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| △ 나노돌기 유리로 제작한 초발수.초친수 안경렌즈. 안경을 냉장고에 넣었다가 꺼낸 모습(b) 초발수성(superhydrophobic) 렌즈에는 미세한 물방울이 맺쳐 김이 서렸지만 초친수성(superhydrophilic) 렌즈에는 김서림이 없다. |
표면에 돌기 형성해 김서림과 빛반사 줄인 유리 개발
KIST 문명운 박사 "나노돌기 제작공정, 곡면TV 3차원 유리에도 적용 가능"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 유리 표면에 나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 크기의 돌기들을 만들어 김서림이나 먼지, 빛반사 등을 줄인 기능성 유리 제작 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 계산과학연구센터 문명운 박사팀은 19일 유리 표면에 나노돌기를 간단하고 친환경적인 방법으로 형성, 물방울이 맺히지 않거나 튕겨나가고 빛 반사를 줄여 눈부심을 막아주는 기능성 유리를 만들었다고 밝혔다.
이 연구 결과는 '네이처' 자매지인 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports)에 게재됐다.
과학계는 오래전부터 우수한 특성을 보이는 자연계 물질을 모방, 산업과 실생활에 적용하는 연구를 해왔다. 물방울을 튕겨내는 연꽃잎과 빛반사를 줄여 밤에도 잘 보이는 나방 눈, 바닷물 속에서도 강력한 접착력을 보이는 홍합, 벽과 천정을 걸어다니는 도마뱀붙이 등 연구 소재는 매우 다양한다.
유리 표면에 나노돌기를 만들어 김이 서리지 않는 안경이나 물이 묻지 않는 렌즈 등을 만드는 연구도 세계에서 활발하게 진행돼 왔다.
연구진은 이 연구에서 유리 표면에 나노미터 수준의 돌기를 기존 방법보다 친환경적으로 쉽게 만드는 방법을 개발했다.
일반 유리 위에 칼슘이나 나트륨 등 알칼리 금속이 없는 이산화규소(SiO₂) 막을 입힌 뒤 사불화탄소(CF₄) 플라스마로 표면을 부식시키면 표면에 나노돌기들이 만들어진다. SiO₂막 표면에 불소와 금속 원자가 결합한 나노점들이 만들어지고 이런 나노점이 있는 곳은 부식이 안돼 나노돌기로 남게 된다.
그러나 일반 유리를 직접 CF₄플라스마로 부식시키면 유리 속에 있는 칼슘과 나트륨 등이 불소와 금속이 결합하는 것을 막아 나노점이 생기지 않아 표면 전체가 평평하게 깎이기 때문에 나노돌기가 형성되지 않는다.
연구진이 개발한 방법은 마이크로 금속입자를 이용해 유리 표면에 패턴을 제적하던 기존 방법보다 공정이 훨씬 단순하고 금속입자 제거에도 환경에 해로운 강산성 용액 대신 물을 사용해 훨씬 친환경적이다.
이렇게 만든 나노돌기 유리는 표면에 물방울이 떨어지면 방울이 맺히지 않고 얇게 퍼지는 초친수성을 띠어 빗속에서도 잘 보이는 유리가 되고, 이 표면에 소수성 물질을 코팅하면 초소수성이 돼 물을 튕겨내고 표면 먼지 등을 제거하는 자가세정기능을 갖는다.
연구진은 이 유리를 김서림 방지나 초발수 특성이 있는 안경, 자동차용 후시경과 후방카메라 등에 적용해 기능성을 확인했다고 밝혔다.
문명운 박사는 "기능성 유리제품 수요가 높아 이 기술의 활용도가 매우 클 것으로 보인다"며 "이 나노돌기 제작 공정은 평면뿐 아니라 곡면 유리나 렌즈에도 적용할 수 있어 비구면 렌즈나 안경, 곡면 TV, 모바일용 등 3차원 구조의 유리에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
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