계절이 바뀌는 환절기마다 공기 중에 떠다니는 꽃가루는 알레르기 반응과 재채기를 유발하는 성가신 존재다. 이처럼 불청객 취급을 받는 꽃가루지만, 과학계에서는 ‘식물계의 다이아몬드’라고 불릴 만큼 대단한 존재다. 꽃가루 입자는 스포로폴레닌이라는 단단한 단백질로 싸여 있어 다양한 악조건 속에서도 다이아몬드처럼 오랜 시간 본래의 형태를 유지할 수 있을 만큼 안정적이기 때문이다.

최근 싱가포르 난양공대 조남준, 송주하 교수와 조선대 장태식 교수 연구팀은 해바라기의 꽃가루를 3D프린터의 잉크 재료로 활용하는 방법을 개발했다. 알칼리성 용액을 만나면 단단한 겉껍질이 녹아 흐물흐물한 젤로 변하는 해바라기 꽃가루의 특성을 이용해 꽃가루를 알칼리성 용액에 녹여 3D프린터 잉크를 만든 것. 이렇게 꽃가루를 사용해 만든 3D프린터 잉크는 출력 후에도 형태와 구조가 잘 유지됐다.

3D프린터의 잉크는 곧 어떤 물질을 구성하는 재료. 연구진은 이 기술을 캡슐 형태의 알약에 활용할 수 있을 것으로 보고 있다. 3D프린터를 통해 캡슐로 만들어진 꽃가루 잉크가 몸속에서 자연스레 녹으면서 캡슐에 담겨있던 약물이 몸 곳곳으로 퍼지는 것이다. 꽃가루 잉크를 만드는 과정이 간단하고 저렴해 활용 가치가 높다는 게 연구진의 설명이다. 꽃가루는 또 어떻게 과학기술에 활용될 수 있을까. 꽃가루의 무궁무진한 변신을 만나본다.


오염물질 빨아들이는 스펀지

꽃가루 스펀지가 물속에서 붉은 기름만 흡수하고 있다. 성균관대 제공​

꽃가루(왼쪽 위)와 이를 현미경으로 관찰한 모습(오른쪽 위), 꽃가루를 이용해 만든 스펀지(왼쪽 아래)와 이를 현미경으로 관찰한 모습(오른쪽 아래)​

꽃가루는 기름 성분의 오염물질만 선택적으로 흡수하는 성질이 있다. 성균관대 화학공학과 조슈아 잭맨 교수와 황영규 박사 연구팀은 꽃가루를 200도로 가열하고 코팅하는 과정을 거쳐 흡수 능력이 뛰어난 스펀지를 지난 4월 개발했다. 이 스펀지는 자연 재료를 활용한 친환경 제품으로 물속에 섞인 기름을 골라 빨아들이는 것이 특징이다. 실험 결과 꽃가루 스펀지의 흡수 능력은 9.7∼29.3g 이상인데, 이는 흡수 용량 범위가 8.1∼24.6g인 상업용 기름 흡수제와 비슷한 수준.

연구팀은 이 스펀지를 이용해 해양 기름 유출과 같은 수질 오염 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대한다. 현재는 기름 유출 사고가 나면 화학물질을 써서 기름을 작은 방울로 분해하거나, 비싸고 재활용이 불가능한 흡착제로 기름을 흡수해야 한다. 이 과정에서 해양 생태계의 피해가 더 악화할 수 있다. 꽃가루 스펀지는 흡수력이 계속 유지되기 때문에 10번을 짜고 다시 쓸 수 있다. 연구팀은 스펀지 크기를 키우고 비정부기구 등과 협력해 실제 환경에서 스펀지의 성능을 시험할 계획이다.

습도 따라 반응하는 특수 종이

꽃가루를 이용해 만든 종이​

꽃가루 종이에 반 고흐의 해바라기 그림을 인쇄한 결과. 왼쪽이 꽃가루 종이이며 오른쪽은 일반 종이다​

열에 따라 쉽게 녹고 다시 엉겨 붙는 꽃가루의 특성을 이용해 탄생한 종이도 있다. 싱가포르 난양공대 조남준, 송주하 교수 연구팀은 지난 4월 꽃가루를 가공해 부드러운 묵 형태의 소재를 만들고 이를 건조시켜 종이를 만드는 데 성공했다. 흐물흐물해진 꽃가루가 다시 마르는 과정에서 서로 엉겨 붙어 종이가 된 것. 나무의 섬유질인 펄프가 엉기도록 하는 방식의 종이 제작법을 꽃가루에 적용한 것이다.

이렇게 만든 종이는 환경에 따라 다양한 형태로 변화한다. 연구팀은 특히 두께와 표면 거칠기를 조절하면 이 종이가 습도에 민감하게 반응해 크게 늘어나거나 수축한다는 사실을 확인했다. 실험 결과 이 종이는 사람 손바닥 위에만 올려도 습기를 머금어 면적이 최대 1.9배까지 커졌다. 종이 중 습기를 머금은 면은 급격히 늘어나지만 반대 면은 늘어나지 않는다. 마치 오징어를 구울 때처럼 종이가 동그랗게 오그라드는 셈. 이 종이를 다시 건조한 곳에 놓으면 반듯하게 펴진다. 연구진은 이 종이를 로봇이나 에너지 발전기, 센서 등의 분야에 활용할 수 있을 것으로 봤다.​

▶어린이동아 조윤진 기자 koala624@donga.com

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