“물의 특성을 X선으로 바꾼다”
“물의 특성을 X선으로 바꾼다”
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  • 승인 2008.06.11 00:00
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X선에 의한 물 표면장력 감소현상 발견
▲ 간단한 물-공기-기름 시스템. 기름 안에 작은 물방울을 떨어뜨리면 공기와 기름의 경계면에서 물방울이 매달리는 독특한 시스템을 이루며, 물-공기 경계면에 X선을 쬐어주어 물의 표면장력이 점차 감소하는 현상을 실시간으로 관찰했다.
신소재 제정호 교수팀

신소재공학과 제정호 교수와 원병묵 박사팀이 X선에 의한 물의 표면장력 감소현상을 세계 최초로 발견하고 그 메커니즘을 규명했으며, 이를 이용하여 순수한 물로 이루어진 안정한 자립성(自立性, freestanding)의 물막을 만드는 데 성공했다.

지금까지는 X선을 물에 쬐어주더라도 물의 특성이 변하지 않는다고 생각했기 때문에 물의 구조분석 연구에 X선을 오랫동안 사용해 왔다. 그러나 기존의 고정관념과 달리 X선이 물의 표면장력 같은 물리적·화학적 특성을 완전히 달라지게 할 수 있음이 처음으로 입증된 것이다.

연구팀은 간단하고 참신한 실험장치를 고안하여 X선을 비추는 동안에 물의 표면장력이 실제로 어떻게 변화하는지를 실시간으로 관찰하는데 성공했고, X선을 물에 비추는 동안 물의 표면에 전하가 쌓여 표면장력을 변화시키는 현상을 이론과 실험을 통해 처음으로 규명했다. 이 연구성과는 물리학 분야 세계 최고 권위지인 5월 29일자에 게재되었다.

또한 X선에 의한 물의 표면장력 감소현상을 적절히 이용하면 모세관 속에 갇힌 소량의 물을 서서히 얇게 만들어 순수한 물로 이루어진 안정한 자립성의 물막을 만들 수 있다. 이 내용은 응용물리학 분야의 권위지인 3월 10일자에 발표한 바 있다.

교과부-한국과학재단의 창의적연구진흥사업(X선영상연구단) 지원으로 수행된 이번 연구결과는 X선과 물의 상호작용을 이해하는 가장 중요한 기초를 다진 것으로, 향후 X선과 물에 관한 기초 및 응용연구를 선도할 것으로 기대된다.

물은 생명체의 주된 구성성분이기 때문에 물에 관한 X선 연구는 매우 중요하다고 볼 수 있으며, 특히 기존의 3세대 방사광가속기보다 100만배 이상 밝은 4세대 방사광가속기 개발 시점에서 매우 중요한 의미가 있다. 또한 최근 기후변화의 원인 중 하나로 논의되고 있는 우주방사선(Cosmic-rays)에 의한 지구 대기의 구름생성 가설을 검증할 수 있는 이론을 암시하고 있어, 앞으로 후속 연구의 귀추가 주목된다.