키리가미 영감 코팅, 신발의 얼음 및 미끄러운 표면 접지력 향상

종이 자르기 예술에서 영감받은 혁신적인 마찰 증강 소재

일본의 전통 종이 공예인 키리가미(kirigami)에서 영감을 받은 엔지니어들이 신발 밑창에 코팅하여 얼음과 기타 미끄러운 표면에서 접지력을 크게 높일 수 있는 마찰 증강 소재를 개발했습니다.

키리가미 원리를 활용한 스파이크 패턴 설계

종이를 접는 것뿐만 아니라 자르기도 하는 키리가미 기법을 적용해 플라스틱 또는 금속 시트에 정교한 스파이크 패턴을 만들었습니다. 이 시트들은 착용자가 서 있을 때는 평평하게 유지되지만, 걷는 자연스러운 동작 중에 스파이크가 튀어나와 지면과 마찰을 생성합니다.

다양한 디자인 실험 및 테스트 결과

연구진은 정사각형, 삼각형, 곡선 모양의 스파이크가 반복되는 여러 패턴을 설계하고, 각 형태별로 다양한 크기와 배열을 테스트했습니다. 플라스틱 시트와 스테인리스 강판 양쪽에 패턴을 새겨 각 디자인의 강성과 스파이크가 튀어나오는 각도를 측정했습니다.

얼음, 나무, 비닐 바닥재, 인조 잔디 등 다양한 표면에서 마찰력을 측정한 결과, 모든 디자인이 마찰력을 높였으며, 오목한 곡선 패턴이 가장 뛰어난 성능을 보였습니다. 이 오목 곡선 코팅을 스니커즈와 겨울 부츠 등 다양한 신발에 부착해 2.54cm 두께의 얼음층이 덮인 힘 판 위를 걷게 한 인체 실험에서도 마찰력이 일반 신발 대비 20~35% 증가했습니다.

실용화를 위한 향후 과제

현재 연구진은 키리가미 표면을 신발 밑창에 내장하거나 필요할 때 탈부착할 수 있는 별도 모듈로 만드는 등 최적의 적용 방안을 연구 중입니다. 이 기술이 상용화되면 겨울철 빙판길 낙상 사고 예방에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.