우리의 삶을 바꿀 수 있는 신소재 발명 7가지입니다.

사회는 끊임없이 발명과 혁신을 이뤄내고 있습니다. 새로운 기술 뿐만 아니라 신소재의 발명 역시 제품, 제조공정의 미래에 영향을 줍니다. 2018년에 발견된 최고의 물질들이 무엇이었는지 살펴보겠습니다.

 

1. 우드 스펀지

 

특이한 이름을 가진 재료이지만, 좀 더 깊이 탐구하면 왜 이런 이름을 가졌는지 수긍하게 될 것입니다. 우드 스폰지는 나무를 화학처리 하여 벗겨낸 것을 일컫습니다. 이 과정에서 셀룰로스와 함께 있던 '헤미셀룰로스'와 '리그닌'을 제거합니다.

 

우드 스폰지가 리스트에 오른 이유는 물로부터 기름을 흡수하는 응용 영역 때문입니다. 기름과 화학물질 유출은 전세계 바다에 예상치 못한 피해를 야기하고 있습니다. 이를 방지하기 위해 더 효율적인 방법을 찾아온 것입니다.

 

연구진은 새로워진 소재로부터 새로운 흡수체를 개발하고 싶었습니다. 그것이 바로 나무입니다. 그 결과, 자기 무게의 16~46배를 흡수하는 스펀지를 개발했습니다.

또한 흡수된 오일을 쥐어 짠 후에도 10번 더 재사용이 가능합니다. 이 획기적인 스펀지는 다른 스펀지나 흡수체보다 수용력, 품질, 재사용성 측면에서 뛰어납니다.

 

2. 극강의 바이오소재

 

인류에게 알려진 가장 강력한 바이오소재는 철보다 강하다는 '스파이더 실크' 였습니다. 이후 많은 연구진들이 대규모로 이 소재를 복제하려 하거나, 스파이더 실크의 강도를 뛰어넘으려고 노력해왔습니다. 그러나 이러한 또다른 소재를 개발하지 못했었습니다.

 

그런데 최근 스톡홀름의 연구진에 의해 새로운 기록이 세워졌습니다. 지금까지 제작된 바이오소재 중에서 가장 강하다고 알려진 새로운 소재를 개발한 것입니다. 가장 우수한 점은 비록 인공이지만 생분해된다는 것입니다. 그래서 플라스틱과 다른 분해불가능한 물질의 훌륭한 대안책으로 이용될 예정입니다.

이 소재는 나무와 식물의 몸체로부터 기인한 '셀룰로스 나노섬유'로부터 만들어졌습니다. 최종 구조는 86기가파스칼의 인장강성(구조물 또는 재료가 인장력을 받았을 때 변형에 대한 저항의 정도)과, 1.57기가파스칼의 인장강도(재료에 하중을 가한 경우 재료가 파단에 이를 때까지의 저항의 정도)를 가집니다. 즉 이 소재는 실크 스파이더보다 8배나 더 견고합니다.

 

3. 생물체 외부의 탄소 고정 물질

이 재료는 아직 초기 단계에 있지만, 그 속성은 이전에 봐 왔던 모든 것들보다 낫기 때문에 미래에 더 촉망받을 것입니다.

 

자가 치유 물질은 공기 중 탄소를 사용하여 스스로를 치료할 수 있는 고분자입니다. 본 발명은 MIT 화학공학자들에 의한 것입니다. 재료는 회복할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소를 섭취함으로써 성장하거나 강화할 수 있습니다. 이 기술은 식물이 조직을 성장시키고 더 강해지기 위해 이산화탄소를 흡수하는 것과 유사합니다.

대기 중 탄소를 섭취한다는 것은 생태학적으로 명백히 이익을 줍니다. 연구원에 따르면, 이것은 생물체의 외부에 존재하는, 최초의 탄소 고정(식물의 광합성 등에 의해 탄소가 유기물질로 전환됨) 물질입니다.

 

4. 백금-금 합금

기술연구에서의 응용을 지켜보던 연구진과 과학자들은 현재까지의 물질 중 가장 강한 소재를 만드는 것이 숙원사업입니다. 금속은 막강한 강도를 갖기 때문에 '합금'이라고 부르는 결합을 수행했고 다른 종류의 금속들이 결합함에 따라 다른 결과를 가져왔습니다.

현재까지의 합금 중 가장 강력한 것을 공학자들이 고안했는데요, 이것은 금과 백금을 혼합한 것입니다. 10%의 금과 90%의 백금입니다. 그 결과로서의 물질은 '고장력강'보다 내마모성이 100배 큽니다. 이 증명은 고장력강과 같은 부류인 '다이아몬드'를 굴복케 하였습니다.

강도 측면에서는 이 물질이 다이아몬드와 나란히 할 수는 없지만, 내마모성에 있어서는 신소재가 금속 약화 없이 심지어 고온에서조차도 다른 합금들보다 훨씬 뛰어났습니다.

 

5. 실리콘X

실리콘은 첨단기술 분야에서 놀라운 일을 하는 혁신적인 물질입니다. 요즘 거의 모든 프로세서는 하이엔드와 모바일 모두 '실리콘 반도체'로 만들어져 있습니다. 세계의 거의 모든 반도체는 실리콘을 기본 재료로 사용합니다.

 

그러나 기존의 실리콘은 결점이 늘 있었는데 가장 큰 것은 배터리에 사용할 수 없다는 것입니다. 이론적으로 실리콘은 '음극'으로 사용되는 경우 배터리를 대폭 개선해준다고 합니다. 그런데 문제는 이러한 방식을 사용하면 충전하는 도중에 '음극'이 끊어진다는 것입니다.

 

새로 등장한 실리콘X는 실리콘 나노입자와 다른 물질의 나노입자가 혼합된 형태의 리뉴얼 형태입니다. 이 매트릭스는 충전 중에 실리콘이 끊어지지 않도록 합니다.

실리콘X로 개발된 배터리는 요즘 사람들이 사용하는 그래핀(탄소원자들이 모여 2차원 평면을 이루는 구조.) 배터리 용량의 3~6배입니다.

 

6. 무기한으로 재활용가능한 플라스틱

현재까지의 플라스틱이 문제인 이유는 생분해되지 못할 뿐만 아니라 재활용이 제대로 안 되고 있다는 사실 때문입니다. 그런데 콜로라도주립대학교의 화학자들이 플라스틱의 특성을 유지하면서 무기한으로 재활용 가능한 새로운 고분자물을 개발했습니다. 현재는 연구가 완성 단계 중이라고 합니다.

 

7. 햇볕을 완벽히 차단하는 유리 코팅

유리 소재는 태양으로부터의 열을 통과시키므로 실내에서는 고스란히 영향을 받았었습니다.
전기를 이용해 유리를 채색하는 태양광 차단 유리가 있었지만 새로운 것이 개발됐습니다. 이것은 호주에서 개발됐으며 이산화바나듐(Vanadium dioxide)이라는 물질 자체만으로도 유리의 투명도를 조절함으로써 가능해졌습니다. 깨끗했던 코팅이 67℃ 이상의 온도에서 태양광을 반사시키는 금속 느낌의 반사체로 변신합니다.

 

 

신소재 개발의 주요 흐름이 친환경을 향하고 있고 인류에 획기적인 도움이 될 것은 확실합니다. 상용화가 빨리 이뤄져서 더 이상의 환경 파괴를 막았으면 합니다.