얼음 성장 촉진해 사라지는 빙하 다시 얼릴 수 있을까?

고려대-연세대 연구진, 얼음 성장 촉진 및 억제 동시 조절 기술 개발

얼음 성장을 촉진하거나 억제하는 기술이 개발됐다. 기후변화로 녹고 있는 빙하를 다시 얼리는데 활용될 수도 있으리란 기대다.

고려대학교(총장 정진택)는 화공생명공학과 안동준 교수와 연세대 화학과 김병수 교수 연구팀이 얼음 성장의 촉진과 억제를 조절하는 새로운 개념을 제시했다고 2일 밝혔다. 이를 구현한 결빙제어 소재도 개발했다.

이 연구는 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 실렸다.

새로운 개념이 적용된 소재의 결빙제어 성능 결과. 결빙제어 고분자의 형태와 농도에 따라 얼음 성장과 재결정화 현상이 촉진되거나 억제됨. 표면 작용기가 얼음 표면과 결합과 해리가 시공간에서 반복될 경우 얼음 성장이 촉진됨. (자료=고려대)

결빙제어 소재는 냉해동 과정에서 얼음의 변이로 생체시료가 손상되는 것을 막기 위한 동결보존제로 주로 쓰인다. 기존 연구는 얼음 성장을 최소화하는데 초점을 두고 있었으며, 결빙을 촉진할 수도 있는 소재에 대한 연구는 없었다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 3차원 구조가 정교하게 제어된 생체적합 고분자를 활용, 얼음 형성의 촉진과 억제를 조절하는 결빙제어 소재를 개발했다. 이 소재의 농도를 조절, 얼음 성장 속도를 최대 3배 빠르게 하거나 절반 이하 수순으로 늦출 수 있었다. 분자동역학 시뮬레이션으로 분석한 결과, 친수성 고분자의 표면 작용기가 얼음 표면과 결합과 해리를 반복하면 얼음 성장이 촉진되는 현상을 새로 발견했다.

앞으로 극지방의 빙하가 녹는 것을 방지하고 오히려 형성을 촉진해 지구온난화 대응 기술로 발전할 수 있을 것으로 연구팀은 기대했다. 또 결빙으로 암세포를 사멸시키는 동결치료법과 생체시료가 얼음으로부터 받는 피해를 최소화하는 동결보존 등에 다양하게 응용될 수 있다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단이 지원하는 미래소재디스커버리 사업과 중견연구사업으로 수행됐다.