고려대 한창수 교수팀, ‘퀸 오브 나이트’ 튤립색 모방기술 개발

중앙일보

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인공튤립 : 반짝임과 무지갯빛의 색감을 보여주는 카메라 이미지와마이크로/나노패턴 구조

검은색에 가까운 보라색을 지니고, 빛을 비추면 광택이 나면서 무지개색을 띠는 꽃, 독특한 색상 덕분에 많은 예술가와 애호가들에게 주목을 받는 튤립 ‘퀸오브나이트(Queen of Night)’다.

이러한 튤립의 색을 모방하는 기술이 개발돼 화제다. 고려대 기계공학과 한창수 교수 연구팀은 나노기술을 이용해 광학적 효과를 내는 표면을 제작하고, 플라스틱에 염료와 마이크로/나노패턴을 이용해 인공적인 ‘Queen of night’ 튤립 꽃잎 제작에 성공했다.

튤립의 구조색과 표면을 확대한 이미지

자연계에 존재하는 여러 꽃잎의 표면에는 계층구조가 형성되어 있으며, 이러한 구조로 인해 광학적 효과가 나타난다. 구조색은 색채에 의존하지 않고 물체의 구조에 의해 나타나는 유채색을 의미한다.

튤립 ‘Queen of night’의 꽃잎의 표면은 마이크로사이즈 라인패턴 상에 나노사이즈 라인패턴이 형성되어 있는 계층구조를 이루고 있다. 빛의 간섭, 회절, 산란등의 복합적인 효과로 인해 반짝임과 무지갯빛의 특성이 나타난다. 해당 특성은 꿀벌과 같은 꽃가루 매개자를 끌어들여 수분할 수 있도록 도와주는 역할을 하게 된다.

광택 및 무지갯빛 효과가 있는 다양한 색깔이 구현된 표면

연구팀은 구조색 구현을 위해 소프트리소그래피로 나노사이즈의 라인패턴을 폴리머 기판 표면에 형성하였다. 또한, 해당 기판의 인장 후 표면처리를 하여 마이크로패턴을 형성하였다. 두 공정을 거쳐서 마이크로/나노 복합 계층구조를 제작했다

연구팀의 공정기술은 나노사이즈 패턴과 마이크로사이즈 패턴의 크기와 간격을 조절할 수 있다는 장점이 있다. 또한 낮은 비용과 짧은 시간 안에 제작 가능하다는 점도 주목할 만하다.

연구팀이 개발한 구조색 폴리머 필름은 구부림, 누름, 늘림 등과 같은 다양한 움직임에도 광학 현상이 유지되어 휘어진 표면 등의 외관 필름으로서 적합한 기능을 할 수 있다. 이번 연구로 기존 산업에서는 쓰이는 염료에 의한 필름들에서는 볼 수 없는 광택과 윤택이 있는 무지갯빛을 띠는 차별화된 필름산업을 개척할 수 있을 것으로 기대된다.

한창수 교수는 “이번 연구는 획기적인 마이크로/나노 복합 구조 패터닝 기술을 통하여 기존의 색감을 초월한 필름 구조색을 구현하였으며, 해당 기술로 스마트필름, 소형 전자기기, 인테리어, 외관 도장 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다”며 연구의 의의를 설명했다.

이번 연구는 한국연구재단의 지원으로 수행되었으며, 재료과학분야 권위있는 저널인 ACS 어플라이드 머터리얼즈 & 인터페이스(ACS Applied Materials & Interfaces)지 온라인에 최근 게재되었다.