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[글로벌-Biz 24] UCLA 연구팀, 급격한 온도변화 견디는 신소재 개발…우주선·단열재 이용

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[글로벌-Biz 24] UCLA 연구팀, 급격한 온도변화 견디는 신소재 개발…우주선·단열재 이용

초저온 상태 비롯 급격한 온도변화 등 악조건 환경에서도 뛰어난 내구력 유지

UCLA와 8개의 연구 기관 연구팀이 공동으로, 매우 가볍고 내구성이 뛰어난 신소재 세라믹 에어로젤을 만드는 데 성공했다. 신소재는 우주선의 단열재 등에 이용할 가능성도 있는 것으로 알려졌다. 자료=NASA이미지 확대보기
UCLA와 8개의 연구 기관 연구팀이 공동으로, 매우 가볍고 내구성이 뛰어난 신소재 세라믹 에어로젤을 만드는 데 성공했다. 신소재는 우주선의 단열재 등에 이용할 가능성도 있는 것으로 알려졌다. 자료=NASA
[글로벌이코노믹 김길수 기자] 캘리포니아대학교 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA)와 8개의 연구 기관 연구팀이 공동으로, 매우 가볍고 내구성이 뛰어난 세라믹 에어로젤을 만드는 데 성공했다. 극심한 온도변화에도 견딜 수 있는 신소재는 우주선의 단열재 등에 이용할 가능성도 있어 기대가 큰 연구 결과로 국제학술지 사이언스에 의해 발표됐다.

에어로젤은 젤에 포함된 용매를 초임계 건조에 의해 기체로 치환하여 제조하는 다공질 물질로, 체적의 99%가 공기임에도 불구하고 고체로 분류된다. 구조적으로도 매우 가볍지만 매우 강한 특성을 지니고 있다. 탄소와 금속 산화물 등 많은 재료로부터 에어로젤을 제조할 수 있지만, 그중에서도 세라믹으로 만들어진 에어로젤은 극단적인 온도에 견디고 불과 부식에 대해서도 내성이 강하기 때문에, 단열재로서 매우 우수한 것으로 알려져 있다.
실제로 세라믹 에어로젤은 1990년대부터 단열재로 이용되고 있으며, 미항공우주국(NASA)의 화성 탐사선에 탑재된 과학 장비의 단열재로도 사용되었다. 하지만, 종래의 세라믹 에어로젤은 무른 성질 때문에, 반복적인 초고온에 노출되거나 급격한 온도변화에 의해 깨지기 쉬운 단점이 존재했다. 이 때문에 초고온과 급격한 온도변화가 동반되는 우주 탐사에서 크게 활용할 수 없었다.

그러나 이번에 새롭게 개발된 세라믹 에어로젤은 극고온이나 초저온 상태를 비롯해 급격한 온도변화 등의 악조건 환경에서도 뛰어난 내구력을 유지하고 있으며, 상당한 경량화에도 성공했다. 또한 독특한 원자 조성과 미세 구조로 유연성과 탄력성도 매우 풍부한 것으로 알려졌다.

실제 UCLA가 주도한 실험에서, 다른 에어로젤이 파손되는 상황에서도 신재료는 버텼으며, 엔지니어가 불과 몇초 만에 –198℃에서 900℃로 온도를 변화시키는 작업을 수백번 반복해도 파손되지 않았다. 또 주위의 온도를 1400℃로 설정해 1주일 동안 방치했을 경우에도 신재료의 기계적 강도는 1% 미만밖에 잃지 않았다고 한다.

연구를 이끈 UCLA 돤샹펑(Xiangfeng Duan) 교수는 "우리가 개발한 새로운 세라믹 에어로젤이 가진 내구력의 핵심은 독특한 구조에 있다"며, "이 구조가 가진 타고난 유연성은 다른 에어로젤이 파손되어 버리는 극단적인 고온이나 격렬한 온도변화에 견딜 수 있도록 도와준다"고 설명했다.

또한 돤 교수는 "이번 신소재를 만들기 위해 개발된 프로세스는 다른 초경량 재료를 만들기 위해 응용할 수 있다"며 "이러한 초경량 재료는 우주선이나 자동차, 기타 특수 기기의 단열재로 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 열에너지의 저장이나 촉매, 여과 등에서도 이용 가능성이 있다"고 덧붙였다.


김길수 기자 gskim@g-enews.com