나노기술 및 정책 정보

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  물질·재료연구기구(NIMS) 하이브리드재료센터의 호소다 나오에(細田 麻繪) 그룹은 환경문제의 일환으로 순환형 사회실현에 요구되는 「접착과 분리」를 반복할 수 있는 미래의 접합 기술을 개발·연구하는데 있어, 유리와 같은 평탄한 표면을 거꾸로도 보행할 수 있는 곤충 발바닥의 접착성에 착안하여 곤충(잎벌레)의 보행을 조사하고, 나노기술을 이용한 실험으로부터 곤충이 마찰(발이 쉽게 미끄러짐)에 의해 오염(더러움)을 느낀다는 것을 규명했다.

  본 연구는 NIMS와 독일 MPG(막스플랑크 연구소)의 Stanislav N.Gorb(현 Kiel 대학 교수)와의 공동으로 진행되었으며, NIMS의 나노기술(나노재료 가공기술)과 생체모방연구(바이오미메틱스)와의 융합에 의한 성과이다. 이는 NIMS의 나노수준 표면제어라는 고도의 최신 나노기술을 이용하여 미지의 생물 생태를 해명한 것으로, 금후 이 성과는 가역적 접합연구(기능화 인터커넥션)에 있어서 생체모방에 의한 새로운 재료기능의 개발에 활용될 것으로 보인다.
  곤충의 보행을 조사한 결과, 발을 문지르기 시작하는 특별한 표면을 발견했다. 발을 문지르는 잎벌레의 비율은 평탄한 표면에서는 1분간의 관찰 시간에서 전혀 없었지만, 특별한 표면에서는 같은 시간 동안 6할이 발을 문질렀다. 이 특별한 표면은 나노기술로 만든 표면으로 약 100nm의 표면 거침이 있다. 자세한 조사를 통해 특별한 표면에서는 발바닥의 접착성이 상실되고 마찰력이 97%나 감소하여 미끄러지기 쉬워 보행이 어려워지는 것을 알았다.
  곤충은 발이 더럽혀지면 발을 문지르는 행위(grooming, 털 손질)를 하는데, 어떻게 오염을 감지하는지는 분명치 않다. 본 연구에서는 나노재료 가공기술로 미끄러지기 쉬운 표면을 만들고, 발이 더러워지지 않는데도 grooming이 증가하는 것을 발견했다. 이것으로 잎벌레는 마찰의 감소(발이 미끄러지기 쉬움)를 감지하고 그것을「오염」으로 감지해 그루밍을 한다는 것이 증명되었다.
  본 성과는 환경 문제로서 폐기물의 재활용에 요구되는「접착과 분리」를 반복할 수 있는 미래의 접합 기술의 개발 연구에 활용된다. 바이오미메틱스 분야의 물질·재료연구에서는 생물의 행동 자체가 센서로서의 기능을 한다. 본 연구를 통해 최신의 나노기술이 곤충의 알려지지 않은 생태를 해명함으로써, 생물 행동을 우수한 센서로서 모방하는 등 새로운 재료기능 개발에 활용될 것으로 보인다.
  한편, 본 연구 성과는 생물다양성이 중시되고 있는 현 상황에서 해충을 죽이지 않고 그 침입을 막는 기술에도 응용할 수 있다. 많은 정밀기기들은 통기성을 확보하면서 벌레의 침입을 막을 필요가 있다. 최근 기술의 진보는 미지의 생물의 능력을 밝혀내고 있으며, 연구자는 첨단 과학기술을 활용하여 자연 및 생물로부터 배운 과학을 자연과 인간의 공존을 위한 기술로서 환원하려 하고 있다. 향후 연구진은 이분야융합( 分野融合)에 의한 새로운 관점의 연구 개발을 할 계획이다.