(한국방송뉴스(주)) 매우 작은 부피의 펨토리터(1/1015 리터) 초미세물이 증발할 때는 어떤 변화가 일어날까?

한국연구재단은 미래창조과학부 기초연구사업 지원을 받은 원병묵 교수(성균관대) 연구팀이 “초미세 물의 증발 영상 획득에 성공하면서 증발 속도가 일반 물에 비해 6분의 1로 느려진다는 새로운 사실을 발견했다”고 밝혔다.

초미세 물은 마이크로 또는 나노 크기의 작은 틈새를 이어주며, 액체에서 기체로 변화하는 증발이 1초 이내로 매우 빠르게 일어난다. 이 초미세 물의 증발 현상을 연구팀은 포항가속기연구소의 초고속 엑스선 나노영상을 통해 처음으로 관찰하는데 성공했다.

이는 그 동안 학계에서 모의실험을 통해 가상적으로 초미세 물은 증발이 느려질 것이라는 예상을 실제 관측한 것으로 나노영상 분석 결과, 내부 압력이 0.6기압으로 1기압의 대기압보다 낮았으며, 증발 속도는 같은 표면적의 볼록한 일반 물방울보다 6분의 1로 매우 느려졌다.

연구팀은 증발 속도가 현저히 느려진 것은 초미세 물의 내부 압력이 대기압보다 낮아져 공기 속으로 수증기가 빠져 나가는 것이 어려워지기 때문이며, 이는 그 동안 수학적으로 계산되어 온 초미세 물의 증발을 실제 관측을 통해 얼마나 느려지는지, 그 원인이 무엇인지를 밝힌 것이라고 말했다.

초미세 물의 증발 연구는 최근 미세 액체로 유체소자를 만드는 나노유체 분야, 미세 유체 내의 화학성분을 분석하는 초미세 화학 분야가 빠르게 발전하면서 더욱 관심의 대상이 되고 있다.

또한 미세 먼지와 초미세 물이 엉켜 있는 물방울 알갱이가 구름으로 형성되는 원리와 밀접하게 관련되어 있다. 미세 먼지 사이의 초미세 물은 증발이 느려져 공기 속으로 사라지는 것보다는 구름의 씨앗으로 형성되는 경향이 있기 때문이다.

원병묵 교수는 “이번 연구는 그 동안 관찰이 어려웠던 초미세 물의 증발을 실제 확인하고 그 속도를 밝힌 것으로 이러한 초미세 물의 이해는 기초과학으로서 물리현상의 천착과 함께 자연에서의 구름 형성 원리, 나노입자 프린팅 기술 개발에서의 보다 정밀한 제어 등에도 적용할 수 있을 것이다.” 라고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구성과는 권위 있는 과학기술 학술지 사이언티픽 리포트 지난 3월 1일자에 게재됐다.