서울과기대 구형준 교수 '액체금속' 인체에 무해… 초신축 웨어러블 디바이스 가능성

차세대 전자소자 물질 '액체금속의 용출특성, 독성에 관한 연구' 결과



서울과학기술대학교는 화공생명공학과 구형준 교수 연구팀(제1저자 김지혜 석사과정)이 인천대 김교범 교수팀, 한국생산기술연구원 소주희 박사와 공동으로 진행한 '갈륨계 액체금속의 용출특성과 세포독성에 관한 연구' 결과, 액체금속이 외부의 물리적 자극이 가해지지 않는 한 상당히 독성이 낮음을 확인하는 연구성과를 냈다고 4일 밝혔다.

이번 연구 결과는 액체금속을 웨어러블 디바이스의 전극으로 활용할 수 있는 가능성을 확인한 성과로 평가된다.

액체금속이란 녹는점이 낮아 상온에서 액체로 존재하는 금속이다. 액체처럼 흐르는 성직을 갖고 있고 전도성도 금속만큼 높아 최근 유연 전자소자 분야에서 활발히 연구되고 있는 물질이다. 대표적인 액체금속으로는 수은, 갈륨-인듐 공용합금(Eutecticgallium-indium ally, EGaIn) 등이 있다.

액체금속은 디바이스, 특히 바이오 분야나 신체 접촉 소자에 응용하기 위해서는 생체 적합성과 독성에 관한 연구가 필수다. 하지만 액체금속을 구성하는 개별 이온들의 독성연구는 따로 수행된 적이 있으나, 액체금속 자체의 용출특성과 그에 대한 독성 연구는 기존에 보고된 바가 없었다.

구 교수 연구팀은 수용액상에서 갈륨계 액체금속인 EGaIn으로부터 용출되는 이온의 농도를 분석한 결과, 액체금속을 구성하는 원자의 표면장력 크기에 따라 우세하게 용출되는 이온이 결정된다는 것과 이온의 농도는 액체금속의 표면적 모양과 물리적 자극에 비례한다는 사실을 확인했다.

특히 EGaIn 액체금속의 세 종류의 인체 유래세포에 대한 독성실험을 진행한 결과, 외부의 물리적 자극이 가해지지 않는 한 독성이 상당히 낮음을 확인했다.

연구팀은 이 연구 결과를 통해 EGaIn 액체금속을 바이오-디바이스에 응용하기 위한 기본적이고 유용한 가이드라인을 제시했다.

이번 연구 성과는 미국 화학회(ACS)가 발행하는 화학소재 분야 최우수저널인 'ACS Applied materials & Interfaces'(ACS 응용 재료 및 인터페이스) 지난 5월 1일자 온라인판에 게재됐다.

연구는 교육부 이공계 개인기초연구사업과 과학기술정보통신부의 도전형 나노소재 기술개발사업 지원으로 수행됐다.