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영화속 ICT

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꿈의 신소재

속 액체금속 로봇과 의 투명망토

전문
고대 철학자들은 ‘현자의 돌’이라는 신비한 물질을 통해 값싼 금속을 금으로 바꿀 수 있다고 믿었고, 연금술사들은 이런 기대감으로 다양한 실험들을 진행했습니다. 근대가 되면서 미신의 연금술은 과학에 근거해 다양한 화학반응의 본성들로 이해되기 시작했고, 근대 화학 발전에 단초를 제공했습니다. 그런데 최근에는 기존 소재의 기능을 훨씬 뛰어넘는 새로운 고부가가치 소재의 출현으로 ‘신연금술’의 세상이 다가오고 있습니다.

<터미네이터 2> 속 꿈의 신소재

<터미네이터 2>에서 자유자재로 자신의 형상을 바꾸는 액체금속 로봇 T-1000.

“I´ll be back” T-800 로봇이 용광로로 사라지면서 날린 닭살 멘트 기억하나요? 이는 영화 역사상 가장 유명한 마지막 대사 중 하나로 꼽힙니다. 흥행도 흥행이지만 <터미네이터 2: 심판의 날>은 전편을 능가하는 속편 영화를 얘기할 때 늘 꼽히는 작품이랍니다. 전편의 악당이 주인공을 지킨다는 캐릭터의 변화와 액체금속 로봇 T-1000에 쓰인 놀라운 특수효과는 충격적이었습니다. 그 덕에 1992년 아카데미 시각효과상 등 수많은 상을 받았답니다.
상영시간 내내 폭발과 총격, 화염에 휩싸이는 이 영화의 압권은 단연 액체금속 로봇 T-1000입니다. 인류를 구원할 주인공을 죽이려고 ?아오던 T-1000는 영화 후반부에 액체질소를 흠뻑 뒤집어쓴답니다. 질소를 액화해 만들어 냉각제로 쓰이는 액체질소 알죠? 이 광경을 지켜보던 T-800 로봇이 “친구여, 잘 가게”라는 썰렁한 대사를 읊조리며 온통 얼어있는 T-1000에게 정의의 한방을 날리거든요. 이 바람에 몸이 마치 얼음 깨지듯 부서져버립니다.
해피엔딩으로 끝나는 줄 알았더니 웬걸, T-1000이 누군가요? 액체금속 로봇이잖아요. 파편이 녹아 한 방울씩 액체금속은 순식간에 모여 커다란 액체금속 덩어리로 변하고 본래 모습으로 되살아나 또 따라오죠.
이처럼 자유자재로 자신의 형상을 바꾸는 액체금속은 그야말로 꿈의 신소재입니다. 이런 금속은 아직은 영화 속에서만 존재한답니다. 세계 곳곳에서 액체금속의 비밀을 풀기 위한 연구는 꾸준히 이뤄지고 있는 중이랍니다.

온도에 따라 변형되는 형상기억합금

아직까지 현실에 존재하는 이와 비슷한 금속은 형상기억합금이 유일합니다. 형상기억합금은 형태를 아무렇게나 망가뜨려도 일정한 온도만 가해주면 원래 상태를 찾아가는 묘한 성질을 가지고 있습니다. 상식적으로 금속은 딱딱한 물건, 마음대로 휘어지지 않는 물건이잖아요. 형상기억합금은 다릅니다. 일반 금속처럼 열과 전기를 잘 전달하는 은, 구리, 알루미늄 같은 도체인 동시에 단단합니다. 보통 금속과 다른 점은 어떤 일정한 상태(접시 모양 또는 컵 모양)를 기억한다는 것입니다.
지난 1963년 미국 해군병기연구소는 바닷물에 쉽게 썩지 않는 새로운 합금을 개발하고 있었습니다. 한 연구원이 우연히 니켈(Ni)과 티타튬(Ti) 합금 배합비를 여러 가지로 바꿔가며 단단한 정도를 시험했습니다. 어느 날 보니 이 합금이 자기 멋대로 구부러져 있었답니다. 이 연구원이 보고를 하기 위해 구부러진 합금들을 상관에게 가져가자 놀라운 일이 발생했습니다.

조금 전까지 구부러져있던 것이 언제 그랬느냐는 듯이 모두 펴진 거죠. 확인시험을 해보았지만 결과는 마찬가지. 알고 보니 상관이 물고 있던 파이프 담배 때문이었습니다. 즉 파이프 열이 시험합금의 구부러짐을 변형시켰던 것입니다. 훗날 해군병기연구소(Naval ordnance Laboratory)에서 발견했다는 의미를 담아 이 합금의 이름을 니티놀(Ni+ti+nol=Nitinol)이라고 붙였습니다.
이 합금은 1969년 NASA의 아폴로 11호 달 착륙선에 사용된 파라볼라 안테나에 쓰였답니다. 그 후로 여러 곳에서 사용되고 있는데 전투기의 파이프 이음쇠와 온실창 개폐장치 등에 활용됩니다. 최근에는 형상기억합금을 이용한 내의도 만들었다는군요. 아무렇게나 던져놓고 가도 집에 와보면 반듯이 개어져 있어서 편하겠죠. 문제는 가격인데 1kg당 무려 230만 원가량이랍니다.

눈앞에 나타난 해리포터 속 ‘투명망토’ 마법

영화 <해리포터>를 보면 마법학교에 들어간 해리가 투명망토를 둘러쓰고 위기를 피하는 장면이 나옵니다. 이 투명망토가 현실에서 쓰일 날도 머지않았습니다. 우리나라 한 대학 연구팀이 ‘스마트 메타물질’ 개발했는데, 이것은 전파가 반사되지 않고 휘어져 돌아가게 하는 물질이랍니다.

<해리포터와 마법사의 돌>에서 투명망토를 걸친 해리포터. 투명망토의 원리와 메타물질이 일부분 현실화됐습니다.

사람이 물체를 볼 수 있는 것은 빛이 물체에 부딪쳐 반사돼 눈으로 들어오기 때문이죠. 물체를 보이지 않게 하려면 물체에 빛이 반사되거나 흡수되지 않고 뒤로 돌아가게 만들면 됩니다. 2006년에 외국 연구팀이 빛을 흡수하거나 반사하지 않고 주위를 돌아 지나가게 만드는 메타물질을 처음 개발했습니다. 이 물질로 만든 투명망토는 숨기려는 물체에 맞춰 설계했기 때문에 접거나 구부리면 그 기능이 사라지는 단점이 있었답니다.
그런데 우리나라 연구팀은 압축성이 뛰어난 실리콘 고무 튜브를 이용해 메타물질 성질을 그대로 유지할 수 있는 투명망토를 개발했습니다. 삼각형 모양으로 한 변의 길이가 20㎝ 정도인데 공상과학영화처럼 마음대로 변형해도 은폐성질을 계속 유지한다는군요.

이밖에도 신소재의 종류는 일일이 열거하지 못할 정도로 많습니다. 우리가 등산할 때부터 입는 등산복이나 아기의 젖병부터 우주선이나 인공위성에 쓰이는 소재 등… 인간 생활의 모든 물건이 신소재로 만들어질 가능성을 품고 있는 것이지요. “인간은 무언가를 만들기 위해 태어났다”는 말처럼 앞으로도 신소재는 무궁무진하게 탄생하게 될 것입니다.

구성 _ 정해임(과학칼럼니스트)
참고문헌 _ ETRI Easy IT 영화 속 IT 교과서(전자신문사)

외부 필진이 제공한 콘텐츠로 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.