IBS는 나노입자연구단이 '금-은나노복합체'를 개발했다고 13일 밝혔다.(과기정통부 제공)

국내 연구진이 고무처럼 쭉쭉 늘어나지만 전기 전도율은 고무보다 7000배 이상 높은 소재를 개발했다. 이 소재는 인체독성이 없어 웨어러블 기기나 신체 삽입형 의료기기용 소재로 사용될 수 있을 전망이다.

과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단이 원래 길이보다 최대 840%까지 늘어나고 전기 전도도가 7만2600S/cm(지멘스 퍼 센티미터)에 이르는 '금(Au)-은(Ag) 나노복합체'를 개발했다고 14일 밝혔다.기존 전도성 고무는 신장력이 30~200%, 전도도는 10~100S/cm 수준에 불과하다. 또 은나노와이어를 이용한 고무복합체는 이보다 잘 늘어나고 전도도가 높지만 쉽게 산화돼 시간이 갈수록 전도도가 떨어지는 게 단점이다. 게다가 은나노와이어에서 녹아나오는 은 이온은 체내 세포를 죽이고 독성을 유발한다.

이에 연구진은 은나노와이어의 단점을 보완한 '금-은나노복합체'를 개발하는데 성공했다. 이 소재는 금이 입혀진 길이가 긴 은나노와이어인 '금-은나노와이어'와 고무 성분인 '스티렌-부타디엔-스티렌 엘라스토머(SBS 엘라스토머)'를 섞은 것이다. SBS 엘라스토머는 플라스틱과 고무의 성질을 갖고 있는 합성수지로, 열과 압력으로 가공이 쉽고 잘 늘어난다.

이렇게 개발된 금-은나노복합체는 기존 소재보다 뛰어난 신장력과 전도도를 보였다. 은나노와이어 표면에도 균일하게 금을 입혀 생체 독성을 유발하는 문제도 해결했다.
 
연구진은 금-은나노복합체를 그물 형태로 제작해 인간의 심장과 가장 유사하다는 돼지의 심장을 통해 실험을 진행했다. 그 결과, 돼지 심장을 감싸 심장 신호의 변화를 모니터링하고 전기 자극을 주는데 성공했다. 신축성이 좋아 심장 움직임에 전혀 영향을 주지 않으면서도 부정맥과 같은 이상 징후가 발견되면 효과적으로 전기 자극을 가해 치료도 가능했다.금-은나노복합체는 움직임이 큰 피부 위에서도 활용도가 높다. 연구진은 전극과 히터를 내장시켜 전기 자극이나 열 자극을 동시에 구현해 간단한 물리치료기로 활용하는데도 성공했다.

김대형 IBS 부연구단장은 "이번에 개발한 금-은나노복합체는 고전도성, 고신축성, 생체 친화적이어서 앞으로 바이오메디컬디바이스 발전에 기여할 것"이라면서 "피부에서나 인체 삽입형 의료기기에 모두 활용이 가능하다"고 강조했다.

이번 연구 성과는 14일 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology) 온라인판에 실렸다.

현택환 IBS 나노입자 연구단 단장(왼쪽)과 김대형 IBS 나노입자 연구단 부연구단장

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