서울 지하철 노선도가 풀어낸 "깨지지 않는 유리"의 비밀

하이커뮤니티매니져 0 2 18:21

서울대 연구팀에 따르면 유리마다 초연결 상태에 도달하는 압력이 다르며 낮은 압력에서 초연결 상태가 될수록 깨지지 않고 유연하게 변형된다. 게티이미지뱅크 제공

유리는 힘을 받으면 금방 깨지는 경우가 많다. 반면 접히는 휴대전화나 휘어지는 디스플레이에 쓰이는 유리는 강한 힘이 가해져도 깨지지 않고 부드럽게 휜다. 어떤 유리는 쉽게 깨지고 어떤 유리는 부드럽게 변하는 이유는 오랫동안 명확하지 않았다. 국내 연구팀이 이 차이를 일으키는 핵심 원인을 규명했다.

서울대는 이성근 지구환경과학부 교수 연구팀이 대기압의 12만 배 압력 환경에서 유리의 '초연결 상태'를 실험적으로 확인했다고 17일 밝혔다. 연구팀은 유리마다 초연결 상태에 도달하는 압력이 다르며 이 차이가 깨짐 특성을 좌우한다는 사실을 규명했다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 14일 게재됐다.

지하철 노선이 늘면 환승역이 많아지고 환승역 간 거리가 가까워지듯 유리도 압력이 높아지면 원자 간 연결이 복잡해지고 연결이 많은 원자구조들끼리 거리가 가까워지는 초연결 상태에 도달한다. 서울대 제공

연구팀은 서울시 지하철 노선도로 원리를 설명했다. 지하철 1~3호선만 있을 때는 환승역이 몇 곳 안 된다. 환승역끼리 거리도 멀다. 9호선까지 노선이 늘면 환승역 수가 크게 증가한다. 환승역 사이 거리는 점점 가까워진다. 네트워크 내 연결점이 많아지고 밀집되는 초연결 상태가 만들어진다.

유리 내부에서도 비슷한 변화가 일어난다. 낮은 압력에서는 원자들 사이 연결이 단순하다. 압력이 높아지면 원자 간 결합이 복잡해진다. 다른 원자들과 많이 연결된 원자구조들이 생겨난다. 연결이 많은 원자구조들끼리 거리도 가까워진다.

연구팀은 유리마다 초연결 상태에 도달하는 압력 수준이 다르다는 점을 발견했다. 깨지지 않는 유리는 상대적으로 낮은 압력에서 초연결 상태가 된다. 쉽게 깨지는 유리는 훨씬 높은 압력을 가해야 초연결 상태에 도달한다. 낮은 압력에서 초연결 상태가 되는 유리일수록 힘을 받아도 깨지지 않고 부드럽게 변형된다.

연구팀은 낮은 압력에서 초연결 상태에 도달하는 유리를 선택하면 깨지지 않는 소재를 만들 수 있다고 설명했다. 유연한 광학 디스플레이 소재를 찾는 새로운 기준을 제시한 셈이다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=75123

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