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홍승범 KAIST 신소재공학부 교수 연구팀이 임종우 서울대 교수 연구팀과 공동으로 나노 크기의 물방울을 실시간 관찰해 물방울 모양을 기반으로 접촉각을 계산하는 방법을 개발했다. 연구는 국제 학술지 'ACS 응용소재 및 인터페이스'에 10월 17일 실렸다. /사진=게티이미지뱅크


나노(nm·100만분의 1㎜) 크기 물방울의 움직임까지 정밀하게 측정할 수 있게 됐다. 국내 연구팀이 작은 물방울 표면을 실시간으로 들여다보는 기술을 개발했다.
KAIST(카이스트)는 홍승범 신소재공학부 교수 연구팀이 바다이야기릴게임2 임종우 서울대 교수 연구팀과 공동으로 나노 크기의 물방울을 실시간 관찰해 물방울 모양을 기반으로 접촉각을 계산하는 방법을 개발했다고 2일 밝혔다. 이번 연구는 지난 10월17일 국제 학술지 'ACS 응용소재 및 인터페이스'에 실렸다.
나노 크기 물방울을 측정하는 기술은 다양한 산업 공정에 필요하다. 수소 생산 공정의 경우, 물방울이 표면 바다이야기룰 에서 잘 떨어져야 기포가 막히지 않아 수소를 더 빠르게 만들 수 있다. 반도체 제조 공정에서는 물이나 액체가 표면에 얼마나 고르게 퍼지는지, 혹은 얼마나 빨리 마르는지가 공정의 품질을 좌우한다.
연구팀은 나노 물방울의 실제 모습을 눈으로 확인해 물방울이 표면에 얼마나 잘 붙고 떨어지는지 정밀하게 분석하는 기술을 개발했다. 이를 통해 수 바다이야기예시 밀리미터(㎜) 크기의 큰 물방울을 넘어 나노 크기의 물방울 형태까지 직접 관찰할 수 있게 됐다.



수전해 촉매 입자 위에 형성된 물방울 1개의 모습을 영상화한 이미지 /사진=KAIST


연구팀은 공기 중 수증기가 얼지 릴짱릴게임 않는 온도까지 표면을 부드럽게 냉각해 나노 물방울이 자연스럽게 맺히도록 했다. 이어 원자간력 현미경(AFM)을 이용해 비접촉 방식으로 물방울의 원 형태를 그대로 촬영하는 데 성공했다. 나노 물방울은 탐침(물질에 찔러넣는 뾰족한 도구)이 살짝 닿기만 해도 변형될 정도로 민감하기 때문에 정밀한 제어가 필수다.
이 기술을 '리튬탄탈레이트'에 적 바다이야기예시야마토게임 용한 결과, 물질의 전기적 방향에 따라 나노 물방울의 접촉각이 달라지는 모습을 처음으로 확인할 수 있었다. 큰 물방울에서는 보이지 않던 차이로, 표면의 전기적 상태에 매우 민감한 나노 물방울의 특성을 보여준다.
수소 생산을 돕는 '수전해 촉매'에도 적용한 결과 촉매 표면에서 물이 어떻게 반응하는지, 기포가 얼마나 잘 떨어지는지 정밀하게 관찰할 수 있었다.
홍 교수는 "원자간력 현미경으로 나노 크기의 물방울을 직접 시각화하고 접촉각까지 측정할 수 있음을 보여준 중요한 사례"라며 "그동안 볼 수 없던 나노 세계의 물방울 동작을 실시간으로 관찰할 수 있게 된 만큼 차세대 에너지·전자 소재 연구의 핵심 분석 기술이 될 것"이라고 했다.
정의창 카이스트 신소재공학과 박사과정 연구원이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받았다.
박건희 기자 wissen@mt.co.kr