전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이

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
이번주 '李 정책 슈퍼위크' 주목 [서울=뉴스핌] 박찬제 기자 = 이재명 정부의 '정책 슈퍼위크'가 13일부터 시작된다. 이날 열리는 국가재정전략회의를 시작으로 부동산 정책 공개 토론회가 오는 14일부터 3일간 열리고, 정부 부처 대통령 업무보고도 15일부터 시작된다. 이 대통령은 한 주 동안 '나라의 곳간'인 내년도 예산안 편성 방안과 '부동산 공화국' 탈피를 위한 정책 토론, 취임 1년 차 당시 점검했던 국정 과제 이행과 지적 사항을 점검한다. [서울=뉴스핌] 이재명 대통령이 30일 서울 청와대에서 열린 제28회 국무회의 겸 제13차 비상경제점검회의에서 모두발언을 하고 있다. [사진=청와대] 2026.06.30 photo@newspim.com ◆ 반도체 호황 추가 세수, '미래대응기금'으로 13일 청와대와 정부에 따르면 이 대통령은 이날 오후 청와대 본관에서 열리는 '2026 국가재정전략회의'에 참석한다. 이날 회의는 '미래대응기금'에 대해 논의할 예정이다. 미래대응기금은 반도체 호황으로 확보되는 추가 세수를 활용한 기금이다. 인공지능(AI) 국가전략과 3대 메가프로젝트 등 미래 성장 동력 확보에 필요한 재원을 확보하기 위해 기금을 만들겠다는 구상이다. 기금은 국가 균형 발전과 청년 정책에도 활용된다. 오는 14일부터 16일까지 사흘 동안은 부동산 토론회가 잇달아 열린다. 14일은 국토교통부가 '부동산 공급 대책'을 주제로 토론회를 연다. 이어 15일 금융위원회의 '부동산 금융', 16일 재정경제부의 '부동산 세제'를 주제로 한 토론회가 각각 열린다. 사흘간의 부동산 토론회에서 언급되고 논의된 내용들은 오는 23일 이 대통령 주재로 열리는 '부동산 대토론회'에서 구체화된다. 부동산 공급 대책의 경우 '공공 주도'와 '민간 공급'의 비율 문제가 논의될 것으로 보인다. 그간 정부의 부동산 공급 대책은 공공 주도가 핵심이었다. 그러나 민간 용적률 인센티브 확대, 재개발·재건축 활성화, 대출 규제 완화 등의 시장 목소리가 커짐에 따라 민간 공급 활성화 방안에 대한 요구도 토론회에서 나올 것으로 보인다. ◆ 돌아온 잼플릭스…140개 공공기관 업무보고 모두 생중계 이번 토론회에서 논의되는 부동산 세제 개편안 내용은 오는 7월 말이나 8월 초 발표되는 '2026 세제 개편안'에 담길 예정이다. 김용범 청와대 정책실장은 지난 10일 춘추관 브리핑을 통해 "세제는 2026년도 개편안 발표 시한이 있어 늦어도 7월 말이나 8월 초는 돼야 한다"며 "세제는 국민의 권리이자 의무이고 재산권 문제라서 입법 예고를 해야 하기 때문"이라고 밝힌 바 있다. '잼플릭스(이재명+넷플릭스)'라고 불렸던 정부 부처 업무보고도 오는 15일부터 시작된다. 21일까지 9차례에 걸쳐 모두 생중계로 진행된다. 국무조정실을 비롯해 19부·6처·18청·7위원회를 포함한 140개 공공기관이 대상이다. 이번 업무보고는 지난해와 다르게 200여 명의 국민 참관단이 새로 참석한다. 이 대통령은 200여 명의 국민 참관단과 함께 지난해 말 첫 업무보고에서 제시된 각 부처의 정책과 과제가 제대로 이행되고 있는지 점검할 것으로 보인다. pcjay@newspim.com 2026-07-13 09:08
사진
전국 찜통더위에 전력수요 급증 [세종=뉴스핌] 최영수 선임기자 = 짧은 장마 이후 연일 폭염이 지속되면서 올여름 전력수요가 처음으로 90기가와트(GW)를 넘어설 전망이다. 정부가 발전설비를 총동원하고 있지만, 전력예비율이 올여름 들어 처음으로 10%까지 떨어질 것으로 예상됐다. 정부는 올여름 전력피크를 8월 셋째 주로 전망했지만, 때 이른 폭염으로 7월부터 전력피크에 도달할 가능성이 적지 않다. ◆ 저녁시간 94GW 전망…전력예비율 10%로 뚝 13일 기후에너지환경부와 전력거래소에 따르면, 이날 오후 6~7시 최대전력수요는 94GW로 전망됐다. 전력거래소는 최초 전망에서 최대전력수요를 91.8GW, 공급예비력 12.3GW(예비율 13.4%)로 전망했지만, 늘어난 전력수요를 반영해 수정했다. 전력거래소는 "이 시간대 예비력은 9383MW로 '정상' 상태"라며 "전력수급이 안정적일 것으로 예상한다"고 밝혔다. 2026년 7월 13일 최대전력수요 전망 [자료=전력거래소] 2026.07.13 dream@newspim.com 하지만, 이 시간대 공급예비력이 9.4GW 규모로 감소하면서 예비율도 10%로 뚝 떨어질 전망이다. 예비율이 10%까지 떨어진 것은 올여름 들어 처음이다. 정부가 가동할 수 있는 발전설비를 총동원해도 전력예비율이 10% 이하로 떨어질 수 있는 상황이다. 기후부 관계자는 "폭우나 태풍으로 인한 전력설비 불시고장, 역대급 폭염에 따른 비상 상황에 대비해 약 8.8GW의 예비자원을 추가로 준비하고 있다"고 강조했다. ◆ 정부, 8월 3주 전력피크 전망…7월 경신 가능성 지난해 여름에도 이른바 '마른장마'로 인해 7월 둘째 주부터 폭염에 시달렸다. 때 이른 폭염이 지속되면서 7일 8일 최대전력수요가 95.7GW까지 치솟았다. 이는 지난해 여름철 전력피크(96GW, 8월 25일)와 거의 유사한 수준이다. 기후부는 지난달 25일 올여름 최대전력수요가 8월 3주차에 94.1GW(기준)~98.8GW(상한)를 기록할 것으로 전망했다. 이때 공급능력은 107GW 규모이며, 예비력은 13.9GW(기준)~8.2GW(상한) 수준으로 떨어질 전망이다. [AI 일러스트=최영수 선임기자] 2026.06.25 dream@newspim.com 하지만 폭염 속 전력수요가 급증하면서 이미 7월부터 정부의 전망치를 웃돌 가능성이 있다. 특히 13일 공급능력이 103.4GW에 그치면서 운영예비력도 9.8GW(예비율 10%) 수준으로 떨어질 것으로 전력거래소는 전망했다. 지난해 10월 1일 기후에너지환경부 출범 처음 맞는 여름이어서 기후부 체제 하에서 전력수급 능력이 어떻게 달라질 지 첫 시험대에 오른 상황이다. 기후부는 전력피크가 예상되는 오후 6~7시 시간대 에너지 절약 동참을 유도하고 있다. 기후부는 "대국민 에너지 절약 캠페인으로 수요관리 동참을 유도하고 있다"면서 "냉방온도 준수, 불필요한 조명 소등 등 에너지 절약에 동참해 달라"고 당부했다. dream@newspim.com 2026-07-13 07:58
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