공중부양장치로 지구상에 없는 새로운 물질상 발견

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 지상에서 우주와 같은 극한 환경 구현을 통해 지구에는 존재하지 않는 새로운 물질상을 발견하는데 성공했다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 창의융합센터 이근우·이수형 박사팀이 정전기 공중부양장치로 액체(수용액)를 공중에 띄운 뒤 물을 증발시켜 준안정상태의 초과포화 결정을 얻는 방법으로 기존에 없었던 새로운 물질상을 발견했다고 3일 밝혔다.

최근 미래 에너지 자원 확보를 위하여 지구 중심부나 우주 행성과 같은 초고온, 초고압, 초과포화 등의 극한 환경에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.

그러나 매번 우주로 나가 실험을 할 수 없기 때문에 지상에서 극한 환경과 유사한 조건을 만든 뒤 물질의 변화를 측정한다.

이 과정에서 기존에는 시료를 용기에 담은 뒤 극한 환경으로 변화시키는 방법을 사용했다.

이 방법은 용기가 시료에 영향을 주기 때문에 시료 자체의 물성 변화를 정확하게 측정하기 어려워 물질의 생성과정을 명확히 파악할 수 없다는 큰 단점이 있었다.

이에 연구팀은 시료와 용기의 접촉을 원천적으로 차단하기 위해 정전기 공중부양장치로 시료를 공중에 띄워 문제점을 해결했다.

이를 통해 기존 접촉식 기법에서 불가능 했던 300~400% 이상의 깊은 초과포화 상태를 구현했다.

연구팀은 인산이수소칼륨(KDP) 수용액을 공중에 띄우는 액체로 사용했다.

이를 통해 수용액의 초과포화 상태 구현 이후 액상 내에서 액체-액체 구조 변화가 먼저 발생하고, 이에 따라 새로운 준안정적인 결정이 생성된다는 것을 관찰함으로써 고전적 이론에서 벗어난 결정 핵생성의 경로를 발견했다.

이 박사는 “이 기술은 향후 극한 환경의 탐사를 위한 항공우주 분야를 비롯해 초고온 핵융합 분야의 신소재 개발, 유전병 해결을 위한 게놈지도 제작 등 바이오 분야에 사용될 것으로 기대된다” 고 말했다.

이번 연구 성과는 미국 국립과학원회보(PNAS: Proceedings of National Academy of Sciences) 10월24일자에 게재됐다.

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