연꽃과 도마뱀 키우는 기계공학자

도전! UNIST ➎ 정훈의 기계신소재공학부 교수

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“이게 다…?”라며 당황하는 기자에게 정훈의 UNIST 교수가 웃으며 대답했다. “여기는 동물학과가 아니라 기계공학과입니다. 저희는 동물의 습성을 연구하는 것이 아니라 그것의 독특한 기능을 연구합니다.” 기대는 와장창 무너졌지만 기계공학과 동물의 만남이란 말이 구미를 당겼다. 정 교수는 자신의 연구 분야를 ‘생체모방공학’이라고 불렀다.



털끝까지 따라 해야

생체모방공학은 자연이 가진 신기한 기능을 인공적으로 구현하는 방법을 연구한다. 거미를 흉내 내서 슈퍼히어로가 된 스파이더맨도 어떻게 보면 생체모방공학의 결과물이다. 스파이더맨이 생명공학의 결과라면 정 교수는 기계공학을 기반으로 자연을 모방한다.

이 분야의 대표적인 예가 게코 도마뱀이다. 게코 도마뱀은 어떤 벽에도 잘 달라붙는 성질이 있다. 이 원리를 궁금히 여긴 과학자들이 발바닥을 자세히 살펴보니 발끝에 달린 나노미터(nm․1나노미터는 10억분의 1미터) 크기의 작은 섬모가 중요한 역할을 했다. 처음에는 ‘비슷한 구조를 만들면 되겠지’라는 단순한 생각으로 반도체를 가공하는 기술을 이용해 섬모를 만들었는데, 접착력이 부족했다. 다른 분야에 쓰던 공정을 그대로 사용해서는 섬모 끝의 주걱같이 생긴 구조를 따라 만들 수 없었던 것이다. 알고 보니 이 주걱 구조가 접착력의 핵심이었다.

당시 박사과정 학생이었던 정 교수는 기존 반도체 공정에 자외선을 쬐면 딱딱해지는 특이한 재료를 활 용해 주걱구조를 똑같이 만드는 데 성공했다. 그러자 접착력이 나타났다. 이처럼 자연 구조물의 독특한 기 능은 나노미터같이 아주 작은 단위에서 나온다. 물 에 젖지 않는 연꽃잎도 표면에 나노구조가 있다. 정 교수는 “남들이 쉽게 만들지 못하는 작은 구조를 만 들 수 있다는 게 연구팀이 가진 최고의 장점”이라고 말했다.


나만의 아이디어를 만들어라

만드는 방법 못지않게 중요한 것이 어떤 동물을 따 라할지 결정하는 것이다. 그러기 위해서는 직접 보는 게 중요하다. 정 교수는 학생 때 실험실에서 연꽃을 직 접 길렀다. 기계공학 실험실에서 연꽃을 키우다 보니 웃지 못할 사건이 일어나기도 했다. 하루는 햇빛이 잘 드는 복도에 연꽃을 내놨는데, 청소 아주머니가 그 연 꽃을 쓰레기로 착각해 버린 것이다. 쓰레기장에서 다 죽어가는 연꽃을 찾아온 정 교수는 전자현미경으로 마지막 연꽃 사진을 찍었다고 한다.

이런 연구철학은 지금도 계속되고 있다. 학생들에 게도 실험실에만 있지 말고 밖으로 나가 곤충이든, 식 물이든 자연을 눈으로 보라고 말한다. 사정이 안 된다 면 앉아서 다큐멘터리나 잡지를 본다. 기자가 묻지도 않았는데 과학동아도 꼭 본단다. 그런 과정에서 남이 발견할 수 없는 새로운 아이디어가 떠오른다는 것이 다. “게코 도마뱀과 연꽃잎을 발견한 사람들이 주목 을 받자 그게 뭐가 대단하냐는 사람들이 많았어요. 쉽게 생각할 수 있다는 거죠. 하지만 중요한 건 그 둘 을 아이디어로 끄집어냈다는 것입니다. 저희 학생들 도 그럴 수 있으면 좋겠습니다.”

정 교수가 만든 게코 도마뱀 패드는 지금은 반도체 공장에서 활용 중이다. 기존에는 반도체 양쪽을 기 계가 물리적으로 잡고 있었는데 자칫하면 기판에 균 열이 생길 수 있다. 반도체 밑에 딱 붙는 패드를 사용 하고 나서는 이런 위험이 사라졌다. “지금까지는 연구 자체가 재밌어서 했는데, 앞으로는 실제 산업이나 생 활에 적용하는 데 초점을 맞출 예정입니다.”


 

글 : 송준섭 기자 joon@donga.com
사진 : 남윤중
과학동아 2015년 06호


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