신과학 신과학자 (12) 계명대 물리학과 이영희교수

뚱딴지 같은 아이디어, 도저히 이뤄질 것같지 않은 몽상도 과학적 원리의 토대위에서 논리적인 단계를 거쳐 실험으로 증명되면 현실화가 가능하다. 꿈같은 이야기를 바로 현실로 나타나게 하는 것이 과학자의 능력인 것이다.

계명대 물리학과 이영희 교수. 이교수의 많은 연구도 몽상에서 시작됐다.

이 교수가 개발한 자동차 항공기용 특수목재도 가공목재의 손실을 최소화할 수 있는 방법을 연구해 달라고 한 목재업자의 의뢰에서 출발했으나 연구결과 고강도 특수목재를 만들어내게 되었다. 연구도중 쇠보다 강한 나무를 만들 수 없을까 하는 이 교수의 몽상이 현실화된 것이었다.

이교수가 개발한 특수목재 '튜위즈 우드(Tuwise Wood 001)'는 마이크로파(micro wave)를 이용한 고강도 압축목재로 항공기 자동차 부품 등에 널리 이용이 가능한 미래 첨단형 신소재. 이 교수는 천연목재를 최소 70%까지 압축, 압축및 강도, 경도가 원자재의 30배가 되는 소재를 개발했다. 이 특수목재는 강철보다 인장강도가 센 특이한 신소재.

특수목재는 마이크로파의 전자기파를 목재에 가해 목재의 70% 이상을 차지하는 수분을 제거, 자체 균형을 깨뜨리지 않고 압축하는 방법으로 만들어진다.

이 제조방법은 전기장내 있는 물질이 분극(Polarization)현상을 일으키는데 착안, 마이크로파의 전기장을 걸어 물을 회전에너지와 마찰열 에너지로 바꿔 물을 분자로 기화시켜 셀룰로즈 관을 통해 완전히 제거시키는 공정과정을 거친다. 이같은 방법의 수분제거때문에 특수목재는 일반목재의 단점인 휨, 갈라짐 현상이 없으면서도 가벼운 신소재가 될 수 있다.

천연소재인 목재에 화학적 변화를 주지 않고 물리적인 변화만으로 고강도, 비변형, 고탄성의 재질을 얻을 수 있게 된 것이다. 이러한 특성 때문에 특수목재는 항공기, 자동차, 선박, 건축자재뿐만 아니라 전기적으로도 거의 완벽한 무정전 부도체(不導體)를 만들 수 있는 획기적인 신소재로 평가받고 있다.

독일 벤츠 등 세계적인 자동차회사에서도 이 교수가 개발한 특수목재를 활용한 자동차부품개발연구가 한창 진행중이다. 일본의 한 폐기물처리업체는 이 교수의 개발가치를 높이 평가, 연구센터 설립을 제안해 놓고 있는 상태다. 이 교수의 고강도 압축목재는 지난 해 8월 미국 발명특허를 획득했다.

이 교수가 지난 97년 개발한 복합섬유 제조장치도 학계의 높은 평가를 받고 있다. 이 교수의 복합섬유 제조장치는 실 가닥 사이를 늘려 확장된 실가닥사이 면, 비단 등 단섬유를 넣어 복합섬유 제조가 가능토록 한 장치. 이탈리아, 일본, 미국 등도 실가닥 사이를 늘리는 연구에 실패한 바 있다. 현재 선진국 기술결과로는 실가닥 사이를 불과 2∼3cm 확장하는 수준에 머물고 있다. 이 교수는 가속기를 활용, 폴리에스테르 실가닥이 발하는 정전 반발력을 이용해 실가닥사이를 선진국 개발기술보다 10배나 넓은 20cm 확장에 성공했다.

이 교수는 또 지난 2월 물막힘 현상을 자주 일으키는 도로변 등지의 맨홀뚜껑이 교통사고 유발요인이 된다는데 착안, 벌집구조형 조립식 맨홀뚜껑을 발명해 특허를 취득했다. 도로변에 설치된 직사각형 모양의 맨홀뚜껑은 물이 직사각면에 부딪혀 배수로에 흘러들지 않고 되돌아와 맨홀 부근을 맴도는 유체의 법칙때문에 결국 빗물이 도로에 넘쳐 교통흐름에 막대한 장애를 유발하게 된다. 이 교수는 빗물이 직사각면에 부딪혀 주변을 맴도는 현상을 해소하기위해 직사각면을 벌집구조인 정육각형으로 바꾸어 실험을 했다. 실험결과 정육각형은 물의 회전을 유도, 놀라운 효과를 발휘했다. 이 교수가 개발한 벌집구조 맨홀뚜껑은 기존 직사각면 맨홀뚜껑에 비해 하수구내 공기순환이 탁월하고 일조량 또한 높아 하수구 내부의 오염물질 발생요인을 억제시키고 제조공정 비용 또한 저렴해 많이 여러 분야에 활용될 것으로 보인다.

이 교수는 앞으로 마이크로 파를 이용, 피부손상을 주지않고 암세포 제거가 가능한 암치료기기 개발을 구상중이다. 또 핵폐기물에 특수 물질 등을 주입, 방사능 누출 없는 무공해 폐기방법을 개발하는 것도 연구과제이다.

고교시절 '퀴리부인 전기'를 읽고 과학자가 되기로 결심한 이 교수. 이 교수는 "몽상이 과학발전의 원동력"이라고 힘주어 말했다.

-柳承完기자