본교 박지훈 교수(과학교육과) 연구팀(연구팀)이 김 서림 현상을 반영구적이고 친환경적으로 방지하는 기술을 개발했다.

김 서림은 1mm보다도 더 작은 수십 마이크로미터 수준의 물방울들이 투명소재에 맺혀 나타나는 현상이다. 본교 연구팀이 개발한 초친수성(superhydrophilicity) 하이브리드(hybrid) 나노 코팅층은 표면에 물방울이 맺히는 것을 차단하고 얇은 막처럼 흡착됨으로써 김 서림 현상을 방지한다.

박 교수 연구팀은 식물과 해양생물 추출물로 코팅 기술을 개발했다. 식물의 폴리페놀 물질은 특정 미네랄과 반응하면 나노미터 수준의 얇은 코팅층을 형성한다. 폴리페놀은 항산화 효과를 내는 물질로, 와인을 비롯해 카카오로 만드는 초콜릿에 풍부히 존재한다.

폴리페놀 나노코팅은 다양한 표면에 손쉽게 코팅층을 형성하지만 물리적, 화학적 자극에 취약하다는 단점이 있다. 박 교수는 나노코팅의 안정성을 높이기 위해 바다에 존재하는 유리 해면(glass sponge)을 이용했다.

박 교수는 “유리 해면은 단단한 유리를 이용해 몸체를 형성하는데, 이 메커니즘을 폴리페놀 나노코팅에 결합하면 안정성 높은 하이브리드 나노코팅 기술을 개발할 수 있다”고 말했다. 연구팀은 유리 해면의 몸체를 형성하는 효소의 화학적 구조를 모방함으로써 유리층을 형성하는 촉매 분자를 찾아냈다. 그리고 이를 폴리페놀 나노코팅에 고정해, 보다 내구성이 좋은 하이브리드 나노코팅을 개발했다. 즉, 식물 추출물(폴리페놀)과 해양생물 추출물(유리 해면)을 혼합한 형태의 코팅 기술인 것이다.

해당 기술은 친환경성 외에도 고온, 급격한 온도 변화, 화학 세척제, 기름으로 생긴 오염에도 김 서림 방지 효과를 유지하는 특성이 있다. 또 소재의 종류, 크기, 표면의 상태와 관계없이 스프레이를 분사함으로써 쉽고 빠르게 코팅층을 형성할 수 있다.

해당 기술은 2020년 3월 국내 특허 출원된 상태다. 연구팀은 사용자가 원하는 곳에 적용할 수 있는 나노코팅 제품(키트)을 제작해 상용화할 계획이다. 박 교수는 “다양한 나노코팅 재료를 추가 발굴해 식품, 의약품 등 실생활과 밀접한 분야에서도 응용성을 제고하고자 한다”고 밝혔다.

한편 박 교수와 김슬비(화학교육 전공 석사과정)씨의 연구논문 ‘실리카 복합소재 나노필름의 다층 증착을 통한 김 서림 방지 나노코팅’은 1일 SCI급 학술지 미국 화학회(ACS)저널 ‘ACS 응용물질 및 계면’에 게재됐다.