상온에서 압력으로 '따뜻한 얼음' 만들 수 있다
상온에서 압력으로 '따뜻한 얼음' 만들 수 있다
  • 김성빈 기자
  • 승인 2019.05.30 13:35
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

[퓨처타임즈=김성빈기자] 국내 연구진이 압력을 이용하여 상온에서 얼음을 만들고 형상을 제어하는 데 성공했다.

한국표준과학연구원(KRISS·원장 박상열)은 융합물성측정센터 극한연구팀이 자체 기술로 물을 1만 기압 이상 압축해 얼음을 형성하는 데 성공했다고 30일 밝혔다.

연구팀은 압력 조건을 제어해 3차원 얼음의 2차원 변화를 관찰하고 얼음의 형태 변화 메커니즘을 규명했다.

초고압의 극한환경을 구현해 상온에서 얼음을 만들고 형상을 제어하는 이 기술은 바이오·식품·의료, 항공우주 등 다양한 산업에 활용될 것으로 보인다.

자연에서 관찰되는 얼음은 육각판, 기둥, 뿔 등 1만 가지 이상의 결정을 가지고, 다양한 형태의 얼음결정은 산업적 활용도 뛰어나다. 얼음결정을 온도가 아닌 압력으로 제어하는 경우 기존 얼음이 가진 문제점을 해결할 수 있어 많은 주목을 받고 있다.

연구팀은 초당 대기압의 500만 배까지 압력을 가할 수 있는 실시간 동적 다이아몬드 앤빌셀(anvil cell)’ 장치를 개발, 고압에서의 얼음 성장에 적용했다.

동적 고압을 형성할 수 있는 '다이아몬드 앤빌 셀' 사진=한국표준과학연구원
동적 고압을 형성할 수 있는 '다이아몬드 앤빌 셀' 사진=한국표준과학연구원

그 결과 상온에서 물을 압축해 고압얼음을 형성하고, 동적인 압력 조작으로 3차원 팔면체 얼음을 2차원 날개 모양으로 변화시키는 데 성공했다.

세계 최초로 실현한 이 기술은 초고압 환경을 구현하는 다이아몬드 앤빌셀과 간섭계 기반의 구동제어기술, 마이크로초 이하의 초고속 영상기록 기술, 분자 진동 측정기술 등을 동기화해 물질의 압력, 부피, 영상, 분자 구조 정보까지 동시 측정할 수 있다.

온도나 농도 제어에만 주목한 기존연구는 열 및 입자의 전달 속도 한계로 결정의 빠른 성장관찰이 불가능했지만, 압력은 즉각적이고 균일한 적용이 가능해 물 분자의 결정화 과정을 상세히 이해하고 제어가능하다.

얼음 결정 성장 형상 변화 사진=한국표준과학연구원
얼음 결정 성장 형상 변화 사진=한국표준과학연구원

KRISS 이윤희 책임연구원은 고압 냉동기술을 활용하면 식품의 맛과 신선도를 유지하는 새로운 형태의 얼음결정과 냉동공정을 만들 수 있다이 기술을 현재 신선식품의 물류에 사용하는 콜드체인(cold chain) 시스템에 적용하면 식품의 상품성이 더욱 향상될 것이다고 말했다.

KRISS 이근우 책임연구원은 이 기술은 다양한 결정구조에 활용할 수 있어 응용분야가 무궁무진하다초고압과 같은 극한 환경에서는 새로운 물질의 특성을 발견할 수 있어 한계에 부딪힌 과학기술을 새로운 차원으로 끌어올릴 수 있다고 했다.

과학기술정보통신부의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 세계 3대 학술지인 미국 국립과학원회보(PNAS)’에 지난달 실렸다. 논문명은 'Shock growth of ice crystal near equilibrium melting pressure under dynamic compression(PNAS)'.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 서울특별시 영등포구 국회대로 800 (여의도동, 여의도파라곤) 1236호
  • 대표전화 : 02-783-7789
  • 팩스 : 02-783-7790
  • 청소년보호책임자 : 최성립
  • 법인명 : 퓨처타임즈
  • 제호 : 퓨처타임즈
  • 등록번호 : 서울 아 51999
  • 등록일 : 2017-11-20
  • 발행일 : 2017-05-01
  • 발행인 : 송승호
  • 편집인 : 송승호
  • 퓨처타임즈 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2019 퓨처타임즈. All rights reserved. mail to
ND소프트