한양대학교 엄영호 유기나노공학과 교수 연구팀이 아킬레스건에서 영감을 받은 초강력 수분 함유 하이드로겔 섬유 제조 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

해당 기술은 기존 하이드로겔 소재의 낮은 기계적 강도를 획기적으로 개선하면서도 신속한 제조가 가능하다는 점이 특징이다. 특히 하이드로겔 기반 섬유의 기계적 강도를 극대화하고, 이를 빠르게 제조할 수 있는 새로운 방법을 제시, 다양한 생체 의료 응용 가능성을 열었다는 평가를 받는다.

엄 교수 연구팀이 개발한 하이드로겔 섬유는 80% 이상의 높은 수분 함량을 유지하면서도 기계적 강도를 획기적으로 향상시켰다. 이는 CY-ANFs(사이아노-p-아라미드 나노섬유)의 나노 구조화를 통해 기존 섬유 대비 강도를 대폭 증가시킴으로써 성공했다. 특히, CY-ANFs와 PVA(폴리비닐알코올)의 시너지 효과를 활용해 기계적 성질을 극대화했다.

연구 결과, 개발된 하이드로겔 섬유는 인장 강도 17.9 MPa, 인장 탄성률 276.1 MPa, 피단 신율 300% 이상이라는 우수한 기계적 성질을 확보했다. 높은 수분 함량을 유지하면서도 강력한 기계적 특성을 갖춘 것이 이번 연구의 핵심 성과다.

이 특성을 바탕으로, 개발된 하이드로겔 섬유는 신체 내부 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있어 조직 공학, 인공 힘줄 및 인대, 스마트 섬유 등 다양한 생체 의료 응용 분야에서 활용 가능성이 크다. 기존 섬유 대비 유연성과 강도를 동시에 갖춘 구조를 유지할 수 있어 차세대 의료용 소재로서 주목받고 있다.

엄 교수는 “이번 연구는 생체 적합성이 뛰어나면서도 강력한 하이드로겔 섬유를 신속하게 제조할 수 있는 혁신적인 방법을 제시한 것”이라며, “향후 다양한 생체 의료 응용을 위한 연구를 지속할 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 및 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 국제 저명 학술지 국제 저명 학술지 ‘ACS Nano’에 지난 2월 23일 게재됐다. 논문에는 김효정 박사과정생과 김현정 석사과정생이 공동 1저자로, 엄영호 교수가 교신저자로 참여했다.