(서울=뉴스1) 최소망 기자 = 국내 연구진이 고무처럼 쭉쭉 늘어나지만 전기 전도율은 고무보다 7000배 이상 높은 소재를 개발했다. 이 소재는 인체독성이 없어 웨어러블 기기나 신체 삽입형 의료기기용 소재로 사용될 수 있을 전망이다.
과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단이 원래 길이보다 최대 840%까지 늘어나고 전기 전도도가 7만2600S/cm(지멘스 퍼 센티미터)에 이르는 '금(Au)-은(Ag) 나노복합체'를 개발했다고 14일 밝혔다.
기존 전도성 고무는 신장력이 30~200%, 전도도는 10~100S/cm 수준에 불과하다. 또 은나노와이어를 이용한 고무복합체는 이보다 잘 늘어나고 전도도가 높지만 쉽게 산화돼 시간이 갈수록 전도도가 떨어지는 게 단점이다. 게다가 은나노와이어에서 녹아나오는 은 이온은 체내 세포를 죽이고 독성을 유발한다.
이에 연구진은 은나노와이어의 단점을 보완한 '금-은나노복합체'를 개발하는데 성공했다. 이 소재는 금이 입혀진 길이가 긴 은나노와이어인 '금-은나노와이어'와 고무 성분인 '스티렌-부타디엔-스티렌 엘라스토머(SBS 엘라스토머)'를 섞은 것이다. SBS 엘라스토머는 플라스틱과 고무의 성질을 갖고 있는 합성수지로, 열과 압력으로 가공이 쉽고 잘 늘어난다.
이렇게 개발된 금-은나노복합체는 기존 소재보다 뛰어난 신장력과 전도도를 보였다. 은나노와이어 표면에도 균일하게 금을 입혀 생체 독성을 유발하는 문제도 해결했다.
연구진은 금-은나노복합체를 그물 형태로 제작해 인간의 심장과 가장 유사하다는 돼지의 심장을 통해 실험을 진행했다. 그 결과, 돼지 심장을 감싸 심장 신호의 변화를 모니터링하고 전기 자극을 주는데 성공했다. 신축성이 좋아 심장 움직임에 전혀 영향을 주지 않으면서도 부정맥과 같은 이상 징후가 발견되면 효과적으로 전기 자극을 가해 치료도 가능했다.
금-은나노복합체는 움직임이 큰 피부 위에서도 활용도가 높다. 연구진은 전극과 히터를 내장시켜 전기 자극이나 열 자극을 동시에 구현해 간단한 물리치료기로 활용하는데도 성공했다.
김대형 IBS 부연구단장은 "이번에 개발한 금-은나노복합체는 고전도성, 고신축성, 생체 친화적이어서 앞으로 바이오메디컬디바이스 발전에 기여할 것"이라면서 "피부에서나 인체 삽입형 의료기기에 모두 활용이 가능하다"고 강조했다.
이번 연구 성과는 14일 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology) 온라인판에 실렸다.
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