전체메뉴

검색

이메일보내기

산업바이오&ICT
‘터미네이터’ 액체금속 로봇의 비밀, 한국 과학자들이 반세기만에 풀어

노벨상 수상자가 예측한‘액체 금속의 전자 구조’, 한국 실험 물리학자들이 발견

고온초전도 현상에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대





영화 ‘터미네이터’ 등 영화에서만 존재했던 자유자재로 형태를 바꿀 수 있는 액체 금속의 전자 구조를 국내 연구진이 실제 측정에 성공했다.

과학기술정보통신부는 김근수 연세대 교수 연구팀이 결정 고체 위에 알칼리 금속을 분사해 그사이 계면을 관측하는 독특한 방식으로 반세기 전 예측된 액체 금속의 전자 구조를 확인했다고 5일 밝혔다.

액체 금속의 전자 구조는 지금까지 이론적으로 예측되었을 뿐 실험적으로 관측된 건 이번이 처음이다. 그동안 노벨물리학상 수상자 필립 앤더슨과 네빌 모트 등은 1960년대 각고의 노력 끝에 ‘액체 금속의 전자 구조’를 설명하는 이론 모델을 제시한 적은 있지만, 지난 반세기 동안 실험적으로 발견된 적이 없었다.

물질을 구성하는 원자들이 규칙적으로 배열된 결정 고체는 전자 구조를 비교적 쉽게 설명할 수 있지만, 원자 배열이 불규칙한 액체나 유리 같은 비정질 고체 등 액체 금속의 전자 구조는 설명하기 어렵기 때문이다.

김근수 연세대 교수




김 교수의 연구팀은 액체 금속을 직접 측정하는 고전 방식과 달리 액체 금속과 결정 고체의 계면 전자 구조를 측정하는 방식으로 접근했다.

연구팀은 검은 인(흑린)이라는 결정 고체 표면에 나트륨과 칼륨, 루비듐, 세슘 등 알칼리 금속을 뿌렸고 방사광가속기와 각분해광전자분광 등 빛을 세게 내는 장비를 이용해 측정했다. 실험 결과 앤더슨과 모트 등이 예측했던 뒤로 휘는 형태의 독특한 전자 구조와 전자의 불완전한 에너지 간극인 ‘유사갭’ 현상을 발견했다. 유사갭은 원자들이 불규칙하게 배열된 경우 전자가 불완전한 에너지 간극을 갖게 되는 현상을 가리킨다.

연구팀은 이번에 발견한 유사갭 현상으로 전기 저항이 0이 되는 고온 초전도 현상의 실마리를 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 고온 초전도는 절대온도 0K(영하 273℃)에 가까운 저온에서 나타나는 저온 초전도와 비교해 임계온도가 비교적 높은 100K(영하 173℃) 이상에서 초전도를 보이는 현상이다.

연구팀은 이번 연구성과로 규명된 유사갭의 메커니즘을 바탕으로 고온초전도체의 유사갭을 설명하는 데 초점을 두고 후속 연구를 수행중이다. 고온 초전도 현상 메커니즘을 규명해 상온 초전도 개발에 성공한다면 에너지 손실 없는 전력 수송이 가능해지고 자기부상열차나 자기공명영상(MRI) 등 의료용 진단기기를 개선하고 전력수급난을 해결할 수 있을 것으로 예상된다.

김근수 교수는 “불규칙하게 배열된 이종 원자들과의 충돌 효과로 유사갭을 설명할 수 있다”며 “고온초전도 현상을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처’(Nature)지에 게재됐다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
주소 : 서울특별시 종로구 율곡로 6 트윈트리타워 B동 14~16층 대표전화 : 02) 724-8600
상호 : 서울경제신문사업자번호 : 208-81-10310대표자 : 이종환등록번호 : 서울 가 00224등록일자 : 1988.05.13발행 ·편집인 : 이종환
인터넷신문 등록번호 : 서울 아04065 등록일자 : 2016.04.26발행일자 : 2016.04.01
서울경제의 모든 콘텐트는 저작권법의 보호를 받는 바, 무단 전재·복사·배포 등은 법적 제재를 받을 수 있습니다.
Copyright ⓒ Sedaily, All right reserved

서울경제를 팔로우하세요!

서울경제신문

텔레그램 뉴스채널

서울경제 썸