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미켈란젤로의 500년 숙제 풀었다… KAIST, 중력 거스르는 '액체 제어' 기술 개발 [경제일보] 중력 때문에 천장에서 떨어지는 액체의 흐름을 능동적으로 제어할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 반도체·디스플레이 공정의 정밀 코팅은 물론 우주 환경에서의 유체 제어 기술로 활용될 가능성이 제기된다. 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 김형수 교수 연구팀은 거꾸로 매달린 액체가 중력에 의해 아래로 쏟아지는 ‘중력 불안정성’을 소량의 휘발성 액체 혼합만으로 제어하는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 일상생활에서 목욕탕이나 냉장고 천장에 맺힌 물방울이 점점 커지다가 떨어지는 현상은 중력 불안정성 때문이다. 액체가 시간이 지나면서 특정 지점에 집중되고 결국 중력을 이기지 못해 낙하하게 되는 물리적 현상이다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 액체 표면에서 발생하는 ‘마랑고니 효과’를 활용했다. 휘발성이 강한 액체를 소량 혼합하면 증발 과정에서 표면 농도 차이가 생기고, 이에 따라 표면장력 차이로 미세한 액체 흐름이 형성된다. 이 흐름이 아래로 떨어지려는 액체를 반대 방향으로 끌어당겨 낙하를 억제하는 역할을 한다. 외부 에너지를 투입하지 않아도 액체 자체의 물리적 특성을 이용해 중력에 의한 낙하를 제어할 수 있다는 점이 이번 연구의 핵심이다. 연구팀은 이 기술이 정밀 코팅과 인쇄, 적층 제조 공정 등에서 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 반도체와 디스플레이 제조 공정에서는 액체 재료를 매우 얇고 균일하게 도포하는 것이 중요한데, 중력에 따른 흐름이나 뭉침 현상은 공정 불량의 주요 원인으로 꼽혀 왔다. 이번 기술을 활용하면 기울어진 표면이나 복잡한 구조 위에서도 액체를 안정적으로 유지할 수 있어 디스플레이 박막 코팅이나 반도체 미세 패턴 인쇄 공정의 정밀도를 높일 수 있을 것으로 전망된다. 특히 별도의 복잡한 장비 없이 액체 조성만 조절해 구현할 수 있어 산업적 활용 가능성도 크다는 평가다. 연구팀은 이번 원리가 우주 환경에서도 활용될 수 있을 것으로 보고 있다. 우주선 내부에서는 미세 중력 환경 때문에 액체 흐름을 제어하는 일이 쉽지 않은데, 표면장력 기반 제어 기술을 활용하면 추진제 유출 방지나 유체 이송 시스템 안정화에 적용할 수 있다는 설명이다. 김형수 교수는 “외부 에너지 없이 중력 불안정성을 능동적으로 제어할 수 있다는 점을 확인했다”며 “향후 다양한 화학 조성의 액체 시스템으로 연구를 확장할 계획”이라고 말했다. 이번 연구는 액체의 표면장력과 증발 특성을 이용해 스스로 안정성을 유지하는 ‘자기 제어형 유체 시스템’ 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다는 평가다. 연구팀은 향후 다양한 산업 공정에 적용할 수 있도록 기술 고도화를 진행할 예정이다.2026-03-12 14:57:23
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뿌리면 1초 만에 '피 뚝'...차세대 지혈 파우더 개발 [이코노믹데일리] 전투나 재난 현장에서 발생하는 대량 출혈은 생명을 위협하는 가장 큰 요인이다. 이런 긴박한 상황에서 상처 부위에 가루를 뿌리기만 하면 1초 만에 피를 멈추게 하는 혁신적인 지혈 기술이 국내 연구진과 현역 군인의 협력으로 개발됐다. 복잡한 상처에도 즉각 반응하는 이 기술은 국방 의료 체계를 한 단계 도약시킬 것으로 기대된다. 한국과학기술원(KAIST)은 스티브 박 신소재공학과 교수와 전상용 생명과학과 교수 공동 연구팀이 상처 부위에 뿌리면 1초 이내에 강력한 하이드로겔 장벽을 형성하는 파우더형 지혈제를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구에는 실제 전투 환경에서의 활용성을 극대화하기 위해 현역 육군 장교인 박규순 소령(KAIST 신소재공학과 박사과정)이 제1 저자로 참여해 의미를 더했다. 기존 의료 현장에서 주로 사용되던 패치형 지혈제는 평면 구조로 인해 총상이나 파편상처럼 깊고 복잡한 모양의 상처에는 적용하기 어렵다는 단점이 있었다. 또한 온도와 습도에 민감해 야전이나 재난 현장처럼 가혹한 환경에서는 보관과 운용에 제약이 따랐다. 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 어떠한 형태의 상처에도 자유롭게 적용할 수 있는 '파우더(가루)' 형태에 주목했다. 연구팀이 개발한 'AGCL 파우더'는 알지네이트와 겔란검 및 키토산 등 생체 적합성이 뛰어난 천연 소재를 결합해 만들었다. 이 파우더가 혈액과 만나면 혈액 속에 존재하는 칼슘 등 양이온과 즉각적으로 반응해 1초 만에 겔(Gel) 상태로 변한다. 겔화된 소재는 상처 부위를 물리적으로 밀봉하여 피가 밖으로 새어 나오는 것을 원천 차단한다. 특히 키토산 성분은 혈액 성분과 결합해 화학적·생물학적 지혈 작용을 이중으로 강화하는 역할을 한다. 성능은 놀라울 정도다. 파우더 내부에 형성된 미세한 3차원 구조는 자체 무게의 7배 이상에 달하는 혈액을 순식간에 흡수한다. 이를 통해 고압의 동맥 출혈이나 과다 출혈 상황에서도 혈류를 빠르게 차단하고 높은 접착력을 유지해 뛰어난 밀폐 성능을 발휘한다. 연구팀이 실시한 외과적 간 손상 동물 실험 결과 상용 지혈제 대비 출혈량과 지혈 시간이 획기적으로 감소했으며 수술 2주 후 간 기능도 정상 수준으로 회복된 것으로 확인됐다. 전신 독성 평가에서도 특이한 이상 소견은 발견되지 않아 인체 적용 가능성을 높였다. 이번 기술 개발의 숨은 주역인 박규순 소령은 "현대전의 핵심은 인명 손실을 최소화하는 데 있다"며 "군인을 한 명이라도 더 살리겠다는 사명감으로 연구를 시작했다"고 밝혔다. 그는 이어 "이 기술이 국방 분야뿐만 아니라 민간 의료 현장이나 각종 재난 상황에서도 소중한 생명을 살리는 핵심 기술로 쓰이길 기대한다"고 덧붙였다. 연구팀은 이번 성과가 전투 현장의 응급 처치 키트는 물론 119 구급대원의 응급 처치용품 등 다양한 분야에서 '골든타임'을 확보하는 데 기여할 것으로 보고 있다. KAIST 측은 향후 임상 시험과 상용화 단계를 거쳐 실제 의료 현장에 보급할 계획이다.2025-12-30 07:58:07
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