수평 방향 압력 작용 시 수직으로 줄어드는 '메타물질' 특징
종이접기 작동 원리, 특정 응용 분야에 새로운 길 열 것
(내외방송=정지원 기자) 종이접기에서 영감을 받은 '접는 고체'가 개발됐다.
UNIST(울산과학기술원)는 "최원영, 민승규 화학과 교수 연구팀이 종이접기 패턴을 기반으로 2차원 금속-유기(탄소 함유 화합물) 골격체를 개발했다"고 19일 밝혔다.
종이접기는 공예뿐만 아니라 예술과 과학, 건축과 산업 분야에서도 원리가 활용되고 있어 관련 응용 기술이 주목받고 있다.
연구팀은 금속 노드(연결 지점이 있는 금속)와 유기 리간드(특정 물질에만 결합하는 물질)를 합성해 종이를 접을 때처럼 모양을 변화시킬 수 있는 골격체를 만들었다.
금속-유기 골격체는 구성 성분의 특징에 따라 고체 물질에 유연성을 부여할 수 있다.
연구팀이 제작된 2차원 금속-유기 골격체를 X선(엑스레이)의 회절현상(파동이 장애물을 만나면 돌아 들어감)을 활용해 분석한 결과, 온도 변화에 반응하면서 종이접기 원리를 보였다.
또, 금속-유기 골격체를 접었을 때 구조가 변화하면 물체가 수평 장력을 받으면 수직 방향으로 수축하는 '음성 푸아송 비' 특성이 나타났다. 젤리처럼 유연한 물질은 수평으로 힘을 줬을 때, 수직 방향으로 늘어나는 반면 금속-유기 골격체를 수직 방향으로 줄어들었다.
이러한 특징은 금속-유기 골격체의 내부 구조 배열 때문이며 자연계에서 나타나지 않는 인공 합성 물질에서만 나타나 다양한 신소재 개발에 활용될 것으로 보인다.
최 교수는 "종이접기 작동 원리 연구는 앞으로 양자(에너지의 최소 단위) 컴퓨팅의 발전과 특정 응용 분야에 새로운 길을 열 것"이라고 말했다.
진은지, 양창모, 이인성 연구원과 문도현 박사 등이 공동 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에 최근 온라인 게재됐다(논문명: Origamic metal-organic framework toward mechanical metamaterial).
