기초과학연구원, 고신축성·친환경 '전기 통하는 고무’ 개발

기사입력 : 2018년08월14일 00:00

최종수정 : 2018년08월14일 08:04

840%까지 늘어나면서 전도성 높은 생체 친화적 다기능 고무 개발
미래형 웨어러블 디바이스 및 신체삽입형 의료 디바이스 응용성 커

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 국내 연구진이 높은 신축성과 전도성을 띠면서도 인체에 독성이 없는, 이른바 팔방미인격의 전도성 고무를 만드는 데 성공했다.

이번에 개발한 전도성 고무는 최대 840%까지 늘어나는 기계적 변형에도 안정적으로 전기신호를 전달할 수 있어 다양한 웨어러블 디바이스와 신체 삽입형 의료기기 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다.

14일 과학기술정보통신부와 기초과학연구원(IBS·원장 김두철)에 따르면 IBS 나노입자연구단 김대형 부연구단장(서울대 화학생물공학부 교수)과 현택환 단장(서울대 석좌교수) 공동연구진은 여러 기능을 갖춘 전도성 고무(금-은나노복합체, Ag-Au nanocomposite)를 개발했다.

이번 연구결과는 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)' 온라인판에 이날 게재됐다.

[그림] 금 코팅된 은나노와이어의 합성 : 은나노와이어의 표면에 금을 균일하게 입혔다. 금을 표면에 입힐 경우 산화 반응 등이 일어나지 않아 안정적이다. 연구진은 강력한 산화제(H2O2)를 처리한 결과, 은나노와이어는 산화되었지만(그림 가장 오른쪽 위) 금을 입힌 은나노와이어(그림 가장 오른쪽 아래)는 산화되지 않았음을 실험으로 확인했다. 2018.08.14 [자료=IBS]

연구진은 금(Au)이 입혀진 길이가 긴 은(Ag) 나노 와이어(금-은 나노와이어)와 고무 성분인 ‘SBS(스티렌-부타디엔-스티렌·Styrene-Butadiene-Styrene) 엘라스토머’를 섞어 전도성 금-은(Ag)나노복합체를 만들었다.

엘라스토머는 플라스틱과 고무의 성질을 갖고 있는 합성수지다. SBS 엘라스토머는 스티렌(C8H8)과 부타디엔(C4H6)로 만들어진 열가소성고분자로 열과 압력에 의한 가공이 쉽고 잘 늘어난다.

이번에 개발한 금-은 나노복합체는 기존에 연구된 전도성 고무와 비슷한 전도도 영역에서 최고 840%의 신장력을 기록하고, 기존의 은 나노와이어 복합체 문제였던 독성과 산화현상 문제도 해결했다.

은 나노와이어는 높은 전도성과 안정적인 전기특성으로 각광받았으나 독성으로 인해 활용이 어려웠다. 이번 연구에서 길이가 긴 은(Ag)나노와이어 표면에 손상 없이 균일하게 금을 입혀 생체 독성을 유발시키는 은 이온 유출을 차단해 생체 친화성을 높였다. 또한, 물에 산화되기 쉬운 생체 환경 내에서도 오래 사용할 수 있는 내구성도 갖췄다.

연구진은 금-은나노복합체를 그물 형태로 제작해 실험을 진행했다. 그물 형태의 금-은나노복합체는 돼지의 심장을 감싸 심장 신호의 변화를 모니터링하고, 전기 자극을 주는데 성공했다. 넓은 면적이라 심장 움직임에 전혀 영향을 주지 않으면서도 부정맥 등 심장 이상이 있을 때 효과적으로 전기 자극을 가해 치료를 수행했다.

IBS 연구진은 이번에 개발한 금-은나노복합체가 움직임이 큰 피부 위에서도 안정적으로 전기를 전달할 수 있어 향후 차세대 웨어러블 의료기기 개발에 획기적인 소재로 활용될 것으로 기대된다고 밝혔다.

금-은나노복합체는 피부에서 발생하는 다양한 전기 신호를 측정해 신체 상태를 모니터링 할 수 있다. 금-은나노복합체에 전극과 히터를 내장시키면 전기 자극이나 열 자극을 동시에 구현해 간단한 물리치료가 가능하다. 이때, 자유자재로 늘어나기 때문에 움직임에도 큰 불편함을 주지 않는다는 것도 장점이다.

김대형 IBS 부연구단장은 “이번에 개발한 금-은나노복합체는 고전도성, 고신축성, 생체 친화적이어서 향후 바이오메디컬디바이스 발전에 기여할 것”이라며 “피부에서나 인체 삽입형 의료기기에 모두 활용이 가능할 것”이라고 전망했다.

◆ 연구진이 직접 전하는 연구이야기

기초과학연구원(IBS·원장 김두철) 나노입자연구단 현택환(왼쪽) 단장(서울대 석좌교수)과 김대형(오른쪽) 부연구단장(서울대 화학생물공학부 교수) 공동연구진이 높은 신축성과 전도성을 띠면서도 인체에 독성이 없는 전도성 고무(금-은나노복합체, Ag-Au nanocomposite)를 만드는 데 성공했다. 2018.08.14 [자료=IBS]

- 연구를 시작한 계기나 배경은?

▲ 생체친화적이고 높은 전도성, 그리고 높은 신축성을 갖는 복합체를 만드는 것이 관건이다. 전도도가 매우 높은 은나노와이어의 표면을 금으로 코팅함으로써 높은 전도성과 생체친화성을 극대화시킬 수 있다.

- 어려웠던 점이나 장애요소는 무엇인지? 어떻게 극복(해결)했는지?

▲ 기본적으로 은과 금은 전극전위 차이 때문에 섞었을 때 갈바닉 교환반응으로 인해 은이 녹아 나간다. 때문에 갈바닉 교환반응을 억제하면서 금을 은나노와이어 표면에 코팅하는 것이 어려웠다.

또한 금-은나노와이어를 엘라스토머와 섞어 복합체를 만들었을 때 일어나는 상분리 현상의 원인과 결과를 분석하는 데 어려움을 겪어 분석을 하는 데 많은 노력이 필요했다. 다행히 기초과학연구원의 다양한 장비 지원 덕에 그 현상의 원인을 이해할 수 있었다.

- 이번 성과, 무엇이 다른가?

▲ 은나노와이어는 높은 전도도 덕분에 많은 각광을 받으며 많이 사용돼 왔지만 가장 큰 단점이 생체친화성이었다. 이번 연구를 통해 높은 전도도를 갖는 은나노와이어를 독성문제 없이 생체친화적으로 사용할 수 있게 함으로써 새로운 재료를 제시했다.

또한 엘라스토머와 섞어 고무복합체를 만들었을 때 기존에 연구된 전도성 고무 중 비슷한 전도도 영역에서의 최고의 산장력인 840%까지 늘릴 수 있었다. 이러한 고무 복합체는 다양한 웨어러블 또는 인체 삽입형 디바이스로 모두 활용이 가능할 것으로 기대된다.

- 꼭 이루고 싶은 목표와, 향후 연구계획은?

▲ 은의 독성을 더욱 더 줄인 생체친화적이고 전도성과 신축성을 향상시킨 복합체를 개발 중이며, 그물 형태로 제작된 나노복합체를 활용해 질병동물 모델에서 더욱 구체적인 치료효과 검증을 진행 예정이다.

