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오늘 우리는 이상한 물질에 관해 얘기할거에요.
우주에서, 로보트에서 또 여러분 입속에 쓰는 물질이죠.
저는 형상 기억 합금을 얘기하는 겁니다.
이름이 말하는 대로,
서로 다른 형상을 기억하는 금속이죠.
이들 금속이 어떻게 작용하는지 알려면,
원자와 구성에 관해 설명해야 합니다.
먼저 원자에 대해 얘기해보죠.
원자는 물질의 아주 작은 요소로서 눈으로는 볼 수 없어요.
하지만 여러분이 앉아 있는 의자에서 부터 휴대전화에 이르기까지
세상에 있는 모든 물건을 구성하고 있어요.
원자는 깜짝 놀랄 만한 행동도 합니다.
거기에 관해선 좀 있다 얘기할게요.
그럼, 원자는 얼마나 클까요?
어, 머리에서 머리카락 한 올을 뽑는다고 상상해보세요.
그 한 올을 막대처럼 10만 번 깎아냅니다.
그렇게 깎아낸 부스러기 가운데 하나가 원자의 너비가 되겠죠.
원자는 그렇게 작습니다.
이제 원자와 구성에 관해 얘기해봐요.
여러분이 모를 수도 있는데, 원자는 스스로 배열합니다.
사람들이 스스로 배열하는 것과 비슷합니다.
때로는 한 줄로 앉습니다.
우리가 버스나 비행기에서 앉는 것처럼 말이죠.
그런 자리 배치를 상이라고 부릅니다.
어떤 때는 엇갈리게 앉아요.
영화관이나 경기장에 있는 자리처럼요.
이것은 또 다른 상입니다.
원자가 한 자리에서 다른 자리로 옮기는 것을
상변화라고 부릅니다.
상변화는 우리 주변에서도 볼 수 있어요.
여러분은 물의 상변화에 관해 이미 알고 있어요.
고체, 액체 그리고 기체.
다른 많은 물질들도 물처럼 여러가지 상을 갖고 있어요.
그들 일부는 몇 가지 고체 상을 가집니다.
좋아요. 앞서 말했던 형상 기억 합금으로 돌아가보죠.
금속이 다른 형상을 기억한다고 말할 때는
우리가 정말 얘기하려는 바는 원자의 자리 배열을
금속이 기억한다는 거죠. 원자가 배열을 달리 하면,
금속은 형태가 달라집니다.
상변화가 일어나는 것을 봅시다.
여기 니켈과 티타늄으로 만든 금속선이 있어요.
이 금속선은 형상 기억 합금이고,
이제부터 이 금속선을 다른 모양으로 바꿔 볼게요.
라이터에서 나온 열을 써서 말이죠.
이걸 보세요.
이 선을 제 손가락에 감아요.
그 다음에 열을 가합니다.
놀랍죠!
금속선에 열을 가하면 직선으로 돌아갑니다.
다시 해볼까요.
선을 손가락에 감은 뒤 열을 가합니다.
예, 여전히 놀랍군요.
놀라울 뿐 아니라, 기이하죠.
금속은 보통 그렇게 하지 않으니까요.
여기 종이 클립이 있는데, 열을 가해도 아무일도 안 일어나요.
우리가 여기서 보는 건 형상 기억 합금이 열을 받으면 상변화가 일어나는 거죠.
선이 차가워지면 원자들은 앞서 얘기했던
영화관 자리처럼 엇갈리게 배열합니다.
우리는 이걸 단사정계열 배열이라 부르고,
과학자들은 이 상태를 마르텐사이트(martinsite)라 부르죠.
선을 따뜻하게 만들면,
원자들은 비행기의 자리처럼 배열합니다.
이것은 입체 배열입니다.
과학자들은 이 상태를 오스테나이트라 부릅니다.
열을 가하면 원자들은 매끄럽게 자리를 바꾸고,
이런 일을 영원히 계속할 겁니다.
원자들은 지치지 않고 행진하는 악단원처럼 조율된 움직임을 보입니다.
원자 하나하나가 자리를 조금 옮길 뿐인데
다 합하면 아주 다른 모양을 만들어내죠.
정말 멋지죠. 그런데 우리는 이런 물질을 어디에 쓸까요?
글쎄요, 여러분이 오늘밤 하늘을 바라보면,
형상 기억 합금이 화성에서 일하고 있을 거에요.
화성탐사선에서 패널을 움직이는데 형상 기억 합금을 씁니다.
그래서 화성의 환경을 연구할 수 있죠.
금속이 따뜻해지면 직선으로 펴지듯이,
전기로 열을 가하면 패널을 감싸고 있는 금속이 움직이겠죠.
형상 기억 합금에 열을 가하지 않으면,
패널은 반대쪽에 있는 용수철 때문에 제자리로 돌아갈 거에요.
지구에서는 막힌 동맥을 여는데 형상 기억 합금을 씁니다.
접을 수 있는 작은 용수철같은 스텐트가
통로를 열게 만들죠.
형상 기억 합금은 로보트를 움직이는데도 씁니다.
장난감 나비, 치아 교정기, 틈을 꼭 맞춰야 하는 경우처럼요.
형상 기억 철사는 브래지어에도 쓰입니다.
이제 여러분은 "빅토리아의 비밀"을 아시겠죠.
브래지어를 건조기에 탁 넣기만 하면, 매번 새 것처럼 될 거에요.
그래서 화성이든, 여러분 입속이든, 작은 원자 운동은
큰 변화를 일으킬 수 있고,
원자가 어떻게 움직이는지 알면
우리가 사는 세상을 더 나은 곳으로 만들 수 있는 물질을 만들 수 있어요.