The Science Times

앞이 캄캄하여 아무 것도 보이지 않을 때, ‘칠흑(漆黑)같이 어두운 밤이다’라는 표현을 쓴다. 칠흑이란 옻칠처럼 짙고 검은 색을 말하는데, 최근 이 보다도 훨씬 검은 ‘세상에서 가장 검은 색’이 등장하여 과학계의 관심이 모아지고 있다. 바로 ‘밴타블랙(Vantablack)’이다.

밴타블랙은 현존하는 가장 검은색 물질이다 ⓒ SurreyNanoSystems

첨단 생산기술 전문 매체인 ‘매뉴팩쳐링넷'(Manufacturing.net)은 빛을 거의 완벽하게 흡수하여 우주의 블랙홀만큼이나 검게 보이는 ‘밴타블랙’이라는 신물질이 주목을 끌고 있다고 보도하면서, 앞으로 우주관측 및 국방 분야에서 유용하게 사용될 것으로 보인다고 전망했다. (관련 기사 링크)

현존하는 가장 검은 색인 밴타블랙

밴타블랙은 영국의 나노테크 전문기업인 서리나노시스템즈(Surrey NanoSystems)가 개발한 물질이다. 탄소나노튜브를 제조하는 저온 공정을 통해 만들어진 이 물질은, 현존하는 색들 중 가장 검은 것으로 밝혀졌다. 탄소나노튜브는 머리카락 1만분의 1 크기에 불과한 작은 물질이다.

얼마나 검기에 세상에서 가장 검은 색이라고 할까? 밴타블랙의 가시광선 흡수율은 99.96%인 것으로 측정되었는데, 보통 검은색의 흡수율이 95∼98% 정도인 것을 감안하면 밴타블랙의 색도가 얼마나 검은지를 짐작할 수 있다.

이론적인 설명이 피부에 잘 와닿지 않을 때는, 아래의 사진을 참조하면 어느 정도 궁금증을 해소할 수 있다. 런던의 과학박물관에 전시된 2개의 얼굴 조각상인데, 밴타블랙이 칠해져 있는 한 쪽 조각상은 굴곡이 있음에도 불구하고 마치 평면처럼 보인다는 것을 알 수 있다.

밴타블랙으로 코팅된 조각상은 평면처럼 보인다 ⓒ SurreyNanoSystems

사람의 눈은 빛의 반사에 의해 물체의 요철을 구분한다. 반사율이 높은 밝은 색일수록 요철을 확연하게 구분할 수 있는 반면에, 반사율이 낮은 어두운 색일수록 요철을 구분하기가 쉽지 않다. 따라서 어떤 물체에 완벽한 검은 색이 칠해져 있다면, 그 물건에 요철이 있다 하더라도 평면처럼 보이게 될 것이다.

서리나노시스템즈의 최고기술책임자(CTO)인 벤 젠슨(Ben Jensen)은 “밴타블랙의 색이 얼마나 검은지, 구겨진 은박지도 밴타블랙이 칠해지면 질감이 전혀 느껴지지 않을 정도”라고 전하며 “이 같은 현상은 기계도 마찬가지여서, 흡수하는 빛의 스펙트럼을 계측하는 분광기(spectrometer)로도 측정할 수 없다”라고 소개했다.

그는 “밴타블랙이 눈에 보이는 가시광선뿐 아니라 적외선 영역까지 흡수하기 때문에 이 같은 현상이 발생한다”라고 설명하며 “레이저포인터의 빛마저 밴타블랙을 만나면 사라질 정도로, 이 초미세 탄소 구조체는 거의 모든 빛을 빨아들인다”라고 덧붙였다.

의류 제작에 활용될 가능성을 묻는 질문에 대해 젠슨 이사는 “만일 밴타블랙으로 옷을 만들게 되면 레이스 부분이나 실밥처럼 눈에 띌 만한 특징까지 모두 보이지 않게 될 것”이라고 예상하며 “드레스를 입은 사람의 머리와 손발이 마치 검은 구멍에서 나온 것처럼 기괴하게 보일 수도 있다”라고 답변했다.

우주관측 및 군사위성 등에 활용

과학계가 밴타블랙의 탄생에 관심을 기울이는 이유는 그 용도가 실로 무궁무진하기 때문이다. 우선 천체 관측을 하는 망원경에 적용되면, 지금까지 해결하지 못했던 난반사 문제를 일거에 해결할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

멀리 떨어진 별을 관측할 때 가장 큰 장애물은 주변 빛에 의한 난반사다. 이런 문제를 해결하기 위해 망원경 내부에 검은색을 칠하여 불필요한 빛을 흡수하는 조치를 취했지만 한계가 있었다.

난반사에 따른 빛의 반사율이 국내 망원경은 7% 정도이고, 미 항공우주국(NASA)의 망원경도 1% 수준에 머무르고 있다. 하지만 밴타블랙을 사용하면 반사율이 0.04% 정도로 줄일 수 있다는 것이 대다수 전문가들의 의견이다.

밴타블랙의 난반사 정도 측정 실험 ⓒ SurreyNanoSystems

우주관측 외에 밴타블랙의 활약이 기대되는 분야는 바로 군사무기를 개발하는 국방분야다. 군사전문가들은 첩보 위성의 표면을 밴타블랙으로 칠하면, 적의 눈에 띄지 않으면서 완벽한 첩보업무 수행을 할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

이 밖에도 밴타블랙은 높은 열전도율과 인장력을 갖추고 있다. 따라서 구리보다 7.5배에 이르는 효율로 열을 전달할 수 있고, 강철보다 10배나 높게 늘어날 수 있다.

젠슨 이사는 “밴타블랙의 이런 특성 덕에 실제로 발견할 수 없는 수준의 가스 입자 이탈을 방지하고, 먼지를 없애는 데에도 도움이 될 수 있다”라고 강조하며 “물론 부품 등을 코팅 처리하는 데에도 활용될 수 있을 것”이라고 기대했다.

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