서강대학교(총장 심종혁) 화학과 박준우 교수 연구팀이 소금을 첨가하면 점도 증가로 이동이 느려질 것으로 예상되던 물방울이 오히려 고체 표면 위에서 더 빠르게 이동하는 반직관적 현상을 관찰하고, 그 원리를 규명했다.

8일 서강대에 따르면 연구팀은 수 나노미터 두께의 절연층이 코팅된 전도성 표면 위에서 염이 포함된 물방울이 순수한 증류수보다 더 빠르게 이동한다는 사실을 실험으로 확인했다. 염을 포함한 물방울은 가속도가 75~85% 증가했고, 고체 표면과의 마찰력은 13~25% 감소했다.

일반적으로 액체의 점도가 높아지면 마찰이 증가해 이동 속도가 감소한다. 그러나 이번 실험에서는 고체-액체 계면에 축적된 이온과 반도체 내부 전자 사이의 상호작용으로 비평형 전기적 구동력이 형성되면서, 물방울 이동을 오히려 가속하는 효과가 나타난 것으로 분석됐다.

연구팀은 실험 결과와 이론 모델을 통해 이러한 이온-전자 상호작용이 계면 마찰을 능동적으로 제어할 수 있음을 입증했다. 이는 고체-액체 계면에서 마찰과 액적 이동이 단순한 물성 문제가 아니라 전기적 상호작용에 의해 조절될 수 있음을 처음으로 제시한 사례다.

이번 연구는 독일 막스플랑크 고분자연구소 소장인 Hans-Jürgen Butt 교수 연구팀과의 국제공동연구로 진행됐다. Butt 교수는 국제 콜로이드·계면과학회(IACIS) 회장을 역임한 계면 과학 분야의 권위자다.

연구에는 박준우 교수 연구실 석박사통합과정 신동호 대학원생과 막스플랑크 고분자연구소 Rutvik Lathia 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘Advanced Science’(인용지수 15.1)에 게재됐다. 이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구와 G-램프 사업의 지원을 받아 수행됐다.