장남감 오리가 개발된 하이드로겔 덕분에 바위 위에 제대로 고정돼 있다.

일본 북부의 해변 기슭에서 바위에 완고하게 붙어 있는 고무 오리를 파도가 계속해서 때리지만 바닥을 감싸는 매우 끈적끈적한 하이드로겔 덕분에 장난감은 꿈쩍도 하지 않는다.

하이드로겔은 고기능성에 힘입어 많은 분야에서 사용된다. 그러나 물질을 끈적거리게 만드는 것은 어렵고 수중에서는 훨씬 더 어렵다. 접착제는 물 속에서, 그것도 짠 환경에서 잘 고정되지 않는다.

그러나 따개비나 홍합과 같은 생물은 자연적으로 젖은 표면에 달라붙을 수 있는 단백질을 생성한다.

사이언티픽어메리칸 보도에 따르면 이러한 접착 능력에서 영감을 받은 연구원들이 이 동물의 단백질 구조 카탈로그를 샅샅이 뒤져 가장 끈적끈적한 특징을 모방했다. 그런 다음 이러한 단백질 구조를 하이드로겔에 통합하고 테스트했다. 여러 실험을 수행한 후 팀은 결과를 기계 학습 시스템에 제공하여 더 강한 접착제로 하이드로겔을 설계할 수 있도록 했다. 이 시스템은 서로 다른 단백질 구조로 구성된 세 가지 초접착 설계를 만들어 냈으며, 연구원들은 이번 주 네이처에 이를 보고했다.

이 젤은 세라믹 유리 금속 표면에 1kg의 무게를 달고도 1년이상 유지된다고 싱귤래리티 허브가 전했다.

젤로 고장 난 수도관을 5개월간 밀봉하거나 바닷가 바위에 고무오리를 붙이는 실험으로 성능을 입증했다는 것이다.

연구에 참여하지 않은 세인트루이스 워싱턴 대학의 고분자 과학자인 조나단 반스(Jonathan Barnes)는 강화된 하이드로겔의 엄청난 강도에 깊은 인상을 받았다고 사이언티픽어메리칸에 말했다.

인공지능으로 설계된 세 가지 하이드로겔 모두 인공 해수에서 비슷한 강도를 보였다. 그러나 하나는 전하가 없고 자연에서 발견되지 않는 탈이온수에서 테스트했을 때 다른 것보다 성능이 뛰어났다. 강도의 차이는 일부 접착 재료가 다른 재료보다 특정 환경에 더 적합할 수 있음을 보여준다. 연구 공동 저자이자 일본 홋카이도 대학의 고분자 과학자인 지안 핑 공(Jian Ping Gong)은 "우리는 현재 이 차이를 조정하고 다양한 조건에서 테스트하기 위해 노력하고 있다"고 사이언티픽어메리칸에 말했다.

매우 끈적끈적한 젤을 합성한 후 과학자들은 그 중 두 개를 현장으로 데려가 실제 능력을 테스트했다. 연구원들은 고압 누수를 시뮬레이션하기 위해 수돗물로 채워진 3m 길이의 파이프 바닥에 있는 구멍을 밀봉하기 위해 하나의 젤을 사용했다. 그리고 그들은 다른 하나를 사용하여 바위에 고무 오리를 부착하여 이 기술이 바닷물에서 얼마나 잘 작동하는지 확인했다. 언젠가는 이 젤이 연구자들이 인공 피부를 개발하거나 수중 및 해양 구조물을 수리하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 캠퍼스에서 생물학적으로 영감을 받은 재료를 연구하는 재료 과학자인 시민 허(Ximin He)는 "[이 연구는] 의료용 밀봉, 해양 인프라 및 긴급 수리를 위해 더 견고하고 빠르며 신뢰할 수 있는 습식 접착제를 뜻한다"고 의미를 부여했다.

향후 수술용 접착제, 수중 구조물 수리 등 다양한 분야에 응용 가능하리라는 기대감을 준다는 얘기다.

이현주기자

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