현대판 연금술? ‘이것’이 석영을 금으로 바꾼다 [달콤한 사이언스]

지진이 석영에 압전 효과를 일으켜 금덩어리를 형성한다는 연구 결과가 나왔다. 위키피디아 제공

연금술(Alchimie)은 근대 과학의 등장 직전 유행했던 기술로, 흔하게 볼 수 있는 철이나 구리 같은 금속을 금으로 만드려는 시도였다. 17세기 과학 혁명 이후 근대 화학이 등장한 뒤에는 역사 속으로 사라졌다. 연금술에서는 값싼 금속을 귀금속으로 바꾸는 과정에는 ‘마법사의 돌’이라는 일종의 촉매가 필요한 것으로 봤다. 그런데, 최근 지진이 ‘마법사의 돌’ 역할을 할 수 있다는 재미있는 연구 결과를 내놨다.

호주 모나쉬대 지구·대기·환경학부, 전자현미경 연구센터, 라트로브대, 호주연방 과학산업연구기구(CSIRO) 자원연구부, 시드니 국립 중성자 산란 연구센터 공동 연구팀은 지진이 석영에서 전기장을 형성해 금이 침착하게 한다는 연구 결과를 지구 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 9월 3일 자에 발표했다.

석영은 압축되거나 늘리는 등 기계적 스트레스를 받으면 전기장이 발생하는 압전 광물이다. 금은 주로 석영 광맥에서 주로 생기지만, 금이 어떻게 형성되는지에 대한 구체적 메커니즘은 밝혀지지 않았다.

연구팀은 우선 지표면 스트레스의 핵심 요인인 지진이 석영에 가하는 압전 전압을 모델링했다. 이 데이터를 바탕으로 금이 용해된 용액에서 석영 결정체에 지진이 났을 때 더해지는 압력을 가한 뒤, 압전 전압을 형성했다.

그 결과, 석영에 압력 스트레스가 가해지면 충분한 전압이 형성되면서 액체에서 금이 침착되고 석영 표면에 금 나노입자가 축적되는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 이 과정은 지진이라는 자연 현상에 의해 흔히 발생할 수 있다. 용해된 금이 포함된 액체가 석영 광맥의 틈으로 침투하고, 지진이 일으키는 전기장이 금덩어리를 형성하게 한다는 설명이다. 처음 금이 침착된 뒤, 지진으로 인해 추가적 압전 스트레스로 새로운 금이 그 위에 형성되면서 더 큰 금덩어리를 만드는 데 도움이 된다고 연구팀은 밝혔다.

연구를 이끈 크리스토프 보이시 호주 모나쉬대 교수는 “실험실 실험을 기반으로 하고 있지만, 금광이 어떻게 형성되는지 이해를 높일 수 있을 것”라고 말했다.

유용하 과학전문기자