kimys@newspim.com

사진

스키즈, K팝 첫 美 빌보드 8연속 정상 [서울=뉴스핌] 최문선 기자 =테이프 '두 잇'(SKZ IT TAPE 'DO IT')'으로 미국 빌보드 메인 앨범차트 '빌보드 200'에서 1위를 차지하며, K팝 최초 '빌보드 200' 8연속 1위라는 기록을 세웠다. 30일(현지시간) 공개된 빌보드의 차트 예고 기사에 따르면, 이번 앨범은 12월 6일 자 '빌보드 200'에서 정상을 차지했다. [서울=뉴스핌] 류기찬 기자 = 빌보드 200 8연속 1위를 차지한 그룹 스트레이 키즈. ryuchan0925@newspim.com 이로써 스트레이 키즈는 자체 기록이었던 K팝 최초 7연속 1위를 넘어, 통산 8연속 1위를 달성하게 됐다. 스트레이 키즈는 2022년 3월 미니 6집 '오디너리'를 시작으로 미니 7집 '맥시던트', 정규 3집 '★★★★★(5-STAR)', 미니 8집 '락스타', 미니 9집 '에이트', 스페셜 앨범 '스키즈합 힙테이프 - 합(SKZHOP HIPTAPE - 合 (HOP))', 그리고 지난 8월 발표한 정규 4집 '카르마'까지 연이어 '빌보드 200' 1위를 차지하며 막강한 글로벌 영향력을 입증해왔다. 1956년 3월 시작된 '빌보드 200' 약 70년 역사에서, 첫 1위 진입 이후 여덟 작품을 연달아 정상에 올린 아티스트는 스트레이 키즈가 최초다. moonddo00@newspim.com 2025-12-01 10:53

