모발 굵기 1/20…대만 연구진, 극소형 ‘거미줄 렌즈’ 개발

환자의 몸속을 어떤 부작용도 없이 자세히 보는 데 활용할 수 있는 거미줄 렌즈가 개발됐다.

대만 담강대와 국립양밍대 공동연구진은 특정 형태의 거미줄을 가지고 머리카락 굵기인 약 40㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1m) 크기보다 훨씬 작은 지름 약 2㎛의 거미줄 렌즈를 만드는 데 성공했다고 밝혔다.

거미줄 렌즈는 거미가 거미집의 기본 틀을 만들거나 위급 시 급강하할 때 쓰는 이른바 ‘드래그라인 실크’(Dragline silk)라고 하는 거미줄로 만들었다. 이런 거미줄은 거미가 상황에 따라 사용하는 여러 거미줄 가운데서도 가장 질긴 것으로 유명하다.

이들 연구자는 집유령거미(학명 Pholcus phalangioides)라는 거미로부터 매끄럽고 균일한 드래그라인 실크를 채취했다. 이후 이 거미줄 섬유에 천연수지를 한 방울 떨어뜨렸다. 거미줄은 인장강도가 매우 높아서 천연수지의 무게도 충분히 견뎌 끊어지지 않았다.

특히 거미줄의 습윤 특성 덕분에 거미줄에 천연수지가 응축하면서 자연스럽게 돔 형태가 됐다. 이를 자외선으로 굳힌 것이 바로 거미줄 렌즈다.

또 연구자들은 거미줄 렌즈가 광학 렌즈로 충분히 사용할 수 있다는 사실을 확인했다. 이들은 거미줄로 만든 렌즈에 레이저 빔을 조사했을 때 렌즈 반대쪽에 아주 작은 제트 꼬리처럼 생긴 국부적인 전기장 증대가 발생하는 현상인 이른바 ‘광 나노제트’(photonic nanojets)가 뚜렷하게 나타나는 것을 확인했다.

이 빔은 생물의학용 기기에 초고화실 이미지를 제공할 수 있다. 따라서 연구진은 이 기술을 자기공명영상(MRI)처럼 환자의 몸속을 관찰하는 새로운 영상 기법으로 활용할 수 있을 것으로 보인다고 기대했다.

거미줄 렌즈에 쓰인 천연 거미줄 섬유는 합성섬유보다 성능이 뛰어나고 체내 세포에 전혀 해를 끼치지 않아 이미 광범위한 의약품에 쓰인다. 또 거미줄 렌즈는 만들 때 자외선으로 굳히는 시기를 늦춤으로써 크기를 조절할 수 있어 다양한 형태의 영상 촬영이 가능한 것으로 전해졌다.

연구 교신저자인 류청양 국립양밍대 교수는 “드래그라인 실크는 고탄성과 고인성(질긴 정도) 그리고 고인장강도 등 주요한 특성이 있기에 흥미로운 천연 소재 중 하나”라면서 “드래그라인 실크는 무게 대비 강도가 강철보다도 강하다”고 설명했다.

자세한 연구 결과는 국제 학술지 응용물리저널(Journal of Applied Physics) 최신호(6월 30일자)에 실렸다.

사진=류청양 교수 제공

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr