모포나비의 날개구조 모방… 가스 센서 개발에 성공

모포나비의 날개구조 모방… 가스 센서 개발에 성공

이영완 과학전문기자

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입력 : 2015.09.07 03:05

[사이언스] 英·美 공동 연구진 발표

▲ /위키미디어 제공

남미(南美)에 사는 모포나비〈사진〉는 밝게 빛나는 파란 날개로 유명하다. 이 날개가 인명을 구할 첨단 장비로 재탄생했다. 영국 엑시터대와 미국 뉴욕주립대, GE연구소 등 공동 연구진은 이달 1일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 모포나비의 표면 구조를 똑같이 모방한 가스 센서를 개발했다고 발표했다.

모포나비의 날개에는 색소(色素)가 없다. 대신 날개에 덮여 있는 비늘 표면에 크리스마스 트리처럼 잔가지들이 나있는 광결정(光結晶) 구조가 있다. 모포나비의 광결정은 파란색 파장의 빛만 반사시켜 우리 눈에 보이게 하고, 나머지 파장의 빛은 그대로 통과시킨다. 연구진은 모포나비의 날개가 특정 화학물질을 만나면 색이 바뀌는 데 주목했다.

 

에탄올이 있으면 파란색에서 노란색으로 바뀌고, 톨루엔을 만나면 갈색을 띠는 것이다. 연구진은 광결정 구조의 위쪽과 아래쪽이 기체 분자와 결합하는 전기적 성질이 다르다는 사실을 확인했다. 기체 분자에 따라 광결정에 결합하는 곳이 달라지고 그에 따라 반사하는 빛의 파장이 바뀐다는 뜻이다.

이를 이용하면 색 변화로 어떤 기체 분자가 있는지 확인할 수 있다. 연구진은 나비를 모방한 가스 센서가 산업 현장에서 유독가스 누출을 탐지하고 병원에서는 환자 호흡을 분석해 질병을 진단할 수 있을 것으로 기대했다. 미 국방부 산하 방위고등연구계획국은 산업·의료용은 물론 폭발물 탐지 등 군용으로도 쓸 수 있는 화학 센서를 개발하기 위해 미·영 공동 연구진에 연구비 630만달러를 지원했다.