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
국정원 "로저스 대표 위증 고발 요청" [서울=뉴스핌] 조민교 기자 = 국가정보원(이하 국정원)이 해럴드 로저스 쿠팡 대표를 위증 혐의로 고발한다는 의견을 밝혔다.  30일 국회 과학기술정보방송통신위원회 위원장인 최민희 더불어민주당 의원은 청문회 도중 "국정원이 오늘 청문회를 모니터링하던 중, 청문회를 지켜보던 국정원장이 로저스 대표를 위증죄로 고발해 달라고 과방위에 요청할 계획이라는 입장을 전달해 왔다"며 "구체적인 위증 내용도 함께 전달받았다"고 말했다. 이어 "해당 사안은 간사에게 전달해 내일 청문회 종료 시점에 처리하겠다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 윤창빈 기자 = 해롤드 로저스 쿠팡 임시 대표가 30일 서울 여의도 국회 과학기술정보방송통신위원회 전체회의에서 열린쿠팡 침해사고 및 개인정보 유출, 불공정 거래, 노동환경 실태 파악과 재발방지 대책 마련을 위한 청문회에서 의원 질문에 답변하고 있다. 2025.12.30 pangbin@newspim.com 로저스 대표는 이날 청문회에서 쿠팡이 정부 및 수사기관을 거치지 않고 정보 유출자를 접촉했다는 의혹과 관련해 "저희는 피의자와 연락하는 것을 원치 않았지만 여러 차례에 걸쳐 그 기관(국가정보원)에서 피의자와 연락하라는 요청을 받았다"고 말했다. 이어 '명확한 지시나 명령이 있었느냐'는 추가 질의에는 "명령이었다. 지시 명령"이라고 주장했다. '국정원 누구와 소통했느냐'는 질문에 대해서는 "현재 이름은 없지만 해당 이름을 전달하겠다"고 답했다. 로저스 대표는 해킹에 사용된 장비의 포렌식과 관련해서도 "정보기관이 복사본을 보유하고 있고, 원본은 경찰에 전달했다"며 "그 기관이 별도의 카피를 만들어 우리가 보관하는 것도 허락했다"고 말했다. 또 '셀프 면죄부 조사 아니냐'는 지적에는 "정부 지시에 따라 한 조사"라며 "이사회도 한국 법에 따라 협력해야 한다고 판단했다"고 밝혔다. 그러나 정부 측은 로저스 대표의 주장과 선을 긋고 있다. 배경훈 부총리 겸 과학기술정보통신부 장관은 이날 청문회에서 "포렌식 검사와 로그 분석의 주체는 과기정통부가 주관하는 민관합동조사단과 개인정보보호위원회, 경찰청"이라며 "국정원이 지시하거나 조사를 주도한 사실은 없다"고 밝혔다. 배 부총리는 "국정원은 증거물을 국내로 반입하는 과정에서 훼손이나 분실을 방지하기 위한 기술적 지원을 한 것으로 안다"며 "이를 조사 지시나 개입으로 볼 수는 없다"고 설명했다. 국정원도 별도의 입장을 내고 로저스 대표의 발언을 부인했다. 국정원은 지난 26일 공지를 통해 "쿠팡 사태와 관련해 국정원은 쿠팡 측에 어떠한 지시를 할 위치에 있지 않으며, 어떠한 지시를 한 바도 없다"고 밝혔다. 다만 "외국인에 의한 대규모 정보 유출 사태를 국가안보 위협 상황으로 인식해, 관련 정보 수집·분석을 위한 업무 협의를 진행한 바는 있다"고 설명했다. mkyo@newspim.com 2025-12-30 18:00
사진
이혜훈 "내란은 민주주의 파괴" [서울=뉴스핌] 양윤모 기자 = 초대 기획예산처 장관 후보자로 지명된 이혜훈 전 국민의힘 의원이 30일 오전 서울 중구 예금보험공사에 마련된 인사청문회 준비 사무실로 출근하며 "내란은 민주주의 파괴하는 일이며 실체파악 잘 못했다"라며 사과문을 발표하고 있다. 2025.12.30 yym58@newspim.com   2025-12-30 10:27
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