왼쪽부터 서울대 기계공학부 홍주영 박사과정생, 김민준 석사과정생, 박성준 박사과정생, 김호영 교수

서울대학교 공과대학은 기계공학부 김호영 교수 연구팀(김호영 교수, 홍주영·김민준·박성준 연구원)이 지난 3월 미국물리학회(APS)가 주관하는 ‘Gallery of Soft Matter’ 상을 수상했다고 밝혔다.

미국물리학회의 연성물질 분과(Division of Soft Matter)에서 열린 ‘Gallery of Soft Matter’ 대회는 연성물질 시스템이 보여주는 미적 아름다움과 흥미로운 물리 현상을 시각적으로 담아내어, 연구자뿐 아니라 일반 대중에게도 쉽고 친숙하게 전달하기 위해 마련된 이미지·영상 공모전이다.

출품작은 일반 학술 포스터보다 대중성과 전달력을 더욱 강조하는 것이 특징이며, 시각적 완성도와 과학적 흥미도를 기준으로 심사받는다. 그중 수상작은 그 우수성을 인정받아 국제 학술지 ‘피지컬 리뷰 E(Physical Review E)’에 실리며, 그간 스탠포드대(Stanford University) 공대, 브라운대(Brown University) 공대, 취리히 연방 공과대학(ETH Zürich) 등 미국과 유럽의 유수 대학에서 수상작을 홍보해 온 바 있다. 아울러 수상팀은 이듬해 열리는 APS 연례학술대회에서 초청 강연을 진행한다.

김호영 교수팀의 이번 수상작은 물 표면을 가득 덮은 씨앗의 뗏목이 물을 머금어 팽창하면서 주름이 지는 현상을 예술적 감각으로 담아낸 연구 결과다. 연구팀은 바질 씨앗과 같은 흡수 팽창성 입자로 만들어진 뗏목이 벽으로 둘러싸인 상태에서 물을 머금어 팽창하면 뗏목이 구부러지며 주름이 지는 현상을 발견하고 가시화했다. 이는 뇌에 주름이 생기고 빈 콜라캔을 압축하면 좌굴(buckling)되는 현상과 동일한 원리이다.

기존에는 고체 박판의 주름 및 좌굴 현상이 주로 연구됐으나, 이번 수상작은 입자로 이뤄진 뗏목과 액체 계면이라는 새로운 시스템에서 주름 패턴을 발견했다는 점에서 그 창의성을 인정받았다. 또한 액체 또는 연성물질(soft matter) 계면에서 다양한 판들이 성장하면서 생기는 불안정성을 보다 직관적으로 시각화하는 모델 시스템으로서도 중요한 의미를 갖는다.

김호영 교수는 “이번 성과는 연성물질 연구가 지닌 과학적 깊이뿐 아니라 시각적 매력과 대중과의 소통 가능성도 함께 보여준 사례”라며 “뇌 발달의 물리적 원리와 습한 환경에서 세균막의 성장 과정을 이해하는 데에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다”고 밝혔다.

김호영 교수팀은 현재 입자성 연성 계면에서의 자기조직화 메커니즘을 정밀하게 규명하는 연구를 수행 중이며, 내년 열리는 미국물리학회의 초청 강연에서 이번 연구 내용을 소개할 예정이다.