◎높은 압력으로 초전도체 합성 등 물질 성질 바꿔/1천5백만 기압 이용 수소금속 개발경쟁 치열

탄소를 압축해 합성다이아몬드를 만드는 고압공법은 이미 시장 규모가 10억달러를 넘는 유망산업으로 각광을 받고 있다.하지만 높은 압력을 가해 물질의 성질을 바꾸는 「고압연금술」은 무궁무진한 상업화 가능성과 과학적 진리탐구의 수단으로서 여전히 과학자들의 뜨거운 연구대상이 되고 있다.

비즈니스 위크 최신호에 따르면 고압연금술에 대한 높은 관심은 지난 87년 미국 휴스턴대 추 교수가 해면기압의 1만8천배에 달하는 고압을 가해 구리 바륨 란탄 산소 혼합물의 초전도체를 합성하는데 성공함으로써 촉발됐다.과학자들은 극도의 높은 압력이 물질의 상태를 변화시키는데 주목,물질을 해체하고 화학적 결합을 재구성하는데 이를 이용하고 있다.『단지 물질을 압축하는 것만으로도 물질의 범위를 최소한 3배이상 확대시킬 수 있다』는 게 「신연금술」의 저자인 로버트 헤이즌 박사의 얘기다.

기체가 안정된 금속성 크리스털로 압착될 수 있다면 상온에서 초전도를 실현 할 수 있게 될지도 모른다.이산화 실리콘으로 이뤄진 초경유리는 로켓의 앞유리로 사용될 수 있을 것이다.금속형태의 수소는 고밀도의 화학에너지 축적으로 현존하는 로켓연료의 30배이상 효율을 낼 수 있을 것으로 과학자들은 보고 있다.

이와같은 막대한 압력을 얻게 해주는 실험장비는 20㎝도 안되는 크기의 다이아몬드 모루(압착대)다.이처럼 실험규모가 작은 탓에 생산물 또한 온스당 1백만분의 1정도로 적은 것이 상업화 측면에서 이 연구가 지니는 약점이다.또한 많은 물질들은 압력이 해제될 경우 정상상태로 돌아가버린다.이 때문에 새로운 고압물질연구는 기업보다는 코넬대·하버드대·UC버클리 등 대학실험실과 미국과학재단 지원으로 고압연구센터를 구성한 카네기·프린스턴·스토니브루크 뉴욕주립대 연구소들에서 주로 이뤄지고 있다.

지난해 5월에는 러시아및 프랑스과학자들이 탄소60으로 다이아몬드보다 강한 물질을 개발했다고 발표,고압연구자들을 흥분시켰으나 여전히 샘플량의 문제는 해결하지 못했다.

물질압착은 강도만을 변화시키는게 아니다.수소와 같은 기체압착은 전자를 활성화시켜 수소를 우수한 전기전도체로 전환시킨다.또한 활성이 없는 헬륨을 질소와 결합시키기도 하고 무색의 산소를 적·황·녹색면을 가진 크리스털 형태로 만들기도 한다.1천5백만기압이 넘는 압력을 가해 초전도 수소금속을 만드는 분야는 가장 치열한 경쟁을 벌이고 있는 분야로 카네기연구소와 하버드대가 맞서고 있는 상태.

이밖에도 고압연구는 별과 행성들의 구성상태,지진의 근원 탐구와 금 은등 광맥의 형성기전을 밝히는 연구들에도 활용되고 있다.

아직까지 고압연구분야는 세계굴지 기업들의 참여를 끌어내지는 못하고 있다.하지만 과학자들의 노력이 빛을 볼 조짐은 보이고 있다.추교수는 최근 초전도물질을 증발기체형태로 저장하는 방법을 개발,산업적 규모의 초전도물질 합성에 희망을 주고 있는 대표적인 인물이다.<신연숙 기자>