국내 연구진, 상온에서 얼음 만드는 기술 개발

한국표준과학연구원 융합물성측정센터 이근우(왼쪽)·이윤희 책임연구원이 얼음성장 과정을 실시간으로 관측하는 초고속카메라를 조정하고 있다.(KRISS 제공)© 뉴스1

국내 연구진이 초고압의 극한 환경을 구현해 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 또 압력 조건을 제어해 3차원 얼음의 2차원 변화를 관찰하고 얼음의 형태 변화 메커니즘을 규명했다.

바이오·식품·의료, 항공우주 등 다양한 산업에 적극 활용될 것으로 보인다.

자연에서 관찰되는 얼음은 육각판, 기둥, 뿔 등 1만 가지 이상의 결정을 가진다.

다양한 형태의 얼음결정은 자연에 대한 호기심은 물론 산업적 활용도 뛰어난데 특히 얼음결정을 온도가 아닌 압력으로 제어하는 경우 기존 얼음이 가졌던 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.

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

이 기술은 초고압 환경을 구현하는 다이아몬드 앤빌셀에 구동제어, 분자 진동 측정기술 등을 동기화해 물질의 압력, 부피, 영상, 분자 구조 정보까지 동시 측정할 수 있다.

KRISS 이윤희 책임연구원은 “고압 냉동기술을 활용하면 식품의 맛과 신선도를 유지하는 새로운 형태의 얼음결정과 냉동공정을 만들 수 있다”며 “이 기술을 현재 신선식품의 물류에 사용하는 콜드체인(cold chain) 시스템에 적용하면 식품의 상품성이 더욱 향상될 것이다”고 말했다.

KRISS 이근우 책임연구원은 “이 기술은 다양한 결정구조에 활용할 수 있어 응용분야가 무궁무진하다”며 “초고압과 같은 극한 환경에서는 새로운 물질의 특성을 발견할 수 있어 한계에 부딪힌 과학기술을 새로운 차원으로 끌어올릴 수 있다”고 했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원으로 수행됐다.

이번 연구 성과는 세계 3대 학술지인 ‘미국 국립과학원회보(PNAS)’에 지난달 실렸다.

(대전ㆍ충남=뉴스1)