중앙대학교(총장 박상규)가 인대 수준의 성능을 갖춘 하이드로겔을 구현하며 차세대 고성능 하이드로겔 소재의 새로운 가능성을 열었다.

7일 중앙대에 따르면, 배진혜 화학공학과 교수가 이끄는 국제 공동연구팀이 인대(ligament)와 유사한 구조와 기계적 특성을 갖는 고강도·고강성·고인성 하이드로겔을 개발했다.

인대는 수분 함량이 높은 콜라겐 섬유 다발로 이뤄져 있으며, 내부에 국소적으로 미네랄-콜라겐 복합체가 존재해 다른 조직에 비해 매우 높은 강도와 강성을 나타낸다. 연구팀은 이러한 구조에서 착안해 수분 함량이 높은 섬유 형태의 하이드로겔을 합성한 뒤 다발 구조로 집합시키고, 각 하이드로겔 내부에 무기입자–고분자 복합체 형성을 유도했다.

그 결과, 새로 개발된 하이드로겔은 기존 기술로는 구현하기 어려웠던 매우 높은 강도·강성·인성을 동시에 확보했다. 특히, 내부 구조가 외부에서 가해지는 힘을 고르게 분산시켜 강도와 강성이 크게 향상되는 동시에 신축성까지 증가하는 독특한 기계적 특성이 확인됐다.

배진혜 교수는 "이번에 개발한 하이드로겔의 전구체(precursor)는 압출성이 우수해 섬유 제작뿐만 아니라 3D 프린팅 재료로도 사용할 수 있다"며, "섬유 형태의 하이드로겔에 그치지 않고 다양한 형태로 제작도 가능하여, 고강도·고강성·고인성 하이드로겔을 구현하는 원천소재 기술로서 소프트 로봇이나 의료기기 등 많은 분야에 활용될 것"이라고 말했다.

이번 연구는 중앙대 지동환 박사, 배진혜 교수와 미국 캘리포나아대학교 샌디에이고(University of California San Diego) 연구팀이 공동으로 진행했으며, 연구 결과는 세계적인 종합 학술지 'Nature Communications'에 'Hierarchically structuralized hydrogels with ligament-like mechanical performance'라는 제목으로 2025년 12월 게재됐다.