스마트 접착제에 관한 정성/정량분석과 특허 조사

1. 분석준비
1-1. 스마트 접착제의 정의 및 원리
위 그림의 동물은 Gecko 도마뱀이라는 동물이다. 그림을 보면 도마뱀이 거꾸러 붙어 있음을 알 수 있다. 이왿� 같은 상황에서 과학자들은 도마뱀의 발바닥에 강력한 접착물질이 있을 것이라 추측하고 연구를 시작하였다. 만약 도마뱀의 발에 강력한 접착력만 있고 그 것을 떼어내지 못한다면 도마뱀은 태어난 그 곳에서 평생 붙어 살아야 하는 우스운 현상이 벌어진다. 이를 토대로 과학자들은 강력한 접착력을 유지하되 걸어다니는 도마뱀의 발바닥에 대하여 주목하기 시작하였고, 이를 토대로 도마뱀의 발바닥 구조가 아래 그림 2 왿� 같다는 것을 알 수 있었다.

그 결과 도마뱀 발바닥의 섬모구조에서 반데왈스의 힘이 작용하여 접착력이 발생하는것에 착안하여 최근 연구가 이어지고 있다.

또한 그림 3과 같이 홍합, 따개비 같은 생물에서도 영감을 얻을 수 있는데, 이들이 Gecko 도마뱀과 그 방법이 다르다.

홍합이 바위에 달라붙는 특성이 오래 동안 연구되어 왔지만 본격적으로 산업화하려는 연구는 최근이다. 홍합은 스스로 물질을 내서 바위에 달라붙는다. 족사라는 이 단백질은 무기물, 즉 바위 등에 대한 접착력이 대단하다. 홍합은 지름 2mm의 가는 실 모양의 패드 형태로 달라붙는데, 이 패드 하나가 12.5kg을 지탱할 수 있다. 홍합은 보통 10개 정도의 접착패드를 만들고 따라서 홍합 하나가 무려 125kg의 물체를 들어 올릴 수 있다.

접착제의 원리는 간단하다. 바위나 나무 등의 틈사이로 얇은 고분자막이 형성되어 두 개의 면을 이어주면 접착이 된다. 아무리 표면이 매끄럽다 해도 이곳의 표면에 달라붙은 분자들이 고분자 반응을 일으키면 표면과의 접착을 할 수 있다.

홍합의 경우, DOPA (dihydroxyphenylalanine) 라는 아미노산 유도체가 주로 접착제의 주원료라 할 수 있다. 이 물질이 효소의 도움을 받아서 단백질고분자를 형성하게 되고 홍합을 바위에 부착시켜주는 풀 같은 역할을 한다.