"초미세 물 증발속도, 일반 물보다 6분의 1로 느려"

국내 연구팀이 초미세 물의 증발 현상을 이해하는 실험적·물리적 단초를 제공했다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 원병묵 성균관대학교 교수 연구팀이 펨토리터(1/1015 리터) 초미세 물의 증발 영상 획득에 성공하면서 증발 속도가 일반 물에 비해 느리다는 새로운 사실을 발견했다고 7일 밝혔다.

펨토리터란 천조분의 1리터로 가로, 세로, 높이가 1 마이크로미터인 정육면체의 매우 작은 물의 부피를 말한다. 

마이크로 구형입자와 고체 기판의 표면 사이에 순간적으로 존재하는 초미세 물 모세관 다리의 증발을 초고속 엑스선 나노영상으로 찍은 사진. <사진=연구팀 제공>
마이크로 구형입자와 고체 기판의 표면 사이에 순간적으로 존재하는 초미세 물 모세관 다리의 증발을 초고속 엑스선 나노영상으로 찍은 사진. <사진=연구팀 제공>
최근 미세 액체로 유체소자를 만드는 나노유체 분야와 미세 유체 내 화학성분을 분석하는 초미세 화학 분야의  빠른 발전으로 초미세 물의 증발을 이해하기 위한 많은 노력이 있었다. 하지만 초고속 , 초고해상도의 영상을 얻어야만 직접 관찰할 수 있기 때문에 기존의 방법으로는 실험할 수 없었다.

연구팀은 포항가속기연구소의 초고속 엑스선 나노영상을 통해 초미세 물의 증발 현상을 처음으로 관찰하는데 성공했다.  나노영상 분석 결과 내부 압력이 0.6기압으로 1기압의 대기압보다 낮았으며 증발 속도는 같은 표면적의 볼록한 일반 물방울보다 6분의 1로 매우 느리다는것을 관찰했다. 이는 물의 내부 압력이 주변보다 낮아져 주변으로 수증기가 빠져나가는 것이 어려워지기 때문이다. 

이번 연구성과로 초미세 유체의 증발이 일반적인 증발 원리와는 다르다는 사실을 확인했으며 이를 통해 정밀한 초미세 유체 증발 제어가 가능할 것으로 기대된다.

미래창조과학부의 지원을 받은 이번 연구결과는 국제학술지 '사이언티픽리포트(Scientific Reports)'의 지난달 1일자에 게재됐다.

원병묵 교수는 "이번 연구는 그 동안 관찰이 어려웠던 초미세 물의 증발을 실제 확인하고 그 속도를 밝힌 것이다"며 "이러한 초미세 물의 이해는 기초과학으로서 물리현상의 천착과 자연에서의 구름 형성 원리, 나노입자 프린팅 기술 개발에서의 보다 정밀한 제어 등에도 적용할 수 있다"고 말했다.

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