사용할수록 강해지는 신소재 개발...인공뼈와 구조물 활용 '기대'

손민기 기자 / 기사승인 : 2025-02-20 10:09:28
  • -
  • +
  • 인쇄
▲뼈가 강해지는 원리에서 영감을 얻어 개발한 생체모방기술 개념도(자료=KAIST)


사용할수록 강해지는 신소재가 개발됐다. 뼈에 하중이 가해지면 혈액이 미네랄을 합성해 골밀도를 증가시키는 원리를 응용한 기술이다.

20일 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 강성훈 교수 연구팀은 미국 존스홉킨스대학, 조지아공과대학 등의 연구진과 공동으로 뼈가 운동을 하면 더 강해지는 것처럼 반복적으로 사용할수록 더 강해지는 신소재를 개발했다. 이 신소재는 인공뼈나 임플란트뿐 아니라 선박과 항공기, 자동차, 구조물의 소재로도 활용 가능할 것으로 기대하고 있다.

통상 아파트 건물이나 차량 등은 반복적으로 하중을 받으면 성능이 저하되면서 일정시간이 지나면 고장나거나 파손돼 버린다. 이에 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 뼈가 운동에 의해 강해지는 생체원리를 응용해 힘을 많이 가할수록 더 많은 전하가 생성되는 다공성 압전 바탕재를 만든 후 그 안에 피와 유사한 미네랄 성분을 갖는 전해질을 넣어 복합재료를 합성했다.

연구팀은 이렇게 만든 복합재료에 주기적으로 힘을 가한 후 재료의 물성 변화를 측정했다. 그 결과, 응력의 빈도와 크기에 비례해서 재료의 강성이 향상되고 아울러 에너지 소산 능력도 향상됐다. 마이크로 CT로 내부구조를 촬영해보니, 이같은 특성이 생기는 원리가 반복적인 응력에 의해 다공성 재료 내부에 미네랄이 형성되고, 커다란 힘이 가해졌을 때는 파괴되면서 에너지를 소산시키며 다시 반복적인 응력을 가하면 미네랄이 다시 형성되는 사이클 때문이라는 사실을 파악했다.

이에 따라 기존 재료들과 달리, 연구팀이 새로 개발한 신소재는 반복적으로 사용할수록 강성과 충격 흡수력이 동시에 향상됐던 것이다. 또 가해지는 응력의 크기와 빈도에 비례해서 물성이 더 강해지기 때문에 구조물용으로 사용하기 적합하다고 연구진은 설명했다. 특히 자가 조정이 가능하며 자가 치유 능력까지 가지고 있다는 것이다.

강성훈 교수는 "이번에 개발된 신소재는 기존 재료에 비해 반복적으로 사용할수록 강성과 충격 흡수가 잘되는 특성을 가지고 있어, 인공관절뿐 아니라 항공기, 선박, 자동차, 구조물 등 다양한 분야에서 응용될 수 있을 것"이라고 기대했다.

이번 연구결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시즈(Science Advances)' 게재됐다. 

Copyright @ NEWSTREE All rights reserved.

뉴스트리 SNS

  • 뉴스트리 네이버 블로그
  • 뉴스트리 네이버 포스트
  • 뉴스트리 유튜브
  • 뉴스트리 페이스북
  • 뉴스트리 인스타그램
  • 뉴스트리 트위터

핫이슈

+

ESG

Video

+

ESG

+

[APEC]전세계 유통기업들 '경주선언' 채택...'AI·친환경' 협력

전세계 유통기업 리더들이 아시아태평양경제협력체(APEC) 정상회의가 개막되는 경주에서 모여 'AI·친환경·국제표준'을 미래 유통산업 발전을

하나금융, 시니어 일자리 창출 위한 도시락 제조시설 개소

하나금융그룹이 광주광역시 광산구와 함께 시니어 일자리 창출을 위한 반찬 도시락 제조시설 '한 끼를 채우는 행복 담:다'를 개소했다고 28일 밝혔다.

현대百, 울릉도·독도 자생식물 종자 35종 시드볼드에 기탁

현대백화점이 '한국의 갈라파고스'라고 불리는 울릉도·독도의 생물다양성 보전에 앞장서고 있다. 현대백화점은 민간기업 최초로 '백두대간 글로

이재상 하이브 대표 "K팝 넘어 K컬처로…글로벌 성장 선순환 이룰 것"

이재상 하이브 대표이사가 전세계 청년세대에게 K팝 방법론의 확장을 통해 글로벌 전역에 '문화·경제적 선순환 모델'을 구축해 나갈 청사진을 제

기아, 전기 PBV 'PV5' 택배차량으로 본격 공급한다

내연기관 중심의 택배 차량들이 친환경 전기차량으로 전환된다. 기아는 자사의 친환경 전동화 모델인 목적기반차량(PBV) 'PV5'를 쿠팡파트너스연합회(CPA

[알림] 11월 6일 '녹색금융/ESG 국제 심포지엄' 개최합니다

오는 11월 6일 국내외 녹색금융 시장의 흐름을 파악하고 우리가 나아가야 할 방향을 짚어보는 '제5회 녹색금융/ESG 국제 심포지엄'이 서울 강남구 웨스틴

기후/환경

+

[APEC]전세계 유통기업들 '경주선언' 채택...'AI·친환경' 협력

전세계 유통기업 리더들이 아시아태평양경제협력체(APEC) 정상회의가 개막되는 경주에서 모여 'AI·친환경·국제표준'을 미래 유통산업 발전을

"1.5°C 목표 실패...아마존이 사바나될 것"...유엔 사무총장의 경고

지구온난화를 막기 위해 지난 2015년 파리에서 전세계 정상들이 모여 합의한 '지구평균기온 1.5℃ 억제하자'는 목표는 이미 실패로 돌아갔다는 판단이

기후변화로 해양자본 갈수록 훼손...WEF "해양경제 붕괴 막아야"

세계경제포럼(WEF)이 기후변화와 오염으로 해양경제의 기반이 흔들리고 있다고 경고했다.27일(현지시간) WEF가 공개한 보고서 '해양경제가 지속가능한

[날씨] 첫서리·첫얼음에 가을이 '꽁꽁'...추위 언제 풀리나?

갑자기 추위가 몰려오면서 첫서리가 내리고 얼음까지 얼었다. 가을에 찾아온 때이른 추위는 오는 29일 낮에 물러날 전망이다.28일 기상청에 따르면 이

밤하늘 곤충이 사라진다…레이더가 포착한 생태계 이상신호

밤하늘을 날던 곤충들이 빠르게 줄어들고 있다는 연구결과가 나왔다.영국 국립기상청(Met Office)과 국가대기과학센터(NCAS) 연구진은 2014년~2021년까지 영

“기후대응이 수익구조로 변질”…브라질 연구진 '기후상품화' 비판

브라질 연구진이 기후대응이 본래의 목적에서 벗어나 이윤 중심으로 흐르고 있다며 경각심을 촉구했다.27일(현지시간) 브라질의 환경정책 연구기관 클

에너지

+

순환경제

+

오피니언

+