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금속계의 어벤저스-형상기억 합금

2016년 3월 21일

정단비 23 환경공학 "쓴비처럼 어려운 화학내용이 여러분을 씁쓸하게 할지라도! 단비처럼 달달하고 이해하기 쉽게 풀어드릴 정단비 에디터입니다. 친근한 필명만큼 친근하고 쉬운 콘텐츠로 찾아오겠습니다. 머리보다 마음이 먼저 와닿는 화학 이야기! 많이 기대해주세요~" 단비쓴비

대학생 에디터 2기에 이어 3기에도 여러분께 좋은 콘텐츠로 만나게 될 단비쓴비입니다. 대학생 에디터 3기의 첫 시작은 다소 어렵지만 재미있는 화학 이야기로 시작할까 하는데요.  여러분은 ‘금속’ 하면 무엇이 가장 먼저 떠오르시나요? 어딘가 모르게 차갑고 단단한 이미지가 떠오릅니다. 혹은 잘 찌그러져 원래대로 돌아오지 않는 느낌이 들죠, 맞습니다! 금속은 전성(펴지는 성질)과 연성(얇게 뽑히는 성질) 때문에 변형시킬 수 있고, 원래 형태로 되돌리기 쉽지 않죠. 보통 금속이라고 하는 말은 광택이 있고, 단단하며 열전도도와 전기 전도성이 좋은 물질을 아우릅니다. 그런 성질들 덕에 우리 주변에 많은 금속이 쓰이고 있죠. 보통의 금속들과 달리, 원래의 모습을 기억하는 스마트한 금속이 있다면 믿으실 수 있나요? 형상기억 합금의 이야기를 들려드릴게요.


합금, 금속의 사촌이라고?

수은+나트륨=아말감, 치아 충전재/ 알루미늄+구리=두랄루민, 항공기 재료

형상기억 합금을 이야기하기 전, 합금에 관한 이야기를 해보려고 합니다. 합금은 단어에서 연상할 수 있는 것처럼 서로 다른 금속을 섞어서 만든 것인데요. 금속뿐 아니라, 다른 원소를 첨가하기도 합니다. 목적에 맞게 배합하여 원래의 금속이 지닐 수 없는 성질들을 얻어낼 수 있죠! 치과 치료에 많이 사용되는 아말감의 경우 수은과 나트륨, 칼륨 등의 합금이죠. 알루미늄 합금의 경우 알루미늄에 구리 등을 첨가해 가벼운 특징을 살리면서도 강도를 높일 수 있어 항공기 재료에 쓰인답니다. 즉 합금은 금속들이 힘을 합쳐 원래의 금속보다 장점을 살릴 수 있는 능력자라 할 수 있죠!

형상기억 합금의 원리

형상기억합금의 구조와 원리, 열이 가해져도 원자 간 결합이 끊어지지 않고 유지!

이런 능력자 합금 중에서도 원래의 모습을 기억해 복원이 가능한 어벤저스 ‘형상기억 합금’이 있습니다. 특정 온도에서의 형상을 만든 후 다른 온도에서 변형을 가해 모양을 바꾸어도 온도를 맞추어 주면 원래의 형태로 돌아가는 합금인데요. 이런 특징 덕에 형상 ‘기억’ 합금이라는 이름이 붙었답니다. 원래의 형태로 돌아갈 때 작용하는 복원력 또한 강력한데요. 변형시킬 때 가했던 힘의 5배까지도 달한다고 하니, 정말 ‘어벤저스’맞네요!

우리 주변의 형상기억 합금

형상기억합금 활용 분야: 안경테, 치아교정기, 위성용 안테나 등

범상치 않은 능력을 갖춘 형상기억 합금, 우리 주위에서도 볼 수 있을까요? 특정 온도에서 정해진 형태를 유지할 수 있는 장점이 있는 형상기억 합금은 체온에서 형태를 유지하게 만들 수도 있는데요. 이를 이용하여 안경테, 치아 교정용 와이어에 쓰이기도 합니다. 체온 범위에서 일정한 형태를 유지할 수 있게 만드는 것이죠! 이렇게 하면 변형이 되더라도 인체에 착용했을 때 원래의 모습으로 돌아온다는 장점이 있습니다. 잘 구부러지고, 원래 형태로 돌아오는 것뿐 아니라 강도 또한 어마어마해서 우주 산업에서 쓰이기도 한답니다. 아폴로 11호의 통신 안테나는 형상 기억 합금으로 만들어져서 접힌 채로 발사되어 달에 도착하면 펴지도록 만들어졌다는 사실! 이 정도면 형상기억 합금, 금속계의 어벤저스라고 할 만 한가요?


지금까지 금속계의 어벤저스, 형상기억 합금에 대한 이야기를 들려드렸는데요, 어떠셨나요? 금속과 금속이 만나, 혹은 또 다른 원소와 만나 원래의 성질로는 발휘할 수 없는 능력을 발휘하는 합금과 그중에서도 원래의 형태를 기억하는 똑똑한 형상 기억 합금! 금속 간에도 시너지 효과가 존재하는 것 같네요. 기술이 더 발전되어 우리 생활 속에서 더 가까이 만날 수 있는 형상 기억 합금이기를 바라봅니다.

 

진짜 '어벤저스' 아이언맨의 수트, '철'이 아니라고?

영화 '아이언맨' 속 한 장면, 아이언 수트와 그 옆에 서 있는 토니 스타크ⓒ네이버 영화

영화 ‘아이언맨’ 속 한 장면ⓒ네이버 영화

어벤저스의 영웅 중 한 명인 아이언맨은 금속으로 만든 수트가 인상적이죠. ‘아이언맨’이라는 이름답게 철로 만든 수트를 입을 거라는 생각이 드는데요. 사실 아이언맨의 이 슈트에는 철이 들어 있지 않다는 사실! 철은 무겁기도 하고, 깨질 위험도 있으므로 적들을 상대하기는 무리라고 합니다. 대신 가벼우면서 강도가 세고, 일정 온도가 되면 원래의 형태로 돌아오는 ‘니티놀’ 합금이 유력한 소재라고 합니다. 니티놀은 니켈과 티타늄의 합금으로, 형상 기억 합금 중 하나랍니다. 진짜 ‘어벤저스’ 아이언맨의 수트로도 알맞은 형상 기억 합금, 금속계의 히어로 맞네요!

 

2개의 댓글이 있습니다.

  1. 강철

    글을 참 이해하기 쉽게 쓰셨네요 ㅎㅎ
    저는 형상기억합금을 이용하여 제품을 만든 한국인입니다.
    홈페이지는 http://www.SystemLouver.com 입니다.
    제품 홍보가 아니라, 국내에서도 이렇게 판매되고 있는 사례가 있어서 올립니다.
    오해 없으시길 바라며, ㅎㅎ
    앞으로 많은 글 부탁드려요


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