온도따라 금속인형이 차례로 몸을 편다

동아일보 입력 2010-09-10 03:00수정 2010-09-10 04:07
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美워털루대연구팀, 다양하게 변하는 ‘형상기억합금’ 공개 경상대 남태현 교수도 특허

미국 워털루대 연구팀이 ‘다중 기억’ 형상기억합금으로 만들었다는 금속인형의 영상.사진 속 숫자는 화씨(℉) 온도다. 금속인형은 섭씨 2도에 허리부터 펴지기 시작해 팔과 목을 편 뒤 24도에 완전히 서 있는 상태로 변한다. 하지만 이 형상기억합금은 여러 온도와 형상을 동시에 기억하는 것이 아니라 부분별로 특정 온도에 하나의 형상만 기 억하는 것으로 분석됐다. 자료 제공 워털루대
온도가 올라가자 웅크리고 있던 금속인형이 허리-팔-목 순서로 몸을 편다. 이 인형은 “다양한 온도에 따라 특정 모양으로 변하는 ‘다중 기억’ 형상기억합금으로 만들었다”며 미국 워털루대 연구팀이 2일 공개한 것이다.

형상기억합금은 어떤 형태로 변형됐든 특정 온도가 되면 정해진 형태로 돌아온다. 작게 접어 쏘아 올린 인공위성 안테나가 우주의 극저온 환경에서 우산 형태로 펴지는 원리도 형상기억합금을 사용했다. 이론상 형상기억합금은 온도에 따라 1, 2개 모양만 기억한다고 알려졌다. 그래서 이 같은 다중 기억 형상기억합금은 기존의 한계를 뛰어넘은 재료처럼 보인다.

그렇지만 워털루대의 연구는 엄밀하게 보면 다중 기억 형상기억합금은 아니다. 경상대 금속재료공학과 남태현 교수는 “형상기억합금의 여러 부분에 각각 다른 온도와 모양을 기억시킨 것”이라며 “재료의 한 부분이 여러 온도에 따라 변하는 다중 기억이라고 말하기는 어렵다”고 설명했다. 실제로 워털루대 연구팀의 인형은 관절마다 하나의 움직임만 보였다.

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이와 같은 원리의 형상기억합금은 남 교수도 개발해 최근 특허를 출원했다. 긴 철사 모양의 형상기억합금을 부위별로 각각 10, 20, 30, 40, 50도에서 구부러지도록 기억시키면 온도가 올라감에 따라 순서대로 휘어진다.

남 교수는 “차세대 재료로 각광받던 과거에 비해 최근에는 기술적 한계에 부딪혔다”고 말했다. 열에 반응해 움직이므로 정확한 제어가 어렵고 움직임을 여러 번 반복하면 기억된 형태로 돌아가는 특성을 잃기 때문이다. 전문가들은 이 같은 두 가지 단점이 극복돼야 형상기억합금이 첨단 기계장치인 ‘초미세전자기계시스템(MEMS)’을 이루는 중심 부품이자 재료가 될 것으로 전망했다.

전동혁 동아사이언스 기자 jermes@donga.com
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