초고압 환경을 구현해 상온에서 물을 원하는 모양의 얼음으로 만드는 기술이 개발됐다. 식품, 바이오, 의료, 항공우주 등 다양한 산업에 활용할 수 있는 기술이다. 특히 초고압으로 얼음을 만드는 과정에서 성분 변화가 일어날 수 있어 우주물질 연구에도 크게 도움이 될 것으로 전망된다.
한국표준과학연구원(원장 박상열)은 높은 압력을 구현하는 '실시간 동적 다이아몬드 앤빌셀' 장치를 개발, 섭씨 20도 이상 상온에서 원하는 형태의 얼음 결정을 만들고, 이때 나타나는 물 분자의 결정화 과정 측정에 성공했다고 30일 밝혔다.
물에 가하는 압력을 크게 늘리면 어는 점이 올라가 상온에서 물을 얼음으로 만들 수 있다. 그러나 그동안에는 얼음 결정 형태를 조절하거나 결정화 과정을 관찰하기가 어려웠다.
표준연은 다이아몬드 두 개를 맞닿게 하고 압력을 가하는 장치를 만들고, 여기에 정밀한 압력 조건 제어 기능을 더해 얼음 결정을 원하는 형태로 바꿀 수 있게 했다. 또 분자 진동 측정 기술을 동기화해 물질 압력, 부피, 영상, 분자 구조 등 정보의 동시 측정도 가능하게 했다.
이 장치를 활용하면 산업용 상온 얼음 생성 정보를 알 수 있다. 예를 들어 신선식품 분야에서는 육질이나 맛이 떨어지지 않는 육류·채소의 냉동 조건을 알 수 있다. 낮은 온도에서 얼린 얼음 결정은 뾰족한 형태여서 세포와 조직을 손상시키지만 상온에서 만든 얼음 결정은 뾰족하지 않아 육질을 보호할 수 있다.
항공우주 분야에서는 비행기 결빙 현상 제어에 활용할 수 있다. 비행기는 1만m 상공에서 결빙 현상을 겪는다. 얼음 결정이 날개 모양에 변화를 일으켜 양력을 떨어뜨린다. 표준연 장치로 얼음 결정 성장 속도와 형태 제어 정보를 구해 이를 막을 수 있다. 이근우 책임연구원은 “다양한 결정 구조에 활용할 수 있어 응용 분야가 무궁무진하다”면서 “극한 환경에서 새로운 물질의 특성을 발견하는 것도 가능하다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
