〈출처:coolcomponents.co.uk〉

신통방통한 ‘똑똑한 잉크’ 아시나요

  인류는 BC 4000년대 말부터 잉크를 사용해 문자를 기록해왔다. 당시 이집트에서는 수지나 아교에 숯이나 매연을 섞어 만든 잉크를 활용했지만 현재의 우리는 다양한 성분으로 만든 잉크를 사용하고 있다. 최근 잉크는 다양한 변신을 시도하고 있다. 평범한 문자 기록을 넘어서 전기가 흐르기도 하며 의학 분야에서까지 우리의 일상을 한 층 더 편리하게 만들어주는 매개체의 역할을 하고 있다. 똑똑해진 잉크가 어떻게 사용되고 있는지 최근 주목받는 세 가지 분야를 뽑아 정리해봤다.

전기가 통하는 전도성 잉크

  전도성 잉크는 입자의 전자기적 성질을 이용해 수백만 개나 되는 둥근 모양의 초소형 캡슐로 이뤄진 제품이다. 일명 ‘전기가 통하는 잉크’로 캡슐 속에는 염료와 함께 전극으로 불리는 두 겹의 전도체 사이에 작은 칩이 들어가 있다. 이 캡슐들은 마이너스 전기를 받으면 흰색으로, 플러스 전기를 받으면 검은색으로 각각 변해 글씨가 새겨진다. 플라스틱과 금속, 종이 등 거의 모든 물체에 인쇄할 수 있다.
  현재 전도성 잉크는 전자책·시계·휴대폰뿐만 아니라 인쇄회로기판·태양전지 등 전자산업에서 다양하게 활용되고 있다. 전자 잉크로 인쇄해 건조만 시키면 전극을 형성해 제조시간을 단축하고 원가를 낮출 수 있어 차세대 미래 잉크로 점쳐지고 있다.
  최근 한국전기연구원(KERI) 나노융합기술연구센터는 전도성 잉크의 가격을 기존보다 1/10로 낮춘 새로운 복합 제품을 개발했다. 제조단가는 낮추고 전기 전도성은 높인 ‘구리-그래핀 복합 잉크’를 구리 표면에 여러 층의 그래핀을 합성할 수 있는 액상합성법을 적용했다. 구리-그래핀 복합성 잉크의 결정은 6개월 이상 유지될 정도로 산화 방지에 효과적이며 고온 내습 신뢰성 실험에서 35℃, 상대습도 85℃의 환경에서도 6개월 동안 전기 전도도 변화가 5% 미만으로 밝혀졌다. 본래 많이 사용되고 있던 전도성 잉크 소재인 은보다도 저렴한 가격에 터치 패널이나 디스플레이 등 유연 인쇄 전극 분야에서 안정적이면서도 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 기술이 될 전망이다.

살아있는 박테리아 이용한 잉크

  살아 있는 박테리아를 이용한 3차원 프린팅 잉크가 지난해 스위스에서 개발됐다. ETH 복합 물질실험실의 안드레 스튜다르 교수 연구팀은 살아 있는 박테리아를 잉크로 활용하는 3D 인쇄장치를 개발했다고 밝혔다. 잉크에 쓰인 박테리아는 화학산업에서 대규모로 생성되는 독성 페놀 물질을 파괴할 수 있는 슈도모나스 퓨티다와 높은 순도의 나노 사이즈의 셀룰로오스를 분비하는 아세토박터 자일리늄이다. 이들 박테리아는 통증을 완화하고 안정적으로 수분을 유지해줘 화상 치료에 사용될 수 있다.
  잉크에 들어간 박테리아는 인체에 해를 끼치지 않아 의학 및 생명공학 분야에서 다양하게 활용될 것으로 기대를 모은다. 화상 치료·노화 치료에도 쓰일 수 있으며 마시는 물에 있는 독성을 감지할 수도 있다. 뿐만 아니라 해양에 유출된 기름을 분해할 수 있는 박테리아 함유 필터를 대량으로 빠르게 인쇄해 환경오염의 위험에 노출될 확률도 줄어들 것이다.

문신으로 건강관리, 타투 잉크

  2017년 건강 상태에 따라 타투색이 변하는 더말애비스 잉크 기술이 모습을 드러냈다. 이 잉크는 바이오센서 기능을 지닌 특수 스마트 잉크로 혈당과 나트륨, 산성도(PH) 수치 등을 색으로 보여주며 혈중 칼슘 수치 모니터링을 통해 암 발병이 감지되면 갈색 반점 형태로 나타난다. 만약 당뇨가 있다면 채혈 없이 이 타투를 통해 바로 알 수 있다.
  미국 MIT와 하버드대에서 개발한 이 바이오센서는 현재 동물실험까지 마친 상태다. 다만 더말애비스에서 사용하는 바이오 잉크에 대한 안정성이 아직까지 확보되지 않아 지금 당장 더말애비스를 도입하는 것은 힘든 상황이다. 그러나 안정성 문제만 해결된다면 문신으로 건강을 관리하는 시대가 찾아오는 것도 그렇게 먼 이야기가 아니다.
  안전성 검증만 완료되면 만성질환을 관리할 수 있다. 장기적으로 보존되는 문신은 일정기간이 지나면 사라지는 문신으로 활용할 수 있고 그 외에도 특정 빛에만 반응해 문양을 나타내는 문신이나 그와 연동이 가능한 진단 앱도 개발될 예정이다.
  이 스마트 타투 잉크에는 칼슘을 감지하는 수용체가 들어 있어 몸속 칼슘 농도를 확인할 수 있다. 
  암세포가 뼈에 스며들 때 뼈에서 칼슘이 나오게 되는데 이처럼 암세포가 심장의 칼슘 처리를 방해하면서 생기는 원리를 스마트 잉크에 적용해 암을 진단할 수 있도록 한 것이다. 별도 건강검진 없이 몸 상태를 확인할 수 있는 이 기술은 한국과학기술기획평가원(KISTEP)에서 스마트 소사이어티를 구현할 미래 유망기술 10개 중 하나로 선정되기도 했다.