일반 cotton보다 흡수성이 20배 이상 높고, 온도가 올라가면 반대로 물을 내보내는 기능을 갖는 polymer coated cotton이 개발되어 사막에서의 灌漑(관개) 등에 이용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
香港이공대학의 John Xin과 네덜란드 아인트호헨 공과대학의 Catarina Esteves는 니미브 사막의 甲蟲(갑충)을 참고로 이 코팅을 개발하였고, 관련 논문은 “Advenced Materials”에 게재되었다.
Cotton의 흡수성을 크게 높이는 polymer coating으로 이를 실현하였으며, 사막의 안개로부터 물을 모으는 시스템과 운동 시 땀이 서리지 않는 스포츠웨어, 또는 야간에 수분을 모우는 텐트 등의 개발에 적용이 가능할 것으로 예상되고 있다.
이 갑충은 2011년에 다이손상을 수상한 “Airdrop”과 NBD Nano 사의 대기로부터 자동적으로 급수하는 수통 등, 대기로부터 수분을 수집하는 몇 가지 장치에 대한 아이디어원이 된 것으로, 최근 수년간 유명세를 타고 있는 곤충이다.
이 곤충은 연간 강수량이 겨우 1.3cm라는 나미브 사막에만 살고 있으며, 견고한 날개 표면으로 해풍으로부터 물을 모아 살아가고 있다. 날개 표면에는 미소한 요철로 덮여 있어서, 그 정점부분이 물을 끌어 모으고(친수성) 옆구리 부분이 물을 밀어낸다(소수성). 해풍이 불어오는 방향으로 날개를 펴서 습한 공기를 받음으로써, 마지막으로는 직경 15~20㎛의 작은 물방울을 배중에 모으고 입 쪽을 향해 흘러들도록 되어 있다.
다만 John 씨와 Esteves 씨가 개발한 기술은 바람에 의존하지 않고, 온도에 의해 발수와 친수가 변화된다. Poly-N-isopropyl alkyl amide(PNIPAAm) coating을 실시함으로써 이를 실현하였다. PNIPAAm이 최초로 만들어진 것은 1950년대이다. 저온에서는 흡수성이 높고 온도가 올라가면 수화수가 탈락된다.
이 고 흡수성 cotton을 적용하면 흡수성이 중량의 240%에 달하며(미 coating 시 18%) 기온이 올라가 34℃되면 polymer가 방수 barrier와 같은 기능을 발휘해 소수성이 되어 흡수되어 있는 물을 밖으로 방출시킨다.
Polymer를 coating한 cotton은 주위에 안개가 발생할 때에 흡수하도록 되어 있으나, 바다로부터의 안개는 기온이 낮을 때 발생하는 경우가 많아 기온이 올라가면 물을 방출하기 때문에 하루 동안 산발적으로 작물에 수분을 부여하는 곳에는 이상적인 성질이다. 다만, 나미브 사막의 기온은 변덕스러운 곳이 있어서 50℃를 훨씬 넘은 상태에서 지속되는 경우도 있다. 다시 말하면 cotton이 물을 흡수하고 발산하는 것이 하루 중 겨우 한 번 뿐이라고 하는 상태가 오랫동안 지속될 가능성도 있다. 연간 안개가 약 180일이나, 그 절반을 넘지 않기 때문에 연구자들은 보다 낮은 온도에서도 소수성을 나타내는 폴리머를 연구 중에 있다.
출처 : http://wired.jp (2013. 01. 23)
