[재미있는 화학 이야기] #2. 과학자들의 축구공 ‘풀러렌(Fullerene)’ 이야기 – LG 공식 블로그
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[재미있는 화학 이야기] #2. 과학자들의 축구공 ‘풀러렌(Fullerene)’ 이야기

작성일2017-05-30

요즘 축구의 열기가 뜨겁습니다. 삼삼오오 모인 사람들이 축구 얘기를 부쩍 많이 합니다. 바로 FIFA U-20 월드컵이 한국에서 열리고 있기 때문입니다.

FIFA U-20 월드컵 코리아 2017의 포스터사진
2002년 월드컵 때의 함성을 기억하시나요? 월드컵 4강 신화의 쾌거는 국민 모두에게 기쁨과 자신감을 안겨줌과 동시에 대한민국을 하나로 묶어준 역사적 사건이었습니다.

월드컵 이후 축구의 높은 인기와 더불어 누구나 집에 축구공 하나쯤은 필수템(?)으로 보관하고 계셨을 겁니다. 그로부터 15년이 지난 지금, 추억 속의 축구공을 다시 한번 만나보겠습니다.

노을이 지고있는 풍경앞에 네명의 남성이 축구를 열정적으로 하고있는 모습의 실루엣이 보인다.

누구나 박지성, 홍명보를 꿈꾸던 때가 있었다.

과학자들만 아는 축구공이 있다?

실제 축구공을 자세히 보신 분들이라면 오각형과 육각형의 패턴이 모여 이뤄져 있다는 사실을 아실 텐데요. 화학에도 축구공과 똑 닮은 물질이 있다는 사실을 알고 계셨나요?

바로 ‘풀러렌(Fullerene)’이라 불리는 탄소 동체가 그 주인공입니다. 일명 ‘과학자들의 축구공’이라고도 불리는 풀러렌은 1985년 발견되었습니다. 12개의 오각형과 20개의 육각형으로 이루어져 있으며, 오각형들은 완벽하게 육각형에게 둘러싸여 있습니다.

풀러렌의 모습. 실제 축구공 크기의 약 3억분의 1 밖에 안 되지만 모양은 빼닮았습니다.

실제 축구공 크기의 약 3억분의 1 밖에 안 되지만 모양은 빼닮았습니다.

풀러렌이라는 이름은 미국의 건축가인 ‘벅민스터 풀러(Buckminster Fuller)’의 이름에서 따왔는데요. 이 건축가가 만든 축구공 모양의 건축물과 풀러렌의 구조가 꼭 닮아있기 때문입니다.

미래가 기대되는 차세대 나노 물질, 풀러렌

사실 풀러렌, 흑연, 그리고 다이아몬드는 모두 동일한 물질로 이루어져 있습니다. 바로 탄소입니다. 

모두 같은 탄소지만 탄소들이 어떻게 배열되어 있느냐에 따라 다른 물질이 됩니다. (이처럼 동일한 원소로 구성되어 있지만 원자의 배열, 즉 구조가 달라 성질이 달라지는 것을 ‘동소체’라 합니다.)

“같은 탄소인데 누구는 다이아몬드가 되고 누구는 풀러렌이 되다니… 가혹한 현실 아닐까?”, 라고 생각하시는 분 있으신가요? 풀러렌의 진가를 아시면 아마 생각이 달라지실 겁니다. :smile:

여러가지 탄소의 배열을 보여주고있다. a)다이아몬드, b)흑연, c)론스달라이트, d~f)풀러렌(C60, C540, C70), g)비결정성 탄소, h)탄소나노튜브의 모습

탄소로 이뤄졌지만 구조와 성질이 다른 물질들. a)다이아몬드, b)흑연, c)론스달라이트, d~f)풀러렌(C60, C540, C70), g)비결정성 탄소, h)탄소나노튜브. (이미지 출처: 위키피디아)

풀러렌은 원자 크기로 매우 작은 나노 물질 입니다. 물질을 구성하고 있는 탄소 원자끼리 강하게 결합하고 있어 다이아몬드를 능가하는 단단함을 가지고 있고 고온과 고압에도 견딜 수 있지요.

뿐만아니라 다른 물질과 어떻게 결합했는가에 따라 도체·반도체·초전도체의 기능을 하는 전기적 특성이 있고, 텅 비어있는 내부구조 덕분에 그 안에 약 성분을 넣어 인체 내 특정 기관으로 전달하는 것도 가능합니다. 활용범위도 참 다양하겠죠?

탄소가 축구공모양으로 결합된 모습

또 다른 재미있는 사실은, 풀러렌이 한 번 충전으로 24시간 사용 가능한  LG 노트북 ‘그램’의 탄생과도 관련 있다는 사실!

1991년 일본 전기회사(NEC) 부설 연구소의 연구원인 ‘수미오 이지마(Sumio lijima)’는 축구공 모양의 풀러렌 제조 중 우연하게 흑연 끝부분에 형성된 작은 탄소 덩어리를 발견하였습니다. 이것이 바로 노트북 ‘그램’의 배터리에 사용된 소재이자, 차세대 나노물질로 각광받는 탄소나노튜브(CNT)의 첫 발견이었습니다.

아무리 차고 굴려도 끄떡없는 축구공처럼, 풀러렌은 매우 안정된 구조를 가지고 있으며, 차세대 나노 물질로 기대를 받고 있습니다. 오늘도 수많은 연구진들은 배터리, 바이오, 초전도물질, 촉매, 컴퓨터 기억 소자, 우주항공 등의 다양한 분야에 풀러렌을 더 잘 이용할 수 있도록 다양한 연구를 이어가고 있습니다.

세계 대회에서 각국의 축구 선수들이 축구공으로 보여주고 있는 도전과 열정이 과학자들의 축구공에서도 계속 이어지기를 기대해봅니다. :smile:

축구공 모양의 구조물

백주열 프로필

LG 그룹, 나아가선 대한민국의 미래를 책임질 새로운 먹거리, 전기 자동차와 ESS용 전지를 연구하고 있습니다. 숨겨진 LG화학의 매력과 재미있는 화학이야기로 여러분을 찾아가겠습니다.

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