작은 벌레가 알려준 작지 않은 기술

재활용 플라스틱으로 지속 가능한 백색 페인트를 만들 수 있을지 관심을 모은다.

18일 코센 글로벌뉴스에 따르면 영국 셰필드 대학(University of Sheffield) 연구진은 재활용 플라스틱 폐기물로 지속 가능한 백색 페인트를 만들 수 있는 방법을 초-백색 딱정벌레(ultra-white beetle) 비늘의 구조에서 찾았다.

딱정벌레(Cyphochilus beetle) 비늘은 자연에서 가장 밝은 백색 중의 하나다. 이것은 안료 또는 염료로 만들어지는 것이 아니라 초-미세 나노구조로 구성돼 있다.

이번에 연구진은 초-백색 딱정벌레 비늘 구조가 현재 백색 페인트를 만드는 재료인 이산화 티타늄을 대체할 수 있을 것이라고 보고 있다.

자연계에서 백색은 서로 상호 연결된 네트워크와 공기로 만들어진 거품으로 구성된 스위스 치즈와 같은 구조로 구현된다. 이러한 구조가 어떻게 형성되고 개발되고 진화하는지는 여전히 과제로 남아있다.

연구진은 플라스틱을 동일한 방식으로 구조화시켰다. 이를 통해 태워지거나 매립지로 보내지는 플라스틱 폐기물을 재활용함으로써 딱정벌레와 같은 구조를 만들 수 있다면 초-백색 페인트를 만들 수 있다는 설명이다.

이는 탄소를 훨씬 적게 사용해서 페인트를 만들 수 있게 하고 일회용 플라스틱의 재활용 문제도 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

연구에 따르면 딱정벌레 비늘의 거품 구조는 적당한 비율의 빈 공간을 가짐으로써 빛의 산란을 최적화해서 초-백색을 만든다.

기존 백색 페인트에서는 빛을 매우 강하게 산란시키는 이산화티타늄 나노입자가 함유돼 있다. 그러나 이산화 티타늄을 사용하면 각 페인트 통의 75%에 해당하는 탄소 발자국(carbon footprint)을 발생시키기 때문에 환경에 유해하다는 분석이다.

연구진은 각각의 딱정벌레 비늘을 측정하기 위해 X-선 단층 촬영(X-ray tomography)이라는 기술을 사용했다. 이는 CT 스캔과 유사하지만 좀 더 작은 스캔 크기를 가진다.

아울러 프랑스 그르노블에 있는 ESRF(European Synchrotron Research Facility)의 X-선 이미징 설비를 사용했다. ESRF의 강한 X-선 소스는 합성 물질이 어떻게 형성됐는지 추적해 형성 메커니즘을 알 수 있게 했다.

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