김필남 교수팀 “자연 모방 구조물 제작에 활용 가능”

반도체의 얇은 막이나 동·식물의 표면에 깊은 주름이 생기는 원리가 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

교육과학기술부는 김필남 카이스트(KAIST) 교수팀이 압력으로 생물·무생물 표면에 생긴 잔주름이 깊은 골짜기 형태의 접힌 구조로 바뀌는 과정을 규명했다고 20일 밝혔다.

연구 결과에 따르면, 물질이 힘을 받으면 그 주변이 팽창·수축하면서 주름이 지고 이 초기의 잔주름이 깊은 주름으로 성장한다.

이후 깊은 주름의 골짜기와 반대 방향으로 국소적 힘이 작용하게 되는데, 이때 처음 생겼던 주름과 수직된 방향으로 잔주름이 생겨 결국 그물망 구조로 바뀐다.

실시간 분석을 통해 관찰한 결과, 구조물에 생기는 주름은 나뭇잎의 맥관, 건조한 땅의 균열, 인체의 혈관 네트워크와 비슷한 구조를 보였다.

주름이 스스로 자기 조직화 과정을 거치며 또 다른 주름을 만들고 궁극적으로 접힘(fold) 구조로 변형되는 것이다.

이번 연구는 무생물이나 생물에서 관찰되는 그물망 구조의 발생 원리를 기계·물리학적으로 재해석했다는데 의의가 있다.

김필남 교수는 “자연발생적인 구조물을 이해하고 직접 제어할 수 있게 됐다”며 “휘어지거나 구겨지는 플렉시블 디스플레이 등에 적용하면 자연을 닮을 구조물을 더욱 쉽게 만들 수 있다”고 설명했다.

이번 연구는 교과부와 한국연구재단이 지원하는 학문후속세대양성사업의 일환으로 진행됐다. 연구성과는 세계적 과학적문지 네이처의 자매지인 ‘네이처 머티리얼즈(Nature Materials)’ 12월 표지논문으로 실렸다.

연합뉴스