전기 통하는 고무, 어디에 쓸까?

[심재율의 과학자 이야기] 우삼용 표준과학연구원 박사

“30년 가까이 연구하니까 이제 내 연구가 보여요.”

한국표준과학연구원의 우삼용 박사는 요즘 들어 그의 연구 인생에 새로운 이정표가 될 두 번째 연구 과제에 푹 재미를 들였다. 그는 전기가 통하는 고무를 만들었다. 특허는 냈지만, 고무에 무엇을 입혀서 전기를 통하게 됐는지는 물론 비밀이다.

고무에서 과연 전기가 통하는지 그게 과학적으로 가능한지 의문을 던질지도 모른다. 아니면 전기가 통하는 고무가 무슨 소용이 있느냐고 할지 모른다. 그러나 쓸모는 매우 많다. 수시로 기업에서 여러 사람들이 다양한 방법으로 적용하려고 그의 연구실을 방문한다.

자신이 개발한 전기통하는 고무를 설명하는 우삼용 박사 ⓒ 심재율 / ScienceTimes

자신이 개발한 전기통하는 고무를 설명하는 우삼용 박사 ⓒ 심재율 / ScienceTimes

전기가 통하는 고무라고 해서 고무의 성질이 없어진 것은 아니다. 그 고무를 세게 누르면 전기가 통하는 양이 더 많아지고 살살 누르면 전기가 조금 통한다. 고무를 길게 자른 뒤 전선을 연결하면 그 기다란 고무 전체가 스위치 역할을 한다. 고무에 무엇을 첨가해서 전기가 통하는 이상한 고무가 됐는지는 연구 비밀이므로 일단 제쳐두기로 하자.

고무를 눌러서 저항값을 변화시켜 통하는 전류의 양을 변화시키는 기본 출발점은 압력이다. 압력 중에서도 표면에 작용하는 압력을 다루는 표면 압력이라는 새로운 분야이다.

그는 한국표준과학연구원에서 30년 가까이 근무하면서 국가가 필요로 하는 과제를 연구하는데 온 청춘을 바쳤다. 그가 맡은 분야는 압력표준 연구이다. 국가압력표준기를 개발해서 일본 과학자에게 귀띔도 해줬다. 표준과학연구원은 우리나라의 표준을 가장 최전선에서 지키는 기관이다. 그가 맡은 분야는 압력과 진공을 다루는 것이었다.

“우리는 세상을 압력으로 본다”

우 박사에게는 모든 것이 다 압력이다. 비행기는 날개 윗 부분의 압력과 날개 아랫부분의 압력 차이를 이용해서 날아가므로, 압력으로 해석해야 한다. 건강검진을 할 때 가장 기본적인 항목인 혈압(血壓)은 말 그대로 피의 압력을 재는 일이다. 눈의 건강을 점검할 때는 안압(眼壓)을 측정하니 이 역시 압력이 중요하다.

그런데 압력은 흐름을 만든다. 심장에서 밀어내는 압력에 의해 피는 우리 몸을 순환한다. 그러므로 우 박사가 보기에 압력은 우리 일상생활 도처에 깔려있다.

이렇게 일생을 압력과 씨름하다 보니 갈증이 생겼다. 어떤 물체의 표면에 작용하는 표면압(surface pressure)를 재고 싶은 욕망이었다. 손가락으로 어떤 물체를 지그시 눌렀을 때 그 압력의 변화를 재고 싶다는 그 욕망은 일생을 압력을 가지고 연구한 과학자의 매우 순수하고 당연한 호기심이었을 것이다.

그렇지만 이 표면 압력을 재고 싶다는 욕구는 쉽사리 해결되지 않았다. 표면압력을 재는데 필요한 재료를 구할 수 없었다. 한 15년 전 쯤 일본에서 표면압력을 측정하는 계측기를 만드는데 필요한 재료가 나왔다는 소식이 나왔다. 너무나 반가운 마음에 주문을 넣었지만, 팔지 않겠다고 거절하는 답변을 받았다. 아마도 판매를 할 만큼 개발이 되지 않았을 것으로 우 박사는 추정했다.

