[해양생물의 점액층을 모사한 FAA-올레오젤 표면 기술 개발 및 성능 확인]

 

     

화석 에너지 사용을 줄이고 탄소 배출을 저감하고자 하는 국제사회의 노력과 함께 최근 강화되는 해양환경 규제에 맞추어 선박들의 연비를 향상시키는 기술의 중요성이 대두되고 있다. 선박을 장시간 운행하면 선박 표면에 해조류나 따개비 등과 같은 해양생물들이 부착되어 선박의 표면 마찰을 증가시켜 연비를 떨어뜨리는 효과를 가져온다. 이를 방지하기 위해 그동안 선박용 방오 코팅인 SPC(self-polishing copolymer) 페인트를 주로 사용해왔지만 최근 국제해사기구 (IMO)의 강화된 환경규제의 영향으로 새로운 친환경 방오 코팅 기술 개발에 대한 필요성이 재기되고 있다. 이에 따라 해양생물을 모사하여 환경 친화적이고 우수한 방오 성능을 가진 생체모방형 저마찰 코팅 기술이 최근 개발되었다.

기계공학과 이상준 교수, 석사과정 Ali Zain Hameed 씨 연구팀은 해양생물의 미끄러운 점액층의 구조와 기능을 자연 모사하여 지방산 아미드 (fatty acid amide, FAA) 기반의 올레오젤 (oleogel) 표면기술을 개발하였다. 본 연구팀은 FAA의 일종인 에루카마이드 (erucamide)를 PDMS 폴리머 네트워크에 결합시키고, 여기에 실리카 나노복합체와 실리콘 오일을 활용하여 올레오젤 표면 기술을 개발하였으며, 개발된 올레오젤 표면은 실제 선박의 운항 조건과 유사한 가혹한 유동 조건에서도 약 14% 이상의 마찰계수 저감 성능을 안정적으로 내는 것을 확인하였다. 그리고 서산 앞 바다의 김 양식장에서 4개월간 수행한 실해역 테스트에서도 완벽에 가까운 방오성능을 보였다.

본 표면 기술은 기존의 SPC 페인트와 달리 용출되는 물질이 거의 없기 때문에 해양환경에 무해하며 지속가능하고 환경친화적인 선박용 저마찰 및 방오 코팅 기술로 평가 받는다. 또한, 선박용 코팅 이외에도 우수한 미끄럼 (slippery) 특성이 요구되는 방빙 표면이나 의료용 도구 등에도 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

해당 연구결과는 국제 학술지 어드밴스드 머티리얼즈 인터페이스 (Advanced Materials Interfaces)와 어드밴스드 사이언스 (Advanced Science)에 게재되었으며, 이 연구는 한국연구재단의 자연모사 혁신기술 개발사업의 지원을 받아 수행되었다.

 

 

FAA-올레오젤 표면의 미끄럼 특성에 대한 개략도(왼쪽) 및 개념적 구조(오른쪽).