"차세대 해수 담수화막 효율적 설계 도움 될 것"

지금까지 현상만 알려졌을 뿐 그 원인이 정확히 설명되지 못했던 물을 싫어하는 탄소나노튜브 안으로 물이 스스로 빨려 들어가는 '반직관적 실험 현상'이 국내 연구진에 의해 규명됐다.

KAIST(총장 서남표)와 교육과학기술부(장관 이주호)는 정유성 KAIST EEWS 대학원 교수가 주도하고 캘리포니아공대 윌리엄 고다드 교수가 참여한 실험에서 반직관적인 실험 현상의 원인이 물 분자 간의 수소결합 때문으로, 나노채널과 같은 제한된 나노 공간에서는 물의 무질서도가 증가하기 때문에 발생한다는 사실을 분자동력학 계산을 통해 밝혀냈다고 26일 전했다.

일반적으로 분자가 자유로운 액체 상태에서 제한된 나노 크기에 갇힐 경우, 무질서도와 화학결합이 감소되면서 불안정한 상태가 될 것으로 예상돼 왔다. 그러나 연구팀은 탄소나노튜브에 갇힌 물의 경우 제한된 공간에서 물 분자 간의 수소결합이 약해지면서 밀도가 낮아지고, 오히려 무질서도가 증가해 더욱 안정되는 특이한 현상을 나타낸다는 사실을 확인했다.

특히 연구팀은 1.1과 1.2 나노미터의 지름을 갖는 나노튜브에서는 실온(섭씨 25도)임에도 불구하고 물이 얼음과 같은 구조를 띄는 현상도 관찰했다.

정유성 교수는 "이번 연구는 계산과학이 실험측정만으로 설명하기 어려운 나노크기의 제한된 공간에서 나타나는 다양한 현상을 규명한 좋은 예"라며 "기존의 역삼투압 막에 비해 탄소나노튜브 내에서는 물의 수송속도가 현저히 빨라 에너지 효율적인 차세대 해수 담수화막을 효율적으로 설계하는데 기여할 것"이라고 연구의의를 전했다.

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