안경을 쓰고 겨울날 따뜻한 곳에 들어가면 김이 서려 아무것도 보이지 않을 때가 있다. 안경을 쓰는 사람이라면 누구나 겪는 이러한 난관을 해결하는 기술이 개발됐다.
취리히 연방 공과대학(ETH Zurich)에 따르면 열역학 교수 디모스 포울리카코스가 이끄는 연구팀은 초박막 금코팅을 이용해 열로 김서림을 차단하는 기술을 개발한 결과를 과학저널 ‘네이처 나노기술(Nature Nanotechnology)’에 발표했다.
연구 보고서에 따르면 안경에 김이 서리는 이유는 온도 차이 때문이다. 온도 차이 나는 곳으로 들어가면 냉각된 안경 렌즈에 따뜻한 공기가 닿으면서 숨을 쉴 때 나오는 수증기가 응결된다.
지금까지 김서림 방지는 대개 물을 잘 흡수하는 친수성 분자로 표면을 덮는 기술을 이용해 왔다.
그러나 포울리카코스 교수팀이 개발한 방식은 이와 달리 안경에 초박막 금을 코팅해 표면의 온도를 높여 습기가 응축되는 것을 차단하는 것이다. 열선을 이용하는 자동차 뒷유리의 김서림 방치 장치와 기본 원리는 같다.
다만 금 코팅 장치는 햇빛만을 필요로 한다는 점에서 다르다.
햇빛이 가진 에너지의 절반은 눈에 보이지 않는 적외선 파장에, 나머지 절반은 가시광선과 자외선 파장으로 유지된다. 연구팀이 개발한 금 코팅은 적외선 복사의 상당 부분을 흡수해 8℃까지 온도를 높여 김서림을 방지한다. 반면에 앞을 보는 데 필요한 가시광선 영역의 복사는 소량만 흡수하는 선택적 작용을 함으로써 코팅을 투명하게 만든다.
연구팀은 금이 비싼 재료이지만 초박막이라 비용을 낮게 유지할 수 있다고 강조했다. 금코팅의 전체 두께는 10nm(나노미터·10억분의1ｍ)로, 일반 금박의 12분의 1 수준이다.
초박막 금 코팅은 극도로 얇고 작은 금들이 서로 연결된 상태로 절연 물질인 산화티타늄층 사이에 들어있는 형태로 구성돼 있다.
산화티타늄은 굴절 속성을 가져 가열 효과를 높이는 작용을 하며, 바깥쪽 산화티타늄층은 금 박막이 마모되는 것을 막는 마감재 역할도 한다고 연구팀은 밝혔다.
연구팀은 창문이나 거울, 광학센서 등과 같은 다른 용품에도 이 기술을 적용할 수 있도록 개발에 착수했다. 더불어 금을 다른 금속으로 대체할 수 있는지도 검토하고 있다.
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