[와우! 과학] 세계에서 가장 내구성이 뛰어난 합금 개발

미 국립 산디아 연구소(Sandia National Laboratories) 과학자들이 '세상에서 가장 내구성이 뛰어난 합금'(world‘s most durable alloy)을 개발했다고 발표했다. 이들이 개발한 합금으로 타이어를 만들 경우 내마모성이 극단적으로 우수해 1마일(1.6km)을 주행해도 표면 원자 한 층밖에 벗겨지지 않을 정도다. 타이어가 완전히 마모되어 교체하기 전까지는 지구를 500번 돌 수 있다. 다만 이 합금은 타이어로 사용하기에는 너무 비쌀 것으로 보인다. 왜냐하면, 90% 백금과 10% 금으로 만든 합금 소재이기 때문이다.

연구의 리더인 산디아 국립 연구소 존 커리는 이 합금 소재가 현재까지 알려진 어떤 철 합금보다 100배나 마모에 강하고 기계적 성질과 열에 견디는 성질 역시 우수하다는 사실을 발견해 저널 '어드밴스드 메터리얼스'(Advanced Materials)와 '카본'(Carbon)에 발표했다. 물론 매우 비싼 소재로 만든 합금이기 때문에 일반적인 용도로 사용하기는 어렵지만, 극도의 내구성이 필요한 특수 부품의 경우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 보인다.

재미있는 사실은 연구팀이 이 합금의 탁월한 내마모성의 비밀을 풀기 위해 표면 미세 구조를 조사하던 중 다이아몬드와 유사한 탄소층을 발견했다는 점이다. 이 탄소층은 주변 환경에서 나온 탄소를 포함한 물질이 표면에서 변형된 것으로 앞으로 또 다른 응용이 가능할 것으로 기대된다. 이 합금이 부품 소재로 사용되는 것은 물론 가볍고 튼튼한 탄소 소재를 제조하는 데도 사용될 수 있기 때문이다.

백금은 금보다 더 매장량이 적은 귀금속으로 산업적으로는 주로 촉매로 사용된다. 흥미롭게도 연구팀은 본래 촉매가 아니라 다른 용도로 백금 합금을 연구하다 의도치 않게 백금 합금의 새로운 촉매 기능을 발견한 것이다. 물론 백금 촉매 없이도 가볍고 단단한 탄소 소재를 제조할 수 있지만, 높은 온도와 압력이 필요해 지금까지 제조 비용이 높았다. 새로 개발된 백금-금 합금은 상온에서 촉매 작용을 통해 비교적 쉽게 다이아몬드 같은 탄소 소재를 만들 수 있어 앞으로 그 응용이 기대된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com