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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.

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