University of Rochester 연구진은 알루미늄 튜브 내부 표면에 식각 공정을 적용해 미세·나노 크기의 함몰을 만든 뒤, 이를 통해 금속 표면을 초소수성으로 처리하는 방법을 개발했습니다. 이 처리로 표면은 물을 밀어내며 건조 상태를 유지하고, 튜브를 물에 넣으면 내부에 안정적인 공기 기포가 갇혀 튜브가 물로 차는 것을 방지합니다. 연구진은 이 현상을 다이빙벨 거미와 불개미의 공기 또는 소수성 몸체를 이용한 부유 사례와 비교했습니다.
광학 및 물리학 교수이자 Laboratory for Laser Energetics의 선임 과학자인 Chunlei Guo는 튜브 중앙에 칸막이를 추가해 세로로 밀어 넣어도 공기 기포가 내부에 남아 떠 있을 수 있다고 밝혔습니다. Guo와 동료들은 2019년에 두 개의 밀폐된 디스크를 사용해 초소수성 부유 장치를 처음 만들었고, 새 튜브 설계는 그 개념을 단순화하면서 거친 조건에서 성능을 향상시켰습니다.
실험에서는 거의 반 미터 길이의 튜브들을 포함해 다양한 크기를 시험했고, 수주간의 거친 조건 시험에서도 부력 저하가 없었으며 심한 손상을 내도 떠 있는 것을 보여주었습니다. 여러 튜브를 연결해 만든 뗏목은 선박이나 부표, 부양 플랫폼의 기초로 활용할 수 있고, 연구진은 파도를 이용해 전기를 생산하는 시연도 했습니다.
- 표면 식각으로 초소수성 구현
- 갇힌 공기로 인해 물 채움 방지
- 뗏목 형태로 확장해 파력 발전 실현
이 프로젝트는 National Science Foundation, Bill and Melinda Gates Foundation, 그리고 URochester의 Goergen Institute for Data Science and Artificial Intelligence의 지원을 받았습니다.
어려운 단어·표현
- 식각 — 금속 표면을 고르게 깎아내는 공정
- 초소수성 — 물방울을 거의 밀어내는 표면 성질
- 함몰 — 표면에 생긴 작은 움푹 들어간 부분
- 갇히다 — 밖으로 나오지 못하고 내부에 머물다갇혀
- 부력 — 액체에서 물체를 떠오르게 하는 힘
- 뗏목 — 여러 물체를 연결해 만든 평평한 구조
팁: 글에서 강조된 단어에 마우스를 올리거나 포커스/탭하면, 읽거나 들으면서 바로 간단한 뜻을 볼 수 있습니다.
토론 질문
- 이 기술을 해양 구조물에 적용할 때 예상되는 장점과 문제점은 무엇이라고 생각하나요?
- 파도를 이용해 전기를 생산하는 장치를 상용화하려면 어떤 추가 실험이나 개선이 필요할까요?
- 자연의 부유 사례(예: 다이빙벨 거미, 불개미)를 모방한 점이 이 연구에 어떤 도움을 주었을까요?
