기초과학지원연구소 오상호 박사팀 변화 관찰 성공… 특수성 이유 규명

국내연구진이 21세기 최고의 신소재로 각광받고 있는 나노(10억분의 1) 재료가 특수한 성질을 갖는 이유를 밝혀냈다.

한국기초과학지원연구원 전자현미경연구부 오상호 박사는 18일 투과전자현미경(TEM) 내에서 마이크로미터(㎛=100만분의1ｍ) 이하 크기의 알루미늄 결정에 힘이 가해질 때 일어나는 변화를 관찰하는 데 성공했다고 밝혔다.

마이크로미터 크기 이하의 재료 결정에서 일어나는 변화를 실제로 관찰한 것으로 이번이 세계 최초다. 연구결과는 재료분야 권위지인 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’ 최신호에 게재됐다.

금속 등 재료의 결정 크기가 작아지면 같은 재료라도 더 강해지고 변형이 어려운 ‘크기 효과’가 나타난다. 이 효과는 작아질수록 더 커지며 각 재료들이 작아질 때 정확히 어떤 특성을 갖는지 알아내는 것은 나노연구의 주요과제로 꼽혀 왔다. 지금까지 과학자들은 컴퓨터 시뮬레이션 등을 통해 크기 효과의 메커니즘을 밝혀내기 위해 여러 가지 가설을 내세웠지만 실험적으로 증명하는 데 어려움을 겪어왔다. 오 박사팀은 투과전자현미경 내에서 마이크로미터 이하 크기의 알루미늄 박막을 잡아당기는 새로운 방법을 고안했다. 이 방법을 이용해 연구팀은 마이크로미터 이하로 작아진 금속에서는 금속을 망치로 두드렸을 때 찌그러지는 것과 같은 소성변형이 잘 일어나지 않는다는 사실을 밝혀냈다. 오 박사는 “재료가 작아지면 원자배열상에 국부적인 흠(전위)이 생기거나 움직이기 힘들다는 사실을 알아냈다.”면서 “마이크로나 나노 재료의 응용에는 큰 재료보다 훨씬 더 많은 힘이 필요하다는 것을 입증한 것”이라고 밝혔다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr