인공위성은 지구에 전파를 보내고 받는 통신을 위한 안테나를 갖고 있다. 인공위성의 안테나는 부피를 줄이기 위해 안테나 재료로 형상기억합금을 이용한다.
형상기억합금이란 말 그대로 '자신의 모습을 기억하는 금속'을 뜻한다. 일반적인 금속은 힘을 가하면 구부러지거나 부러진다. 스프링과 같이 바로 원래 상태로 돌아가기도 한다. 하지만 특정한 금속을 녹여 만든 형상기억합금은 정해진 온도(형상기억온도)가 되면 처음 만들었던 형태로 되돌아간다. 이러한 작용을 '형상기억효과'라 한다.
이런 원리를 이용하여 인공위성의 안테나는 지상에서 조립하고 로켓에 싣기 좋게 접은 뒤 싣는다. 접혔던 안테나는 우주 공간에서 태양열에 의해 온도가 올라가면 원래의 모양으로 펴진다.
그러나 형상을 기억하는 금속은 종류가 많지 않으며 형태를 바꾸는 작용이 거듭되면 성능이 떨어지는 문제가 있다. 이를 보완하기 위해 형상기억 플라스틱 등 다양한 연구가 진행 중이다. 형상기억합금은 여성용 속옷에도 사용된다. 형상기억합금을 이용한 속옷은 세탁 등으로 형태가 변하더라도 인체에 닿아 일정한 형상기억온도가 되면 사람의 몸에 맞도록 원래대로 되돌아간다.
형상기억합금이 원래의 모양으로 되돌아 갈 때는 강한 힘이 발생하는데 이를 이용해 파이프의 이음매라든지 치아 교정틀 등에도 사용되고 있다.
□ 탐구응용 퀴즈
1. 형상기억합금이 인체에 사용될 수 있는 방법을 더 생각해보자?
2. 형상기억온도보다 높은 온도에서 변형을 시키면 어떻게 될까?
□ 1번 답 : 형상기억합금을 안경테에 사용하면 구부러졌다가도 착용하면 원래의 모습으로 돌아가 편하게 사용할 수 있다.
□ 2번 답 : 형상기억온도 이상에서 변형을 주면 스프링과 같이 바로 원래의 상태로 되돌아온다.
/ 전관수(국립중앙과학관 이공학전시연구팀장)
소년조선일보ㆍ국립중앙과학관 공동제공
