"정교한 위·변조 방지 소재로 응용 가능"
지폐나 신분증의 위·변조 방지를 위해 쓰이는 색변환잉크를 대체할 소재가 개발됐다.
30일 한국과학기술연구원(KIST)은 전북분원 기능성복합소재연구센터 이상석 박사팀이 한국과학기술원(KAIST·카이스트) 생명화학공학과 김신현 교수팀과의 공동연구를 통해 이같이 위·변조 방지 소재에 대한 성과를 냈다고 밝혔다.
지폐나 신분증 등에 사용되는 색변환잉크는 보는 각도에 따라 색상이 변한다. 일례로 1만원권과 5000원권 뒷면의 색변환잉크는 황금색에서 녹색으로 변하게 돼 있다.
이번에 개발한 소재는 여러개의 층을 갖는 다중입자 구조의 콜레스테릭 액정이다.
기존 콜레스테릭 액정은 나선형으로 회전하는 원편광 성질을 지니고 있어 조건에 따라 색을 나타내거나 사라지게 할 수 있어 위·변조 방지 기술에 활용할 수 있는데, 이 액정을 반복적 구조로 만들면 두 가지 이상의 반사색을 동시에 갖는 소재를 개발할 수 있다. 다양한 반사색을 갖는 액정입자는 정교한 위·변조 방지 소재로 응용될 수 있다.
하지만 여러 층으로 구성된 소재를 만들려면 세밀하게 설계된 장치를 활용해 한층씩 반복적으로 쌓아 만들어야 하기 때문에 복잡한 과정을 해결할 기술이 필요했다.
연구팀은 이를 위해 기름 성분의 콜레스테릭 액정과 물과 친한 보습제 성분인 유기 알코올을 기름과 물에 동시에 녹는 공용매에 녹여 균일하게 혼합시켰다. 이어 이 균일한 혼합물을 물에 유화(乳化·서로 섞이지 않는 액체를 매개체를 이용해 고르게 섞음)시켜 미세한 방울을 형성했다.
이때 공용매와 보습제, 물 분자들이 미세한 방울의 계면을 통해 서로 교환돼 조성 변화가 발생함에 따라 기름과 친한 층과 물에 친한 층으로 분리됐다.
그 결과, 러시아 인형인 마트료시카처럼 반복되는 액정입자의 구조는 초기 혼합물 비율에 따라 1~5층까지 여러 층으로 형성되며 자유롭게 제어가 가능했다. 또 분리 현상이 방울 내에서 연속적으로 진행되면서 층마다 액정물질 내 첨가물 농도가 변화해 다양한 구조색을 나타낼 수 있었다.
혼합물의 유화 과정만을 통해 여러 층을 갖는 액정입자를 만드는 기술은 지금까지 보고된 바 없는 새로운 기술이라고 연구팀은 밝혔다.
연구결과는 이날 소재 분야 권위지인 '어드밴스드 머터리얼스'(Advanced Materials)에 표지 논문으로 게재됐다.
