[표지로 읽는 과학] 1초만에 물 끓이는 열 저장 분자 작성일 04-26 25 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="tIYc7YJ6R6"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="eed7c582f6948d6d3dc108b8d0ae46927f95c43c87826f3508e1624ebdfaf323" dmcf-pid="FXUl6UEoL8" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="사이언스 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/26/dongascience/20260426080231662spwk.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="1Q2Xi2hDdP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/26/dongascience/20260426080231662spwk.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 사이언스 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="8559e2fc82b2dd0aa7cedaebee9c1160f074f73023e48143501fa8548e9cd5c5" dmcf-pid="3ZuSPuDgR4" dmcf-ptype="general">이번 주 국제학술지 '사이언스' 표지에는 하나의 분자가 변화하는 순간이 담겼다. 왼쪽엔 파란빛을 띠며 에너지를 머금은 분자들이, 오른쪽엔 그 에너지를 한꺼번에 내뿜으며 붉게 달아오른 분자들이 보인다. 그 위로 물방울이 튀어오른다. 분자가 품었던 에너지가 열이 되어 물을 끓인 순간이다.</p> <p contents-hash="d82af5076d7ac147ef9fc3152471a39e67cfe4d7a1cbd89ab698bc8a96985e84" dmcf-pid="057vQ7waMf" dmcf-ptype="general"> 주인공은 '피리미돈' 분자다. 자외선을 받으면 내부 구조가 접히며 에너지를 품고 염산을 만나면 원래 형태로 돌아오며 에너지를 열로 방출한다.</p> <p contents-hash="09ad1a98222c290349b697bfb2de69c99ce761bb8caeacee7b101f9181b1cd68" dmcf-pid="p1zTxzrNeV" dmcf-ptype="general"> 그레이스 한 미국 산타바바라캘리포니아대(UC산타바바라) 부교수팀은 햇빛을 화학 에너지로 저장했다가 필요할 때 열로 방출하는 새로운 분자 소재를 개발해 국제학술지 ‘사이언스’에 지난 2월 12일 발표했다. </p> <p contents-hash="d14450557ccc231bfb35df42f705f1309c684f136e95cedc6090b832c23f1904" dmcf-pid="UtqyMqmjL2" dmcf-ptype="general"> 연구팀이 주목한 분자는 '피리미돈'이다. 피리미돈은 DNA 구성 성분에서 영감을 얻어 설계된 유기 분자다. DNA의 일부 성분은 자외선을 받으면 구조가 바뀐다. 이 원리를 에너지 저장에 응용했다. </p> <p contents-hash="cbb045b32957763726ddc0856c38f22dccf45bd23e5b3f391e463f40debd7cbb" dmcf-pid="uFBWRBsAL9" dmcf-ptype="general"> 피리미돈은 300나노미터(nm, 1nm는 10억분의 1m) 파장의 자외선을 쪼이면 질소와 탄소 사이에 매우 불안정한 결합이 형성된 '듀어 이성질체(Dewar isomer)'로 변환된다. 듀어 이성질체는 억지로 눌러놓은 스프링처럼 높은 에너지를 내부에 품은 채 안정적으로 유지된다.</p> <p contents-hash="dc822ee9d094453dccf32ff640cb9b7729d18de49a41287ad2796e9a323d4ba0" dmcf-pid="73bYebOceK" dmcf-ptype="general">이후 소량의 산 촉매를 가하면 그 결합이 끊어지면서 저장된 에너지가 열로 한꺼번에 방출되고 분자는 원래의 피리미돈으로 되돌아간다. 충전하고 방전하고 다시 충전할 수 있는 '분자 수준의 충전식 배터리'인 셈이다.</p> <p contents-hash="e3ab3297ce78250089d6cb777612b61afe917d0417ec74b940f297f539b323ef" dmcf-pid="z0KGdKIkMb" dmcf-ptype="general"> 연구팀이 듀어 피리미돈 107밀리그램(mg)을 물 0.46밀리리터(mL)에 녹인 뒤 염산(HCl)을 첨가하자 온도가 100도까지 치솟으며 1초 만에 물이 끓었다. 별도의 특수 환경 없이 상온에서 물만으로 이를 달성했다는 점에서 의미가 있다.</p> <p contents-hash="58cbaa0f224f518c26a27adde7e9c13f371b9079a5f5faac3ab4d113fbe3ce29" dmcf-pid="qp9HJ9CEMB" dmcf-ptype="general"> 소재가 물에 잘 녹는다는 특성도 실용화 가능성을 높인다. 지붕에 설치된 태양열 집열기를 통해 낮 동안 분자를 충전하고 탱크에 저장했다가 밤에 꺼내 쓰는 방식이 가능하다. 기존 태양광 패널처럼 별도의 전기 저장 배터리가 필요 없고 소재 자체가 에너지를 품고 있다는 점이 핵심 차별점이다. </p> <p contents-hash="e298af9f1051931e40415649573c8d049842bf234a8bcb42ce17e926a16a1353" dmcf-pid="BU2Xi2hDMq" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 가정용 온수 공급, 취사, 도로·항공기 결빙 제거 등 다양한 분야에 적용될 수 있다고 밝혔다.</p> <p contents-hash="f6e1f00f6fb8f74ad6b675c5cab9541d9aa9b0dcf16eb4f2f3b4d9080caa6296" dmcf-pid="buVZnVlwMz" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 향후 정밀 분자 설계와 단일 분자 분석 기술을 통해 소재의 대량 생산 가능성과 실제 시스템 적용을 위한 후속 연구를 이어갈 계획이다.</p> <p contents-hash="29ef32deb02619c83d6c483d466166b9ef3a380292de6b49d1220d6727a106f1" dmcf-pid="K7f5LfSrR7" dmcf-ptype="general"> <참고자료><br> doi.org/10.1126/science.aec6413</p> <p contents-hash="4ad1842d1b6c6d7c9865220cb7554c33d723c9347fcf1f6e61cae7613e20e8ba" dmcf-pid="90KGdKIkLu" dmcf-ptype="general">[조가현 기자 gahyun@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 쇠약해지는 ‘지천명’ 보이저 1호…관측장비 또 하나 꺼졌다 04-26 다음 "월급 확인하세요" 메일 열었다가…회사 털리는 '마스터키' 넘겨줬다 04-26 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
