 강도 변화. 연구그림=유니스트접착제를 사용하지 않고도 강력한 접착력을 유지하며 균열을 막는 하이브리드 패치 기술이 등장했다. 웨어러블 기기와 가상현실(VR) 장비, 헬스케어 산업 등에 적용돼 다양한 혁신을 가져올 것으로 기대된다.
유니스트(UNIST·울산과학기술원) 기계공학과 정훈의 교수 연구팀은 아주 작은 부분부터 큰 부분까지 균열을 방지하는 ‘프로그래머블 메타 패치’ 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이 기술은 접착력을 극대화하면서도 원하는 방향으로 제어하며 붙일 수 있다.
하이브리드 패치는 육각형 기둥과 팁 구조, 비선형 절단 구조를 적용해 기존 접착제보다 70배 강한 접착력을 발휘한다. 화학 접착제를 사용하지 않아 피부에 자극이 없고, 재사용도 가능하다. 마이크로 크기의 미세한 부분부터 메크로 크기의 큰 표면까지 균열을 방지하는 데 효과적이다.
이 접착 패치는 자연에서 영감을 받아 만든 접착구조와 키리가미 메타구조를 결합한 것이다. 접착력과 붙는 방향을 필요에 따라 조절할 수 있다. 방향에 따라 접착력이 달라지지만, 원하는 방향으로만 붙일 수 있어 매우 효율적이다.
정훈의 교수는 “기존 바이오헬스케어와 웨어러블 디바이스의 피부 접착 기술은 화학적 접착제로 인해 피부에 자극을 주고, 재사용이 어려웠다”며 “강한 접착력을 유지하면서도 방향성 접착을 적용해 피부 자극을 줄이고, 재사용 가능한 접착 기술을 개발했다”고 설명했다.
패치를 활용해 제작된 웨어러블 VR 장치는 피부에 거의 자극을 주지 않으면서도 모든 방향에서 강력하게 붙는다. 통기성도 뛰어나 사용자의 편의성을 극대화했다. 피부 접착 기술의 한계를 극복한 이 성과는 바이오헬스케어 분야에서도 주목받고 있다.
연구 결과는 세계적 학술지 사이언스 어드벤시스(Science Advances)에 9월 13일 게재됐다. 과학기술정보통신부, 한국연구재단과 미국 국립과학재단 지원을 받아 이뤄졌다.
균열 방지 기술로 초강력 접착 패치를 개발한 연구진. 오른쪽부터 정훈의 교수, 이동혁 연구원, 박성진 연구원, 강동관 연구원. 사진제공=유니스트
