적성 맞춰보기

(1)어떤 특징이 액정 물질을 유용하게 하는지 액정 물질의 특징에 대해 설명해 보라.

(2)순수한 금이나 철보다 합금이 훨씬 더 강한 이유는 무엇인가?

(3)나노 소재는 환경 친화적인가, 환경을 해칠 것인가?

①액정이란 액체 결정(liquid crystal)을 줄인 말로 액체와 고체의 성질을 모두 갖는다. 액정은 고체 결정처럼 분자가 규칙적으로 배열돼 있지는 않지만, 전혀 불규칙한 액체에 비하면 어느 정도의 규칙성이 있기 때문이다. 액정은 1988년 오스트리아의 F Reinitzer라는 생물학자에 의해 발견돼 독일의 물리학자인 레만에게 전달됐고 그는 많은 실험과 연구 끝에 콜레스테롤이 녹은 혼탁한 액체가 액체의 흐르는 성질과 고체의 광학적 특징을 보유하고 있다는 사실을 알게 됐다.

액정은 사슬 모양으로 다소 긴 고분자의 일종이다. 고분자의 고체상에 열을 가하면 녹을 때 한 번에 녹는 것이 아니고 고체 전체가 다소 탄력적이고 고무 같은 느낌의 유연성을 보이는 형태가 됐다가 온도를 더욱 올리면 액체로 행동한다. 고무 같은 형태가 될 때의 온도와 액체로 녹는 온도 사이의 상태가 액정이다. 디지털 시계나 화면 표시 등 다양한 분야에 액정이 활용되는 것도 이때 보여주는 액체와 고체의 동시적 특성 때문이다.

②금속이 강하다는 의미는 경도가 높다는 것이다. 경도는 미끄러짐에 대한 저항을 보여주는데, 금속도 격자 구조를 취한다고 볼 때 위의 격자판과 아래 격자판이 미끄러지기 쉬우면 경도는 낮게 나타난다. 서로 원자의 크기가 다른 금속끼리 섞어 만든 합금은 격자판의 표면이 일정하지 않고, 큰 원자에 의해 울퉁불퉁하게 된다. 표면이 거칠다는 것인데, 이것은 미끄러지기 어렵다는 의미로 볼 수 있다. 경우에 따라서 어떤 종류의 합금은 두 금속 원자들을 재료로 하는 화합물의 의미를 갖기도 하는데, 이것은 더욱 미끄러지기 어려워 경도가 높아지는 결과를 낳는 것이다.

③나노 소재는 나노 공정 장비 분야와 함께 나노 기술의 실용화에 기반이 된다. 나노 전자소자, 나노 센서, 나노 기계 등의 제품은 소재의 크기가 나노미터 단위일 때 나타나는 특이한 물성에 뿌리를 두고 있기 때문에 나노 소재가 나노 기술의 기반이 되는 것이다. 또 나노미터 단위의 초정밀 초미세 산업용 부품을 대량 생산하는 나노 공정 장비가 필수적이다. 그러한 점에서 나노 소재는 환경 친화성을 갖도록 연구'개발되고 있다. 나노 소재는 적은 양으로도 기존 물질의 특성을 나타내기 때문에 원재료가 적게 들어 에너지를 절약할 수 있다. 예를 들어 나노 소재로 자동차를 만들면, 자동차 무게가 줄어 연비가 높아지고 결국 에너지가 절약되고 공해가 줄어들 것이다.

김재경기자 kjk@imaeil.com

자료제공 : 늘품미디어

관련 대학입시 문제

△금속, 고분자, 세라믹 재료의 성질과 용도에 대해 말해 보라.(서울대 재료공학부)

△신소재에는 무엇이 있는지 아는 대로 말해 보라.(연세대 공학계열)

△우리가 일상 생활에서 흔히 볼 수 있는 합금의 예를 두 가지 이상 들어보고 이것들이 무엇과 무엇의 합금인지 말해 보라.(경희대 2002)