College Of Engineering
서울공대 이야기
서울대 김대형 교수,
최대 840% 늘어나는 인체 무독성 고무 개발
- 웨어러블 디바이스, 인체 삽입형 의료기기에 활용 가능
- 네이처 나노테크놀로지 온라인 판에 게재


▲ 서울대 화학생물공학부 김대형 교수
 
서울대 공대(학장 차국헌)는 화학생물공학부 김대형 교수(나노입자연구단 부연구단장)과 현택환 교수(나노입자연구단 단장) 공동연구팀이 높은 신축성과 전도성을 띠면서도 인체에 독성이 없는 전도성 고무를 만드는데 성공했다고 밝혔다.
 
전도성 고무는 다양한 웨어러블 디바이스나 심장박동 보조기 등 신체 삽입형 의료기기 개발에 다양하게 쓰일 수 있어 관심이 높은 재료다. 연구팀은 전기 전도성이 높은 은 나노 와이어와 잘 늘어나는 고무 성질의 합성수지인 ‘에스비에스(SBS) 엘라스토머’를 섞는 방법을 연구했다. 에스비에스 엘라스토머는 플라스틱과 고무의 성질을 가지고 있는 합성수지로, 스티렌과 부타디엔으로 만들어진 열가소성고분자여서 열과 압력에 의한 가공이 쉽고 잘 늘어난다.
 
문제는 은 나노 입자가 독성이 있고 쉽게 부식돼 전도도가 떨어질 수 있고 생체 밖에서는 땀에 의해, 생체 안에서는 피 등 액체에 의해 쉽게 부식한다는 점이다. 또 전도도를 높이려 은 나노 와이어를 많이 넣으면 고무 특성을 잃어 딱딱하게 되거나 쉽게 끊어진다.
 
연구팀은 이런 문제들을 하나씩 해결해갔다. 우선 은 나노 입자 표면을 금으로 싸서 독성을 차단하고 산화를 방지했다. 다음 계면활성제를 활용해 벌집구조를 만들어 3차원의 그물망(메시) 구조를 만들었다. 이렇게 함으로써 재질이 부드러워져 신축성이 늘어나고 나노 와이어 접촉 면적이 늘어나 전도도가 높아졌다. 연구팀이 개발한 전도성 고무의 신장력은 840%에 이르고, 전도도는 금속 전극(1㎝ 당 10만S·지멘스)에 버금가는 최대 7만2천S/㎝까지 측정됐다.
 
김대형 교수는 “피부나 관절 부위에 전도성 고무 밴드를 부착해 열과 전기 자극을 지속적으로 전달하는 실험을 통해 관절 질환을 치료하거나 심전도와 근전도 등을 측정해 진단하는 용도로도 쓰일 수 있음을 확인했다”고 말했다.
 
이번 연구 성과는 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’ 온라인 판에 14일 오전 0시(한국시간)에 게재됐다.
 

▲ 금-은나노복합체를 이용한 웨어러블 바이오일렉트로닉스
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