원리는 간단하다. 4나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터) 두께의 미세한 금 박막은 햇빛에 있는 적외선만 선택적으로 흡수해 표면을 가열하고 최대 섭씨 8도까지 온도를 높인다. 흐린 날에도 3~4도 증가한다는 결과를 얻었다. 적외선은 가시광선보다 파장이 긴 전자기파로 주로 열을 전달하는 특징을 가지고 있다. 금 박막으로 열을 높이는 것은 마치 렌즈에 열선이 있는 것처럼 만드는 것이다. 게다가 열선이 전기가 필요하다면 금 박막은 햇빛만 있으면 된다는 엄청난 장점이 있다. 탄소중립 시대에 걸맞은 친환경 해결책인 셈이다.

 

금이라 너무 비싸서 상용화하기 어렵지 않을까? 연구팀은 금이 나노미터 단위의 초박막이기 때문에 실제로는 금이 매우 적게 들어가 “20센트(250원 정도)” 정도만 추가하면 될 것이라고 자신했다. 가격이 저렴해 안경 이외에도 자동차 유리, 건물 창문에도 두루두루 쓰일 수 있다.

 

금 박막의 내구성도 높였다. 렌즈에 금 박막만 단독으로 입히지 않고, 절연 물질인 산화티타늄층 사이에 삽입하는 형태를 취했다. 산화티타늄은 금 박막이 마모되거나 빠지는 것을 막는 마감재 역할을 할 뿐만 아니라 가열 효과를 높이는 작용을 한다. 

 

금 박막을 이용한 김 서림 방지는 기존의 김 서림 스프레이가 가진 단점을 모두 해결한다. 먼지가 달라붙지도 않고, 시간이 지나 친수성 막이 없어지거나 더러워져 지속해서 뿌려야 하는 번거로움이 없다.

사진4. 안경에서 금박 코팅을 한 오른쪽은 수증기 응결이 차단돼 투명하다. '햇빛이 드는 낮' 한정이라는 한계가 있지만 말이다. (출처: 스위스 취리히연방공대 홈페이지)

 

단점이 없는 것은 아니다. 금 박막이 기능하려면 적은 양의 햇빛이라도 필요하다. 연구팀은 저녁에도 활용할 수 있도록 효율을 높이는 추가 연구를 진행하겠다고 밝혔다. 앞으로 상용화가 되려면 더 많은 연구가 필요하겠지만, 이것만으로도 안경인들에게는 희소식이다. 마스크가 뉴 노멀이 된 시대에 안경인을 위한 더 많은 과학 연구가 이뤄지기를 바란다.

 

                                                                                           출처: 과학의 향기      글: 권오현 과학칼럼니스트/ 일러스트: 이명헌 작가