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[IT뉴스]KAIST, 서울대와 나노 물방울 측정 최초로 성공...수소·반도체·배터리 연구 새 돌파구 마련

온카뱅크관리자

2025-12-02 11:27:30

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="FqFiFSsAro">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="8dd6062f066869d81980e2c72c5b1040bdceec02e7a41c64d52cb5ce60ed1dc7" dmcf-pid="3B3n3vOcsL" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="비접촉모드를 활용한 나노 스케일 물방울 영상화 개요" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/02/etimesi/20251202112548307bdkn.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="tsdyd971wg" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/02/etimesi/20251202112548307bdkn.jpg" width="658"></p>
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            비접촉모드를 활용한 나노 스케일 물방울 영상화 개요
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          <p contents-hash="bb867cd0051f411c434bae4a844bd7563863332c80a71db268a8d977333902e8" dmcf-pid="0b0L0TIkEn" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 홍승범 신소재공학과 교수팀이 임종우 서울대 교수팀과 공동으로, 원자간력 현미경(AFM)을 이용해 나노 크기 물방울을 실시간 직접 관찰하고 물방울 모양을 기반으로 접촉각을 계산하는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="d389854ef9862dc568e5af4af0468d1bb7e0a48894d806cef788b7c5c76cc782" dmcf-pid="pKpopyCEDi" dmcf-ptype="general">수소 생산 촉매에서는 물방울이 표면에서 잘 떨어져야 기포가 막히지 않고 수소를 더 빠르게 만들 수 있다. 반도체 제조에서도 물이나 액체가 표면에 얼마나 고르게 퍼지는지, 또는 얼마나 빨리 마르는지가 공정 품질을 좌우한다.</p>
          <p contents-hash="eb766c7fc13321f8c763d2dde216ffe735552fbb759bc6b18f85090027469079" dmcf-pid="U9UgUWhDDJ" dmcf-ptype="general">하지만 물이나 액체가 표면 위에서 어떻게 퍼지고 움직이는지(젖음성)를 나노 크기에서 직접 관찰하는 것은 거의 불가능해 연구자들은 대부분 추측에 의존해야 했다.</p>
          <p contents-hash="bbc72f80f76727c2f0e8a3fd85871f51e3a22bf8b9fdceb0cf4b16b2e8888ebf" dmcf-pid="u2uauYlwOd" dmcf-ptype="general">이번 연구로 나노 물방울 실제 모습을 눈으로 확인할 수 있게 되면서, 물방울이 표면에 얼마나 잘 붙고 떨어지는지를 정밀하게 분석할 수 있게 됐다. 이는 수소 생산 촉매, 연료전지, 배터리, 반도체 공정처럼 액체 움직임이 성능을 결정하는 여러 첨단 기술에 즉시 활용될 수 있을 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="d6be2b18f6421662cfe99d390f4ab70ee252ffc727ee91f6ddfebef73677311f" dmcf-pid="7V7N7GSrwe" dmcf-ptype="general">최근 젖음성 분석 기술은 나노 크기에서의 정밀 측정이 중요해지고 있다. 기존 방식처럼 수 밀리미터 크기 큰 물방울을 사용하면 표면의 물이 잘 스며드는 친수성, 물이 잘 안 퍼지는 소수성을 알 수 있었지만, 나노 스케일에서는 물방울이 너무 작아 그 형태를 직접 관찰하기 어려웠다.</p>
          <p contents-hash="7997ac5cfc3522555b0b69f2059f0b8daa4a8310a973654976662e0a68393ad9" dmcf-pid="zfzjzHvmrR" dmcf-ptype="general">연구팀은 공기 중 수증기가 얼지 않는 온도로 표면을 부드럽게 냉각해 자연스럽게 나노 물방울이 맺히도록 유도했고, AFM의 비접촉 모드로 이를 관찰해 물방울의 원래 형태를 그대로 촬영하는 데 성공했다. 나노 물방울은 민감해 탐침이 닿기만 해도 변형되기 때문에 정밀한 제어가 필수다.</p>
          <p contents-hash="483d6e552ac1ba8ef6eab1d1af046cb7c24b300a33306c8812c396cdc0ae82e9" dmcf-pid="q4qAqXTsOM" dmcf-ptype="general">또 연구팀은 이 기술을 강유전 물질 리튬탄탈레이트(LiTaO₃)에 적용한 결과, 물질의 전기적 방향(분극)에 따라 나노 물방울의 접촉각이 달라지는 차이를 처음으로 확인했다. 큰 물방울에서는 보이지 않던 이 차이는, 나노 물방울이 표면의 전기적 상태에 매우 민감하다는 점을 보여준다.</p>
          <p contents-hash="e4d1c6eed550cc4f26b6ead9a4bdacce58fa48ee022e3ce1d039d3d2028e2c33" dmcf-pid="B8BcBZyOOx" dmcf-ptype="general">연구팀은 이어 이 기술을 수소 생산을 돕는 수전해 촉매(NiFeLDH)에도 적용해 단일 나노 물방울을 관찰했다. 이 결과는 촉매 표면에서 물이 어떻게 반응하는지를 이해하는 데 도움을 주며, 특히 기포가 얼마나 잘 떨어지는지와 같은 촉매 성능 분석에도 활용될 수 있다.</p>
          <p contents-hash="bb9bf96279f23af956d81b67e9535f7e027344187eef90bd9462bc0f20dfbd79" dmcf-pid="b6bkb5WIrQ" dmcf-ptype="general">홍승범 교수는 “이번 연구는 원자간력 현미경으로 나노 크기의 물방울을 직접 시각화하고 접촉각까지 측정할 수 있음을 보여준 중요한 사례”라며 “그동안 볼 수 없던 나노 세계의 물방울 동작을 실시간으로 관찰할 수 있게 되면서, 차세대 에너지·전자 소재 개발을 위한 핵심 분석 기술로 자리 잡을 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="f4da98a4ffc36606a06b2e4544f5a7252a47cae89641549251e8a60679df8780" dmcf-pid="KPKEK1YCDP" dmcf-ptype="general">정의창 KAIST 신소재공학과 박사과정 연구원이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 미국화학학회(ACS)에서 발간하는 'ACS 응용소재 및 인터페이스'에 지난 10월 17일자 출판됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행됐다.</p>
          <p contents-hash="442c48453aac20e3849fdc62f0b5f894f8e2e1b71a6d5b87b511f8166a9b5101" dmcf-pid="9Gh9hjnQs6" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p>
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        <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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