사진

국힘 운명 걸린 2일 추경호 영장심사 [서울=뉴스핌] 이재창 정치전문기자 = 국민의힘이 오는 2일 당 진로의 중대한 분수령을 맞는다. 추경호 의원에 대한 법원의 구속 전 피의자 심문(영장실질심사) 결과에 따라 추 의원은 물론 당의 운명이 결정된다. 출구 없는 터널에 갇히느냐, 아니면 희망의 출구를 찾느냐는 영장 발부 여부에 달렸다. 구속영장이 발부되면 국민의힘은 내란 정당 프레임에 갇혀 사실상 생존을 걱정해야 하는 최대 위기를 맞게 된다. 내년 6월 지방선거 승리도 요원해진다. 반대로 영장이 기각되면 내란 정당 프레임에서 벗어나 비상계엄 이후 1년간 계속된 수세 국면에서 탈출할 수 있다. 대대적인 역공이 가능해져 지방선거에서 한판 승부를 겨뤄볼 수 있을 것으로 보인다. [서울=뉴스핌] 최지환 기자 = 장동혁 국민의힘 대표, 송언석 국민의힘 원내대표가 30일 오전 서울 서초구 서울고등검찰청 앞에서 열린 국민의힘 긴급의총에서 의원들과 구호를 외치고 있다. 2025.10.30 choipix16@newspim.com 추 의원의 구속 여부는 비상계엄 1년을 맞는 3일 새벽에 결정될 것으로 예상된다. 추 의원은 내란 중요임무 종사 혐의를 받고 있다. 윤석열 전 대통령의 내란에 협조했는지 여부다. 추 의원의 구속 여부에 중요한 정치적 의미가 부여되는 이유다. 추 의원 구속 여부에 따라 "국민의힘을 위헌 정당 해산으로 몰아가려는 내란몰이 정치공작"(추 의원)인지, 아니면 "의도적으로 (의원 총회) 장소를 변경한 것이 확인되면 내란의 중요 임무에 종사한 내란 공범"(정청래 더불어민주당 대표)인지가 가려지는 것이다. 적어도 정치적으로는 이런 해석이 가능하다. 법리적으로도 위헌 정당 해산에 무게가 실릴 수 있다. 그만큼 정치적 파장은 엄청나다. 구속 여부에 따라 민주당과 국민의힘 중 한 당은 심각한 정치적 타격을 받을 수밖에 없다. 따라서 여야 모두 촉각을 곤두세우고 있다. 이번 추 의원 영장 심사는 2023년 이재명 대통령(당시 민주당 대표) 건을 떠올리게 한다. 이 대통령은 백현동 개발사업 특혜와 쌍방울 대북 송금 의혹 등의 혐의로 체포동의안이 국회를 통과해 구속 심사를 받았다. 여기까지는 동의안이 국회를 통과해 영장 심사를 받는 추 의원과 닮은꼴이다. 당시 이 대통령에 대해 영장이 발부됐다면 이 대통령은 구속됐을 것이고 민주당은 심각한 위기에 빠졌을 것이다. 결과는 정반대였다. 이 대통령은 영장 기각으로 기사회생했고, 민주당도 살길을 찾았다. 추 의원과 국민의힘도 구속 여부에 따라 비슷한 수순을 밟을 것이다. 우선 추 의원에 대한 영장이 발부되면 국민의힘은 내란 정당 프레임에 갇히게 된다. 민주당은 국민의힘에 대해 대대적인 내란 정당 공세를 펼 것이다. 내란 정당 심판론은 민주당의 지방선거 전략이다. 국민의힘은 정당 해산이라는 최악의 위기를 맞을 수도 있다. 민주당은 위헌 정당 해산 심판 청구 카드를 만지작거리고 있다. 추 의원이 구속되면 당시 지도부에 속했던 국민의힘 의원들에 대한 수사가 확대될 가능성이 높다. 수사 대상에 오른 의원은 10여 명으로 알려져 있다. 이 중 일부도 사법 처리될 수 있다는 얘기가 나온다. 당내 갈등도 불거질 수 있다. 이미 비상계엄에 대한 사과와 반성을 놓고 이견이 표출되고 있다. 배현진, 김재섭 의원 등 소장파 의원은 당 지도부에 사과 메시지를 요구하고 이것이 받아들여지지 않으면 집단 행동에 나서겠다는 입장이다. 여기에는 20여 명 안팎이 참여할 것으로 전해졌다. 배 의원은 지난 29일 페이스북에 "진정 끊어야 할 윤석열 시대와는 절연하지 못하고 윤어게인, 신천지 비위를 맞추는 정당이 돼서는 절대로 절대로 내년 지방선거에서 유권자의 눈길조차 얻을 수 없다"며 "윤석열 시대와 절연해야 한다"고 말했다. 이런 와중에 당원 게시판(당게) 논란도 가열되고 있다. 당 지도부가 한동훈 전 대표를 겨냥한 당 게시판 논란에 대해 조사에 착수하겠다고 밝힌 데 따른 것이다. 한 전 대표는 "당을 퇴행시키려는 시도"라고 비판했다. 당게 논란과 사과 반성 메시지 불협화음이 맞물리면서 갈등이 심화할 가능성을 배제할 수 없다. 내란 정당 프레임에 갇히고 여기에 당내 갈등까지 겹치면 중도층 공략은 사실상 불가능해진다. 그렇지 않아도 각종 여론 조사에서 전국적으로 상당한 격차로 밀리는 것으로 나타나고 있다. 지방선거에서 참패할 가능성이 높아지는 것이다. 추 의원에 대한 영장이 기각되면 국민의힘은 내란 정당 프레임에서 벗어날 수 있다. 완전히 탈출하는 것은 아니지만 적어도 이 프레임은 동력이 떨어질 가능성이 높다. 민주당은 조희대 대법원장 등 사법부에 대한 공격에 나서겠지만 내란 정당 공세는 약해질 수밖에 없다. 국민의힘이 일단 기사회생할 수 있다. 국민의힘은 여권에 대한 대대적인 역공에 나설 것으로 보인다. 국민의힘은 3대 특검을 앞세운 민주당의 내란몰이가 입증됐다고 여권을 몰아세울 것으로 예상된다. 비상계엄에 대한 사과와 반성은 없던 일이 될 가능성이 높다. 당 지도부가 당내 갈등을 털어버리고 중도 공략에 나설 경우 지방선거 구도를 혼전 구도로 만들 여지도 없지 않다. 추 의원의 구속 여부가 적어도 연말 연초 정국의 향방을 결정하는 최대 변수가 될 것으로 보인다. 정국 주도권은 물론 지방선거 구도까지 좌우할 가능성이 높다. leejc@newspim.com 2025-12-01 06:00