현대자동차나 대한한공이나 그 밖의 여러 기업에서 무게를 측정하려고 사용하는 다양한 저울이 과연 정확한지 아닌지를 점검하려면, 모두 표준과학연구원의 도움을 받아야 한다. 표준과학연구원이 가지고 있는 국가표준과 비교해서 일정한 오차 범위 안에 들어야만 사용이 가능하기 때문이다.

우 박사는 십년 전 손으로 누르는 압력의 변화에 따라 측정값이 달라지는 장치는 없을까를 고민했다. 예를 들어 형광등 스위치는 올리면 전기가 들어오고 내리면 나간다. 이렇게 ON이나 OFF로만 작용하는 것 말고 세게 누르면 빛이 많이 통하고 약하게 누르면 전기가 조금만 통하는 그런 장치를 개발하고 싶었다.

그렇다고 이 과제를 국가 연구과제로 내놓을 수는 없었다. 일단 자신이 맡은 표준 업무에 충실해야 했다. 압력의 세기에 따라 전기가 흐르는 양을 조절하는 그런 물질을 만든다고 하면 연구 심의를 통과할 것 같지도 않았다.

국가표준 말고, 이제 내 연구가 하고 싶다

그러나 우 박사에게도 기회가 왔다. 연구원에서 본부장이라는 관리 직책도 지나고, 사업화 단장을 맡으면서 일상적인 표준 업무에서 조금은 자유로워진 것이다. 2,3년전부터 우 박사는 예전에 관심을 기울였던 그 과제를 다시 하고 싶은 생각에 새로운 재료 개발에 몰두했다. 그래서 마침내 전기가 통하는 고무를 만드는데 성공했다.

“지금까지는 국가를 위한 표준연구를 했지만, 이제는 기업과 사회를 위한 응용연구를 하고 싶다”고 우 박사는 말했다.

진짜 연구는 아마 이제부터일지 모른다. 국가 표준 연구는 정해진 목표가 뚜렷하다. 누군가는 분명히 그리고 반드시 해야 하는 공익적 성격의 중요한 일이지만, 직접적으로 기업의 이익 창출에 이바지하는 일은 아니다.

사용하기 간편한 중력측정기. 우 박사가 처음 개발해서 일본 동료에게도 전수했다. ⓒ 심재율 / ScienceTimes

사용하기 간편한 중력측정기. 우 박사가 처음 개발해 일본 과학자에게도 전수했다. ⓒ 심재율 / ScienceTimes

지금은 다르다. 압력의 세기에 따라 통하는 전기의 양이 달라지는 이 간단한 압력의 작용을 가지고 응용할 분야가 엄청나게 많다. 예를 들어 지금은 식당에서 벨을 누르면 그저 “딩동”하고 똑같은 소리가 난다. 압력의 차이에 의해 흐르는 전류가 달라지면, 세게 누를 때 나는 소리와 살살 누를 때 나는 소리가 다르게 할 수 있다.

방범창에 이 민감한 고무를 깔아 보안장치에 연결하면, 누군가 나쁜 의도를 가지고 창문에 손을 대는 순간, 바로 경보장치가 가동하게 할 수 있다. 지금도 이런 장치는 나와 있지만, 기울기나 진동을 이용하는 장치를 활용한 것이라 바람이 불거나 하면 작은 충격에도 반응하는 등 오작동이 많이 나타나 고객들의 불만이 들어온다.

보통 스위치는 특정 부분을 눌러야 작동하지만, 전기가 통하는 고무로 만들면 그런 제약도 사라진다. 고무를 길게 잘라서 얇게 호떡 같이 늘어놓으면 어느 부분을 건드려도 전류가 통해서 소리가 난다. 그것도 누르는 압력의 차이에 따라 다르게.

우 박사는 “이제 정말 내 연구가 시작된 것 같다”고 말하지만, 주변 환경은 그렇게 쉽지 않다. 출연연구원 박사들의 정년은 61세로 낮아졌다. 예전에는 교수들 정년처럼 65세였지만, IMF를 지나면서 나라에서 어려운 시기를 넘기자며 61세로 낮춰놓았다. 그러나 지금은 어느 분야든지 정년 연장 여론이 점점 높아지고 있다. 수명은 급격이 늘어나서 60이면 아직 한참인데, 이래저래 우 박사에게 제 2의 연구인생은 도전과 긴장으로 가득하다.

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