과학화제초강도 신소재

과학이란 어떤 목표를 향해 한단계씩 전진해가는 것이라는 일반적인 생각과는 달리 과학적인 성과는 우연히 얻어진다. 지난해 전세계에 선풍적인 관심을 모았던 비아그라도 당초 연구목표에서 벗어난 부산물이다.

미 아이오와주립대 앨런 러셀 교수팀이 개발한 초고강도 신소재도 우연히 발견된 것이다. 이 물질은 현재까지 알려진 가장 단단한 물질인 다이아몬드나 큐빅보론나이트라이드만큼 강도가 우수하면서도 제조단가는 훨씬 낮아 마이크로프로세서부터 산업용 기계류에 이르기까지 폭넓게 응용할 수 있다.

연구팀이 당초 찾고자 했던 물질은 열전성 물질(Thermal electric material)이었다. 열전성 물질이란 결정 부위에 따라 온도가 다를 때 전압을 발생하는 물질로, 연구팀은 소량의 마그네슘과 알루미늄을 다량의 보라이드에 섞어 그 혼합물을 곱게 간 분말을 오븐에 넣고 고온으로 약 1시간 처리했다. 그러나 결과는 제조된 물질이 열전성을 갖지 않고 대신 무지무지하게 단단해 어떤 절단기로도 잘라내기 어렵고 표면강도가 강해 표면에 광택을 내기도 어렵다는 사실을 알았다.

연구팀은 또 이 신소재가 대칭성이 낮고 「이상하고도 복잡한 결합」으로 이루어져 있고 결정에는 결손점까지 있어 커다란 공동(Void)이 존재한다는 사실을 알아냈다. 또 다이아몬드를 포함한 기존 초강도 물질들과는 달리 전도성이 높고 페인트에 섞어 표면에 분사할 수도 있다. 기존의 초강도 소재는 매우 강하고 대칭적이며 공동 또는 결손점이 없는 작은 단위격자로 이루어진 결정들로 구성돼 있는 것이 일반적이다.

아직까지 실험실 수준에서 매우 적은 양만 제조되었지만 연구팀은 양산하는 데는 문제가 없을 것으로 보고 있다. 특히 보론나이트라이드나 다이아몬드 분말을 1파운드를 제조하는 데 각각 7000달러와 2000달러가 들어가는 데 비해 이 신소재의 제조원가는 파운드당 700달러에 불과하다.

때론 엉뚱한 연구결과가 돈을 가져다준다. 과학은 그래서 열심히 연구하는 사람에게 반드시 어떤 형태로든 보답해준다.

<정창훈기자 chjung@etnews.co.kr>