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스펀지가 물 빨아들이는 원리 찾았다

2018년 05월 23일 10:00

구멍이 숭숭 뚫린 스펀지는 어떻게 물을 빨아 들일까. 김호영 서울대 기계항공공학부 교수팀이 스펀지와 빵 같은 다공성 셀룰로오스 소재가 액체를 빨아들이는 원리를 세계 최초로 밝혀내 ‘사이언스 어드밴시스’ 3월 31일자 온라인판에 발표했다. 셀룰로오스는 포도당으로 이뤄진 섬유질로 식물 세포벽의 주성분이다.

 

이미지 확대하기셀룰로오스 스펀지의 흡수 팽창 과정(왼쪽 사진)과 식빵의 흡수 팽창 과정(오른쪽 사진). 스펀지나 식빵은 기공이 늘어나면서 주변 기공과 합쳐져 물을 빨아들인다. - 서울대 제공
셀룰로오스 스펀지의 흡수 팽창 과정(왼쪽 사진)과 식빵의 흡수 팽창 과정(오른쪽 사진). 스펀지나 식빵은 기공이 늘어나면서 주변 기공과 합쳐져 물을 빨아들인다. - 서울대 제공

연구진은 스펀지가 물을 흡수하는 과정을 전자현미경으로 관찰했다. 그 결과 스펀지 내부의 기공이 늘어나면서 주변 기공과 합쳐지고, 이것이 물의 흐름에 영향을 준다는 사실이 확인됐다. 기공이 클수록 물의 흐름이 느려지고 흡수 속도는 급감하는데, 이 과정을 거시적으로 관찰하고 수학적으로 입증한 것이다.

 

이미 흙이나 하이드로겔 등 다공성 물질은 기공에서 수압이 증가하면서 물을 빨아들인다는 사실이 잘 알려져 있다. 하지만 셀룰로오스는 물과 흡착하는 성질이 있어 기존 이론으로는 설명하기가 어려웠다.

 

김 교수는 “전기 대신 주변 환경이 갖고 있는 에너지를 이용하는 소프트로봇 분야에 접목할 수 있을 것”이라며 “친환경 소재를 이용한 소프트로봇 제작에 도움이 될 것”이라고 덧붙였다.

 

doi:10.1126/sciadv.aao7051

 

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