고려대, 섬유를 획기적으로 강화시키는 나노 그물 구조의 발현 방법 개발

▲ (좌로부터) 나성수 교수, 최현성 박사(교신저자), 김윤중 박사과정(제1저자) (사진=고려대)

[에너지경제신문 송기우 에디터] 고려대학교 기계공학과 나성수 교수 연구팀이 단백질 섬유가 버틸 수 있는 하중을 최소 1.8배 이상 강화시키는 것으로 알려진 나노 그물(Nano-Fishnet) 구조의 발현 원리 규명 및 발현 제어 방법의 개발에 성공했다.

단백질 섬유는 높은 물성, 생적합성 및 친환경성 등으로 인공 관절 및 근육, 플렉서블 전자기기 등의 분야에서 차세대 재료로서 각광받고 있는 재료이다. 나노 그물 구조는 현존하는 모든 섬유 중 하중을 가장 많이 버티는 단백질 섬유인 실크 섬유의 특징적인 기능성 나노 구조로 섬유에 외력이 가해질 때에 섬유 내부를 서로 유기적으로 연결시킨다. 이로써 외력을 효과적으로 분산시키고 손상 부위에 가해지는 외력을 우회시켜서 섬유가 더 큰 외력에도 견딜 수 있게 해준다. 실크 섬유의 나노 그물 구조의 존재와 그 효과는 알려졌었으나, 발현 원리 및 발현의 제어 방법은 알려진 바가 없었다.

연구팀에서는 전산해석을 통해 아미노산 서열을 변경함으로써 나노 그물 구조의 발현을 제어하는 것이 가능하다는 것을 세계 최초로 알아냈다. 연구팀은 섬유를 크게 강화시킬 수 있는 기능성 나노 구조의 발현 방법을 개발하는데 성공함으로써 차세대 섬유 재료 개발에 한걸음 다가서게 됐다.

해당 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업과 교육부의 창의도전연구의 지원을 받아 수행되어 생체분야 국제 저명 학술지 acta biomaterialia(IF=7.24)에 4월 13일자 온라인 게재됐다.

▲ 단백질 섬유의 서열 변이를 통한 기능적 나노 구조 자동 형성 (이미지=고려대)