공중부양시키니 ‘초고포화’ 물질상태 발견

↑ 공중부양장치를 사용하여 수용액을 공중에 띄운 모습

국내 연구진이 기존에 존재하지 않는 새로운 물질의 상태를 발견했다.
이근우 한국표준과학연구원 창의융합센터 책임연구원과 이수형 한국표준과학연구원 창의융합센터 선임연구원 공동 연구진은 정전기 공중부양장치로 액체를 공중에 띄운 뒤 과포화 시켜 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. 하지만 매번 우주로 나가 실험을 할 수 없기 때문에 과학자들은 지상에서 극한 환경과 유사한 조건을 만든 뒤 물질의 변화를 측정한다.
기존에는 시료를 용기에 담은 뒤 극한 환경을 만들어 관찰했지만, 용기가 시료에 영향을 주기 때문에 물성 변화를 정확히 측정할 수 없었다. 연구진은 정전기 공중부양장치를 이용, 액체를 공중에 띄운 뒤 ‘초과포화’ 상태를 만드는데 성공했다. 초과포화 상태란 액체가 어떤 물질을 녹일 수 있는 능력을 극대화시킨 것을 의미한다가령 상온에서 물 100g에 소금 20g이 녹을 수 있다면, 초과포화 상태에서는 100g의 소금을 모두 녹일 수 있다.
연구진은 ‘인산이수소칼륨’ 수용액을 정전기 공중부양장치에 넣은 뒤 초과포화 상태를 만들었다. 그러자 같은 액체상태임에도 불구하고 원자의 배열이 바뀌는 것을 발견했다. 이근우 책임연구원은 “액체 상태의 원자 배열이 바뀌면서 새로운 준안정적인 결정이 생성되는 것을 관찰했다”고 설명했다.
연구진은 이번 연구결과가 향후 극한 환경 탐사를 위한 항공우주 분야 및 초고온 핵융합 분야의 신소재 개발, 유전병 해결을 위한 게놈지도 제작과 같은 바이오 분야 등에 사용될 것으로 기대하고 있다. 이근우 책임연구원은 “특히 약을 초과포화 상태로 만듦으로써 체내 흡수를 훨씬 빠르게 만들 수 있기 때문에 제약 분야에서도 활용이 가능하다”고 말했다. 연구결과는 ‘미국국립과학원 회보(PNAS)’ 지난달 24일자에 게재됐다.
연구진의 이번 결과는 유럽우주국(ESA)에서도 관심을 보이고 있다. 연구진의 논문을 본 ESA 관계자들은 “우주실험 하기에 적합한 주제”라며 표준연 연구진을 오는 12월 이탈리아에서 열리는 관련 회의에 초대했다. 국제우주정거장(IS) 실험에 참여할 수 있는 기회를 잡을 수 있을지 관심이 모아지고 있다.
[원호섭 기자]