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[IT뉴스]캡틴아메리카 방패 같은 신소재 만드는 '열쇠' 발견

온카뱅크관리자

2024-05-20 14:01:23

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">표준연, 우주시대 필요한 신물질개발 길 열어 <br>정전기 공중부양 장치 활용, 신물질 만들어지는 이유 규명</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="2DO0r2o9u9">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="VjD5cqdzpK" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="한국표준연구원이 개발한 정전기 공중부양장치가 수용액을 공중에 띄우고 있다. 사진=표준연" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/20/akn/20240520140124230gckl.jpg" data-org-width="643" dmcf-mid="bSugqm5rUf" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/20/akn/20240520140124230gckl.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            한국표준연구원이 개발한 정전기 공중부양장치가 수용액을 공중에 띄우고 있다. 사진=표준연
           </figcaption>
          </figure>
          <div dmcf-pid="fxJCRX9Hzb" dmcf-ptype="general">
           <p>우주 시대를 개척하기 위해서는 지금까지와는 다른 물질도 필요할 수 있다. 미 항공우주국(NASA), 일본 일본 우주항공연구개발기구(JAXA), 독일(DLR), 중국(CSA) 등이 정전기 공중부양 장치를 개발해 연구하는 이유다. 뒤늦게 연구를 시작했지만, 우리 연구진이 정전기 공중부양장치를 이용해 신물질이 만들어지는 이유를 알아내는 데 성공했다.</p>
          </div>
          <div dmcf-pid="4eLSJ1f57B" dmcf-ptype="general">
           <p>오는 27일 우주항공청 개청을 앞두고 우주개발 시대에 필요한 극한의 온도를 견딜 수 있는 신소재 물질을 우리 힘으로 만들어 낼 수 있다는 기대감도 형성되고 있다. 마블 영화의 주인공 캡틴아메리카가 사용하는 방패의 재료인 ‘비브라늄’ 같은 새로운 신소재도 등장할 수 있다는 의미이다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="81pRFjTNuq" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="초과포화 상태의 수용액에서 결정화가 이뤄지는 모습" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/20/akn/20240520140125615pszm.jpg" data-org-width="643" dmcf-mid="KUqnuDHEUV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/20/akn/20240520140125615pszm.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            초과포화 상태의 수용액에서 결정화가 이뤄지는 모습
           </figcaption>
          </figure>
          <div dmcf-pid="6UBL7wXDUz" dmcf-ptype="general">
           <p>한국표준과학연구원은 지난 17일 자체 개발한 정전기 공중부양 장치로 초과포화 환경에서 물질의 결정화 과정을 분자 단위까지 관측하고 분자 구조의 대칭성 변화가 기존에 없던 새로운 물질이 형성되는 원인임을 세계 최초로 규명했다고 발표했다.</p>
          </div>
          <p dmcf-pid="PEs3w9LKU7" dmcf-ptype="general">표준연 우주극한측정그룹은 2010년 자체 개발에 성공한 정전기 공중부양 장치로 수용액을 공중에 띄운 후 400% 이상의 초과포화(supersaturation) 상태를 구현해 관측하는 데 성공했다. 연구팀의 성과는 미국과 일본 우주 당국이 보유한 기존 기술로도 포화 농도의 200% 수준만 구현 가능했던 정밀 관측의 수준을 배나 뛰어넘은 쾌거다.</p>
          <p dmcf-pid="QrCUsfaV0u" dmcf-ptype="general">정전기 공중부양 장치는 두 전극 사이에 중력을 극복할 만큼의 강한 전압을 걸어 물체를 부양시킨다. 물질을 공중에 띄우면 접촉에 의한 영향을 최소화할 수 있어 물성을 정확히 측정할 수 있는 장점이 있다. 분자 구조 측정에 방해되는 물 분자 수도 줄이면 결정화 과정을 정밀하게 관측할 수 있다. 연구팀은 정전기 공중부양 장치로 분자 구조 측정에 방해되는 물 분자 수를 용질 분자당 한 개 또는 두 개까지 줄여 정밀하게 결정화 과정을 확인했다.</p>
          <p dmcf-pid="x1pRFjTNuU" dmcf-ptype="general">새로운 물질상이 생기는 현상은 1890년대 독일의 화학자 빌헬름 오스트발트가 발견했다. 오스트발트는 일정한 온도에서 용질이 용해도 이상으로 녹아 있는 상태인 과포하 상태의 수용액에서 물질이 결정화될 때 안정된 물질상이 아닌 준안정 상태의 새로운 물질상이 생기는 현상을 발견했다. 이후 수용액 내 용질의 분자 구조 변화가 주된 요인이라는 가설이 유력했지만 분자 단위까지 관측해 증명하기는 쉽지 않았다.</p>
          <div dmcf-pid="yAw1kBJqFp" dmcf-ptype="general">
           <p>연구팀을 아울러 공중부양 장치를 이용해 4000켈빈(K·3726도) 이상의 초고온 환경을 구현, 내열 소재인 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 탄탈럼(Ta)의 열물성을 정밀 측정하는 데에도 성공했다. 이 역시 상당한 의미를 지닌다. 우주 발사체, 항공기 엔진, 핵융합로 등 우주와 국방 분야 등에 꼭 필요한 초고온 내열 소재의 정확한 열물성 값을 제공해 설계의 안전성·효율성을 높일 수 있기 때문이다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="WPeOxGbYu0" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 주도한 표준연 우주극한측정그룹의 연구진이 포즈를 취하고 있다.(왼쪽부터 Wang Lei Post-doc., 조용찬 선임연구원, 이근우 책임연구원)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/20/akn/20240520140127129cvir.jpg" data-org-width="643" dmcf-mid="9AO0r2o9p2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/20/akn/20240520140127129cvir.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구를 주도한 표준연 우주극한측정그룹의 연구진이 포즈를 취하고 있다.(왼쪽부터 Wang Lei Post-doc., 조용찬 선임연구원, 이근우 책임연구원)
           </figcaption>
          </figure>
          <div dmcf-pid="YbfA9C3I33" dmcf-ptype="general">
           <p>연구팀은 정전기 공중부양 장치를 기반으로 초고온·초과포화·초고압의 극한 환경에서 소재의 물성을 정밀하게 측정할 수 있는 ‘극한소재 통합 측정 플랫폼’을 구축할 예정이다.</p>
          </div>
          <p dmcf-pid="GY58HnIiFF" dmcf-ptype="general">표준연 전략기술연구소 우주극한측정그룹을 이끄는 이근우 책임연구원은 "정전기 공중부양 장치를 이용하면 우주와 유사한 무중력 환경을 구현해 소재의 물성을 정밀 측정할 수 있다"며 "현재 선진 항공우주국에서는 위 장치로 우주에서 진행될 다양한 실험을 지상에서 사전 수행해 비용을 절감하고 연구 효율을 높이고 있다"고 말했다.</p>
          <p dmcf-pid="HeLSJ1f5Ut" dmcf-ptype="general">이번 연구는 국가과학기술연구회 창의형융합연구사업과 표준연 기본사업 ‘첨단소재 측정플랫폼 기반 구축’으로 진행됐다. 연구 성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈 4월호에 게재됐으며 에디터 하이라이트(Editor‘s highlight)에도 선정됐다.</p>
          <p dmcf-pid="XmhuO4Nfp1" dmcf-ptype="general">백종민 기자 cinqange@asiae.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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