유승화 KAIST 교수팀·美연구팀 인공 생체섬유 개발… “인체 부작용 적어 의료용 활용”

영화 ‘스파이더맨’에서 주인공이 고층 건물 사이를 마음대로 날아다니고, 열차를 끌어당길 수 있는 것은 손에서 발사되는 인공 거미줄 덕분이다.

KAIST 기계공학과 유승화 교수팀은 미국 MIT·플로리다 주립대·터프츠대 연구팀과 공동으로 컴퓨터 모델링을 이용해 스파이더맨의 거미줄과 비슷한 인공 생체섬유 개발에 성공했다고 1일 밝혔다. 이번 연구 성과는 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 지난달 28일자 온라인판에 실렸다.

거미줄은 똑같은 두께의 강철보다 강도가 5배나 높고 케블라 섬유보다도 훨씬 질기다. 거미들은 누에처럼 고치를 만들지 않고, 같은 공간에 있으면 서로를 잡아먹기 때문에 사육을 통해 대량으로 거미줄을 얻기는 힘들다. 이 때문에 박테리아 유전자에 거미줄 단백질을 삽입해 생체섬유를 만들려는 시도는 많았지만 대부분 실패했다.

연구팀은 컴퓨터 모델링으로 실제 거미줄을 형성하는 것과 비슷한 단백질을 찾아냈다. 박테리아의 유전자를 조작해 단백질을 삽입한 뒤 거미의 실 분비기관과 유사하게 만든 방적기계로 인공 거미줄을 생산하는 데 성공했다.

연구팀은 또 거미줄 분석을 통해 거미줄 단백질이 물속에서 안정성을 갖는 ‘친수성’ 영역과 물과 쉽게 결합되지 않는 ‘소수성’ 영역이 교차되면서 강도와 인성이 높은 생체섬유가 된다는 것을 발견했다.

유 교수는 “이번 연구를 통해 거미줄의 합성 원리를 밝혀내고, 자연에서 만들어지는 것과 비슷한 생체섬유 제작이 가능하다는 것을 알게 됐다”며 “생체 적합성을 갖기 때문에 인체 내에서도 부작용이 발생하지 않아 의료용으로 많이 쓰일 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr