돌 같은 무생물이 상처를 스스로 치유한다면 믿어지나요? 일반적으로 금속은 한번 부러지면 파손된 상태가 유지된다고 알려져 있습니다. 그러나 최근 과학 연구는 항상 그렇지 않다고 주장합니다. 일부 금속이 자연적으로 상처를 수선하는 장면을 포착했기 때문입니다. 

샌디아 국립연구소와 텍사스 A&M 대학 연구진은 최근 네이처(Nature)에 구리와 백금이 자가 치유를 했다고 밝혔습니다. 라이브 사이언스가 21일(현지시간) 게재한 기사에 따르면 재료 공학자들은 나노 수준으로 관찰하던 금속에서 이색적인 현상을 우연히 목격했습니다.

당시에 과학자들은 미세한 백금과 구리 표본을 관찰하고 있었습니다. 외부 힘으로 변형되는 물체 내부에 생기는 저항인 응력을 조사하기 위해서였습니다. 투과전자 현미경(TEM)으로 초당 200회에 달하는 자극을 주었습니다. 압력은 모기 다리가 걷는 정도였지만 시간이 지나면서 작은 균열이 생겼습니다.

이런 틈새는 현실 세계에서 자주 발행합니다. 브래드 보이스 샌디아 국립연구소 재료 공학자는 "전자 장치 속 납땜 접합부부터 자동차 엔진, 우리가 건너는 다리까지 주기적으로 받는 압력으로 인해 예측할 수 없는 장애가 나타나고 결국 균열과 파손으로 이어지는 경우가 많다"며 "고장이 난다면 교체 비용과 시간 손실, 때로는 부상과 인명피해까지 감수해야 한다"고 강조했습니다.

연구진이 흠집을 낸 지 40분 만에 백금과 구리에서 금이 간 흔적이 사라졌습니다.

보이스는 "금속 균열이 작아지지 않고 커지기만 할 것으로 예상했다"며 "틈새가 자라나는 과정을 설명하는 이론도 이런 치유 현상은 고려하고 있지 않다"고 말했습니다.

마이클 뎀코비츠 텍사스A&M 대학교 교수는 과거 MIT 재료 공학 교수로 재직할 당시 금속의 자가 치유를 이론적으로 주장했습니다. 2013년 컴퓨터 모의실험에서 특정 조건 아래에서 금속이 균열을 치유할 수 있다고 밝혔습니다. 그는 벌어진 틈이 다시 합쳐지는 이유로 냉간 용접 현상(Cold welding)을 지목했습니다. 금속 균열 사이가 열이 미약하거나 없는 상태에서 붙는 접합입니다.

이번 시험은 진공 상태에서 진행되었습니다. 연구진은 후속 연구로 평범한 대기 상태에서 금속 냉간 용접이 가능한지 알아볼 예정입니다. 뎀코비츠는 이번 발견을 "적절한 환경이라면 물질은 우리가 상상하지 못한 일을 벌일 수 있다"고 결론지었습니다.

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 Andrew Paul 기자 & 육지훈 기자