예상보다 크게 번졌어요.
물보다 4배 이상 무거운 티타늄으로 만든 구조물이 물 위에 떠올랐다.
더 놀라운 것은 금이 가고 일부가 부서진 뒤에도 가라앉지 않았다는 점으로, 앞으로 거친 바다에서 사용하는 부표와 센서 등에 활용될 가능성이 있다.
물에 뜨는 티타늄 샘플을 들고 있는 조던 노로냐 박사.
무거운 티타늄을 물에 띄웠다
호주 RMIT대학교 연구진은 3D 프린터로 티타늄 합금을 작은 뼈대들이 연결된 그물 모양으로 만들었다.
티타늄 자체는 매우 강하고 바닷물에도 잘 견디지만 물보다 훨씬 무거워 보통 가라앉는다.
연구진은 티타늄 뼈대의 속을 비운 뒤 그 안에 가벼운 폴리우레탄 거품을 채웠다.
쉽게 말해 아주 가느다란 ‘티타늄 빨대’ 안을 작은 공기방울이 가득한 거품으로 채운 셈이다.
티타늄은 구조물을 튼튼하게 만들고, 내부의 거품은 물이 들어오는 것을 막으면서 전체를 가볍게 만든다.
거품을 넣어도 무게는 약 6~7% 증가하는 데 그쳤고 강도에도 큰 변화가 없었다.
금이 가고 부서져도 가라앉지 않았다
연구진이 여러 구조물을 두 달 넘게 물속에서 시험하자 거품을 넣지 않은 것은 물이 내부로 들어가 모두 가라앉았다.
반면 충분히 가볍게 설계한 거품 충전 티타늄은 물 위에 떴다.
연구진은 10mm 크기의 셀이 4 x 4 x 4 배열로 이루어진 단순 입방 격자 구조를 Ti-6Al-4V 합금으로 제작했다.
연구진은 일부러 떠 있는 티타늄을 눌러 부수는 실험도 했다. 연결 부위가 깨지고 금이 퍼져 한 층 전체가 부서진 뒤에도 구조물은 계속 물에 떴다.
심하게 찌그러져 부피가 크게 줄어든 뒤에야 가라앉았다.
[사진=Sara Tan, RMIT]
비밀은 티타늄 속의 거품에 있다.
단순히 속이 빈 구조라면 한 곳에 금이 생겨도 물이 내부 전체로 퍼질 수 있지만, 거품은 수많은 작은 공간으로 나뉘어 있어 한 부분이 손상돼도 물이 쉽게 퍼지지 못한다.
실제 바닷물에 2주 동안 넣어둔 실험에서도 계속 떠 있었고 질량은 0.15%만 줄었으며 강도 감소도 1% 미만이었다.
연구진은 높이 10㎝의 작은 부표까지 만들어 자연 바닷물에서 띄우는 데 성공했다.
앞으로 더 큰 구조물과 오랜 기간의 바다·심해 실험이 필요하다.
하지만 충분한 내구성이 확인된다면 강하면서도 잘 가라앉지 않는 부표와 해양 센서, 해상 시설 등에 활용될 가능성이 있다.
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출처: New Atlas
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