[와우! 과학] 뜨거운 레이저는 안녕… ‘냉각 레이저’ 탄생

레이저라고 하면 뜨겁다는 생각이 먼저 든다. 피부과에서 레이저 시술을 받을 때 따끔따끔한 것을 느껴봤다면 어느 정도 수긍할 것이다.

그런데 최근 미국의 과학자들이 이런 레이저로 액체 냉각 방법을 연구해 물의 온도를 섭씨 20도로 차게 만드는 데 성공했다고 IT 전문 매체 슬래시기어가 보도했다.

그렇다고 주위에서 흔히 볼 수 있는 레이저 포인터로 미지근해진 콜라 캔 등을 순식간에 차갑게 만드는 것은 아니다.

워싱턴대 연구진이 개발 중인 ‘냉각 레이저’는 적외선 레이저를 사용하는 것으로, 일반적인 레이저와 반대 작용으로 액체 온도를 낮춘다.



연구를 이끈 피터 파우자우스키 교수는 이 기술이 다음과 같은 구조로 작동한다고 말한다.

우선 나노 결정 입자를 물에 띄운 뒤 물체를 끌어당기는 작용을 가진 ‘트렉터 빔’을 쏜다.

이렇게 하면 결정에 있는 원자들이 빛의 입자인 광자를 흡수한다. 하지만 이후 광자가 방출될 때 더 큰 에너지가 나온다. 즉 방출하는 빛이 나노 결정과 물 모두로부터 열을 빼앗아가는 것이다.

간단한 과정 같지만 이는 생각보다 거대한 구조를 필요로 한다. 따라서 현재 연구진이 만든 장치는 거대하고 많은 전력을 소비해 냉장고 등을 만들기에는 아직 효율적이지 못하다.

하지만 모든 개발자가 그러하듯이 연구진은 이미 이 시스템의 소형화 단계에 들어갔고 에너지 효율을 높이기 위한 방법도 찾고 있다.

또한 이 기술의 응용 분야는 단지 냉장고나 에어컨을 친환경적으로 만드는 것만이 아니다.

예를 들어 아주 작은 범위만 레이저로 냉각하면 세포 분열 등 생물에 일어나는 변화의 속도를 늦춰 이전보다 자세하게 관찰할 수 있고, 컴퓨터 프로세서를 냉각할 때 이용하면 성능을 더욱 높일 수도 있다.

이번 연구성과는 ‘미국 국립과학원 회보’( Proceedings of the National Academy of Sciences) 최신호(11월 20일자)에 실렸다.

사진=워싱턴대

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr