전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 전기·전자

속보

더보기

국내연구진, 녹슬지 않는 영구사용 ‘플라스틱 자석’ 만들었다

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

UNIST 백종범 교수팀, 강자성 유기화합물 구조(p-TCNQ) 개발
"영구사용, 인체 흡수되지 않아 MRI 촬영 시 조영제"
순수한 유기화합물 자석으로 주목…Cell 자매지 ‘CHEM’ 저널 게재

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 자석은 일반적으로 철을 비롯한 금속으로 만든다. 그런데 금속이 아니면서 자석 같은 성질을 지니는 물질이 국내 연구진 주도로 개발됐다. 탄소 원자가 포함된 순수한 유기화합물이 실온에서 자성을 띠는 ‘플라스틱 자석’이 구현된 최초 사례다.

3일 울산과학기술원(UNIST·총장 정무영)에 따르면 이 대학 에너지 및 화학공학부 백종범 교수팀은 ‘TCNQ(테트라사이아노퀴노다이메테인·tetracyanoquinodimethane)’라는 유기화합물에 반응을 일으켜 자성을 띠는 구조로 만드는 데 성공했다.

p-TCNQ로 이름 붙여진 플라스틱 자석은 세계적 권위지 셀(Cell)의 자매지, 켐(CHEM) 8월2일자로 공개됐다.

이번 연구는 유기물 기반 자성 재료의 새로운 방향을 제시했다는 평가다. 또한 강자성을 띠도록 더 많은 자유 전자를 가진 새로운 구조체를 설계해 보다 강력한 플라스틱 자석을 개발하는 데 기여할 초석을 다졌다는 데 의의가 있다.

왼쪽부터 유정우 교수, 신동빈 연구원, 자비드 무하마드 연구교수, 박정민 연구원, 백종범 교수 2018.08.03 [사진=울산과기원]

어떤 물질이 자성을 띠는 이유는 내부 전자들의 스핀(spin)이 한 방향으로 정렬되기 때문이다. 스핀은 전자가 갖는 벡터(vector) 형태의 고유한 양자수로 업(up) 스핀과 다운(down) 스핀으로 표현된다.

보통 분자에서는 스핀 방향이 반대인 2개의 전자쌍이 안정된 상태로 존재한다. 하지만 전이금속 등에서는 상쇄되지 않고 홀로 존재하는 자유전자의 스핀들이 모여 상호작용하면서 한쪽으로 정렬된다. 이때 커다란 자기(스핀) 모멘트(moment)를 갖게 되는데 이런 물질을 강자성체라 부른다.

금속이 아닌 유기물에서는 대부분의 전자들이 화학결합으로 단단하게 묶이며, 항상 업 스핀과 다운 스핀이 쌍으로 존재해 서로 상쇄되므로 강자성을 띠기 어렵다.

실제로 2004년 영국 더럼대 연구진이 네이처(Nature)에 보고한 유기물로 만든 플라스틱 자석은 재현성이 검증되지 않아 금속으로 오염된 것으로 추측된 바 있다.

(A) TCNQ 용액은 중합 전의 모습으로 용액의 점도가 매우 낮고, (B) p-TCNQ 용액은 중합 후 플라스틱의 분자량이 급격히 커지면서 용액의 점도가 매우 높아졌다. (A)에서 (B)로 변하면서 물리적 뒤틀림에 생겨 결합하지 못한 자유전자(하늘색 점)가 플라스틱 내부에 많이 존재하게 된다. 2018.08.03 [자료=UNIST]

연구진은 155℃에서 TCNQ에 고분자중합반응을 빠르게 일으켜 원자간 파이결합이 다시 형성되지 못하도록 뒤틀린 구조를 만들어냈다. 이렇게 만들어진 플라스틱(p-TCNQ)에서는 전자 스핀들이 적당한 거리를 두고 떨어지는데, 서로 자연스럽게 영향을 주고받으며 스핀 방향을 정렬시켰다. 유기물도 상온에서 강자성을 가질 수 있다는 걸 처음 입증한 것이다.

백 교수는 “2004년 발표된 논문이 철회되자 플라스틱 자성은 불가능하다는 인식이 퍼졌지만, 유기물에도 금속처럼 자유전자가 많아지면 스핀을 정렬시켜 자성을 띠게 만들 수 있다”며 “이를 증명하기 위해 금속 오염을 철저히 배제하면서 연구를 진행해 자성을 부여하는 데 성공했다”고 말했다.

백 교수는 이어 “플라스틱 자석은 녹슬지 않아 영구적으로 쓸 수 있고, 인체에 흡수되지 않아 MRI 촬영 시 조영제로 활용하기도 좋을 것”이라며 “실생활에 사용하기 위해서는 강자성의 세기를 더 높이는 등 후속연구가 필요하다”고 덧붙였다.

  

kimys@newspim.com

[관련키워드]

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
14억 짜리 스포츠 브라 세리머니 [서울=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 동계올림픽에서 금빛 질주만큼이나 강렬한 장면이 화제를 모으고 있다. 유타 레이르담(네덜란드)의 금메달 세리머니가 '100만 달러 가치'라는 평가가 나왔다. 영국 매체 더 선은 17일(한국시간) 레이르담이 우승 직후 경기복 상의 지퍼를 내려 스포츠 브라를 드러낸 장면을 두고 "100만 달러짜리 세리머니"라고 보도했다. [밀라노 로이터=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 유타 레이르담이 10일 스피드스케이팅 여자 1000m에서 우승한 뒤 상의 지퍼를 내려 스포츠 브라를 노출시키고 있다. 2026.02.17 zangpabo@newspim.com 레이르담은 10일 이탈리아 밀라노에서 열린 2026 밀라노·코르티나담페초 동계올림픽 스피드스케이팅 여자 1000m에서 1분12초31의 올림픽 신기록으로 우승, 네덜란드에 대회 첫 금메달을 안겼다. 우승이 확정된 뒤 그는 환호와 함께 상의 지퍼를 내렸고, 안에 착용한 흰색 스포츠 브라가 노출됐다. 레이르담이 착용한 제품은 글로벌 스포츠 브랜드 나이키의 스포츠 브라였다. 매체는 "마케팅 전문가들에 따르면 이 장면은 소셜미디어 팔로워 2억9800만명을 보유한 나이키 계정을 통해 막대한 홍보 효과를 거뒀을 것"이라며 "7자리 숫자(100만 달러 이상)의 보너스를 받을 만하다"고 전했다. 경제 전문지 쿼트 편집장 마인더트 슈트의 분석도 인용됐다. 레이르담 개인 소셜미디어 팔로워가 620만명에 달하는 만큼, 팔로워 1명당 1센트만 적용해도 게시물 하나의 가치는 약 9000만원에 이른다는 계산이다. [밀라노 로이터=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 유타 레이르담이 16일 스피드스케이팅 여자 500m에서 은메달을 차지한 뒤 눈물을 글썽이고 있다. 2026.02.17 zangpabo@newspim.com 레이르담의 우승 장면은 네덜란드 브랜드 헤마의 광고에도 활용됐다. 눈물을 흘리며 화장이 번진 모습이 포착되자, 헤마는 자사 아이라이너를 홍보하며 '눈물에도 번지지 않는 방수 제품'이라는 메시지를 덧붙였다. 유명 복서 제이크 폴과 약혼한 사실로도 잘 알려진 레이르담은 이번 대회에 전용기를 이용해 이탈리아에 도착했고, 화려한 일상을 담은 사진을 지속적으로 공유하면서도 개회식에는 불참해 또 다른 화제를 낳기도 했다. zangpabo@newspim.com 2026-02-17 20:08
사진
유승은 슬로프스타일 결선 19일로 연기 [서울=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 2026 밀라노·코르티나담페초 동계올림픽에서 2관왕에 도전하던 유승은(성복고)의 결선 무대가 폭설로 잠시 멈춰 섰다. 올림픽 조직위원회는 17일(한국시간) "악천후로 스노보드 여자 슬로프스타일 결선이 연기됐다"며 18일 오후 10시30분 개최한다고 발표했다. [리비뇨 로이터=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 스노보드 여자 슬로프스타일 결선이 열릴 예정이던 이탈리아 리비뇨 스노 파크에 폭설이 내려 경기가 연기되자 조직위 직원들이 전광판과 피니시 라인 시설을 점검하고 있다. 2026.02.17 zangpabo@newspim.com 해당 경기는 이날 오후 9시 이탈리아 리비뇨 스노파크에서 열릴 예정이었다. 그러나 이탈리아 알프스 지역인 리비뇨에 많은 눈이 내리면서 기상이 악화돼 일정에 차질이 빚어졌다. 유승은은 이번 대회 스노보드 여자 빅에어에서 3위에 오르며 한국 선수단에 대회 두 번째 메달을 안겼다. 특히 한국 여자 스노보드 선수로는 사상 첫 올림픽 메달리스트에 이름을 올렸다. [서울=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 17일 프리스타일 스키 여자 에어리얼 결선이 폭설로 지연되자 선수들이 눈밭에 앉아 기다리고 있다. 2026.02.17 zangpabo@newspim.com 슬로프스타일에서는 예선 3위로 12명이 겨루는 결선에 진출해 있다. 슬로프스타일은 레일과 점프대 등 다양한 기물로 구성된 코스를 통과하며 기술 완성도를 평가받는 종목이다. 빅에어에서 이미 새 역사를 쓴 유승은은 슬로프스타일에서 한국 여자 스노보드 최초의 올림픽 멀티 메달에 도전한다. 다만 변수는 날씨다. 설원 위 경쟁은 잠시 미뤄졌지만, 유승은의 도전은 현재진행형이다. zangpabo@newspim.com 2026-02-17 20:33
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동