초고압 극한환경서 새 ‘얼음’ 찾았다…“우주 생명체 탐색 단서될까” 작성일 10-27 47 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- 표준연, ‘얼음 XXI’ 세계 최초 발견</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="qVoEQwQ95I"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="54c27261622f85c96df335b56dadfea7eea25624b3b419fcd568ada0c5c3453f" dmcf-pid="BfgDxrx2YO" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="김민주(왼쪽) 박사후연구원과 이윤희 책임연구원이 동적 다이아몬드 앤빌셀 장치를 통해 구현한 초과압수의 결정화 과정을 관찰하고 있다.[KRISS 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/27/ned/20251027091149726ehgp.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="7Fy1mFmjXh" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/27/ned/20251027091149726ehgp.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 김민주(왼쪽) 박사후연구원과 이윤희 책임연구원이 동적 다이아몬드 앤빌셀 장치를 통해 구현한 초과압수의 결정화 과정을 관찰하고 있다.[KRISS 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="b2268ff9d197acc55de860e3e883177d632b646e0deb4124bad3a6c558b83c89" dmcf-pid="b4awMmMVYs" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국표준과학연구원(KRISS)은 상온에서 2만 기압(2 GPa)이 넘는 초고압 상태의 물이 얼음으로 변하는 과정을 마이크로초(μs, 100만분의 1초) 단위로 관측하는 데 성공했다. 그 결과, 기존 알려지지 않았던 물의 결정화 경로와 21번째 결정상인 ‘얼음 XXI(Ice XXI)’를 세계 최초로 발견했다.</p> <p contents-hash="ab6b72ac5526ad51c9c8c282aa1e25c27ad6b79fc52422fd147769908b00afbc" dmcf-pid="K8NrRsRfZm" dmcf-ptype="general">0도씨(℃) 이하에서 물이 결정화되면서 생기는 얼음은 상온이나 심지어 물이 끓는 고온에서도 생길 수 있다. 액체가 고체로 변하는 결정화 현상은 온도뿐만 아니라 ‘압력’에도 영향을 받기 때문이다. 상온에서 물은 ‘결정화 압력’인 9600기압(0.96 GPa) 이상의 압력을 받으면 얼음으로 상(相, Ice VI)이 변한다.</p> <p contents-hash="0e17475b6de422722299a6b35166cb6bc19d1842e198705d21ce0c13793a5831" dmcf-pid="96jmeOe45r" dmcf-ptype="general">물이 얼음으로 변할 때, 물 분자 간의 수소결합 네트워크가 온도와 압력에 따라 복잡하게 왜곡, 재배열되면서 다양한 얼음상을 동반하는 결정화 과정이 나타난다. 물과 얼음의 복잡한 상전이 및 구조형성 과정을 이해하고, 그 과정을 극한 수준의 압력과 온도로 제어하면 지구상에 없던 신소재를 만들어 낼 수 있다.</p> <p contents-hash="8b76402d276ef3bdb844a24985c78eff267f5d4ccd195233da7a731cfd1d7f3d" dmcf-pid="2PAsdId81w" dmcf-ptype="general">세계 각국의 연구자들은 한 세기 이상 온도와 압력 조건을 조절하여 20가지의 결정질 얼음상을 발견해 왔다. 얼음상을 발견한 온도와 압력의 범위는 각 2000 켈빈(K) 이상과 100만 기압(100 GPa) 이상까지 넓게 형성되어 있다. 그중 대기압(0 GPa)부터 2만 기압 사이의 영역은 물의 상전이가 가장 복잡하게 생기는 핵심 영역으로 10개 이상의 얼음상이 밀집돼 있다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ed1c3e547abd92540f893de193aa039491ee63dac8800101a61739a8a3366b88" dmcf-pid="VQcOJCJ6HD" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KRISS 연구진이 초과압 상태를 구현하기 위해 사용한 동적 다이아몬드 앤빌 셀 장치 내부. [KRISS 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/27/ned/20251027091149938ephu.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="zQkIihiPtC" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/27/ned/20251027091149938ephu.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KRISS 연구진이 초과압 상태를 구현하기 위해 사용한 동적 다이아몬드 앤빌 셀 장치 내부. [KRISS 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="d951d38356a279aedba3c425d9a0a52662a25e6c01bf323888b708fc3b373756" dmcf-pid="fRDhLSLx5E" dmcf-ptype="general">KRISS 우주극한측정그룹은 자체 개발한 ‘동적 다이아몬드 앤빌 셀(dDAC)’ 장비를 이용해 상온에서 2만 기압 이상까지 물이 액체로 존재하는 즉, 결정화 압력의 200%가 넘는 초과압(Supercompression) 상태를 형성하는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="cbf59d2e6e567187ae43add4184a6d30ed76bd874a4532751416be43682316e3" dmcf-pid="4ewlovoM5k" dmcf-ptype="general">연구팀은 세계 최대 규모의 X선 레이저 시설인 ‘유로피언 XFEL’을 통해 초과압 상태의 물이 결정화되는 과정을 마이크로초 시간 분해로 관측했다. 그 결과 상온에서 지금까지는 알려지지 않았던 5가지 이상의 결정화 경로를 발견하고, 해당 경로를 분석해 21번째 결정상인 ‘얼음 XXI(Ice XXI)’를 세계 최초로 확인했다.</p> <p contents-hash="cdd923fe6b85614ec8fad410104b1a7e2b0822ce78ce1aac07271a9c4e14c887" dmcf-pid="8drSgTgRYc" dmcf-ptype="general">상온에서 형성된 얼음 XXI는 기존 알려진 얼음상에 비해 결정구조의 최소 반복 단위인 단위포(Unit Cell)가 압도적으로 크고, 바닥 면의 두 변의 길이가 같으면서 납작한 직육면체 형상의 결정 구조를 가진 것으로 나타났다. 연구진은 얼음 XXI 단위포 내의 물 분자 위치정보를 분석해 구조를 규명했다.</p> <p contents-hash="887852b640e76b0f36c276ab0c0c314251ea1471a2545d326b2b0c14003254d7" dmcf-pid="6JmvayaeXA" dmcf-ptype="general">이윤희 박사는 “얼음 XXI의 밀도는 목성과 토성의 얼음 위성 내부에 존재하는 초고압 얼음층과 비슷한 수준”이라며 “이번 발견이 극한 환경에서 우주 생명체의 근원을 탐색하는 단서를 제공할 수도 있다”고 말했다.</p> <p contents-hash="66369c562c3b57a6350af4cae49c0d8a463de6c57b205fb1a26e7d3f993dcb04" dmcf-pid="PisTNWNdXj" dmcf-ptype="general">이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 머티얼즈(Nature Materials)’에 10월 게재됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 "안 보고 있지?" '20만 유튜버' 야노 시호, 추성훈·추사랑에 '버럭' 10-27 다음 프랑스 오픈 우승 '안세영', 2025 시즌 아홉 번째 챔피언 위업 10-27 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
