상온에서 '따뜻한 얼음' 만들었다

압력만으로 얼음을 제어하는 기술 개발

동적 고압을 형성하기 위한 다이아몬드 앤빌셀을 확대한 모습

[아시아경제 김철현 기자] 한국표준과학연구원(표준연, 원장 박상열)은 초고압의 극한 환경을 구현해 상온에서 얼음을 만들고 형상을 제어하는 데 성공했다고 30일 밝혔다. 바이오·식품·의료, 항공우주 등 다양한 산업에 적극 활용될 것으로 전망되는 이번 연구 성과는 세계 3대 학술지인 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.

표준연에 따르면 융합물성측정센터 극한연구팀은 자체 기술로 물을 1만 기압 이상 압축해 얼음을 형성했다. 또한 압력 조건을 제어해 3차원의 얼음의 2차원 변화를 관찰하고 얼음의 형태 변화 메커니즘을 규명했다. 연구진은 이번 기술은 온도에 구애받지 않고 얼음의 크기나 형태 및 성장하는 속도를 인위적으로 조절할 수 있다는 데 큰 의미가 있다고 설명했다.

연구팀의 이윤희, 이수형, 이근우 책임연구원은 초당 대기압의 500만 배까지 압력을 가할 수 있는 '실시간 동적 다이아몬드 앤빌셀' 장치를 개발, 고압에서의 얼음 성장에 적용했다. 그 결과 상온에서 물을 압축해 고압 얼음을 형성하고, 동적인 압력 조작을 통해 3차원 팔면체 얼음을 2차원 날개 모양으로 변화시킬 수 있었다. 해당 기술은 초고압 환경을 구현하는 다이아몬드 앤빌셀에 구동제어, 분자 진동 측정기술 등을 동기화해 물질의 압력, 부피, 영상, 분자 구조 정보까지 동시 측정할 수 있는 독자적인 기술이다.

이윤희 책임연구원은 "고압 냉동기술을 활용하면 식품의 맛과 신선도를 유지하는 새로운 형태의 얼음결정과 냉동공정을 만들 수 있다"며 "이번 기술을 현재 신선식품의 물류에 사용하는 '콜드체인' 시스템에 적용하면 식품의 상품성이 더욱 향상될 것"이라고 말했다. 이근우 책임연구원도 "이번 기술은 다양한 결정구조에 활용할 수 있어 응용분야가 무궁무진하다"라며 "초고압과 같은 극한 환경에서는 새로운 물질의 특성을 발견할 수 있어 한계에 부딪힌 과학기술을 새로운 차원으로 끌어올릴 수 있다"라고 했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr