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메탈릭 글래스에 대하여 |아쉬위니 바라툴라(Ashwini Bharathula)

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    강철과 플라스틱.
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    이 두 가지는 우리 기반 시설과
    기술에 필수적 물질입니다.
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    그리고 그것들은 상호보완적인
    강점과 약점을 가지고 있죠.
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    강철은 강하고 단단하지만
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    정교한 모양을 만들기는 어렵습니다.
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    반면에 플라스틱은 어떤
    형태로든 만들 수 있지만
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    약하고 무르죠.
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    그렇다면 만약 이런
    물질이 있으면 어떨까요?
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    강철만큼 강하고
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    플라스틱처럼 형태를
    만들기 쉬운 물질말이죠.
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    많은 과학자들과 기술자들은
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    최근 개발된 '메탈릭 글래스'에
    주목하고 있습니다.
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    앞서 말한 두 가지 특징과
    그 밖의 다른 장점을 갖고 있죠.
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    메탈릭 글래스는 보통의 금속들처럼
    반짝거리고 불투명합니다.
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    금속과 마찬가지로 열과 전기도 통하죠.
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    하지만 보통 금속들보다 훨씬 강합니다.
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    엄청난 힘에도 견디며
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    휘어지거나 흠집도 생기지 않죠.
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    아주 예리한 수술용 칼을 만들고
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    아주 튼튼한 전자제품 케이스
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    문의 경첩
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    나사
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    여러가지를 만들 수 있습니다.
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    메탈릭 글래스는 이 밖에도
    엄청난 능력을 가지고 있습니다.
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    탄성에너지를 저장하고
    방출하는 특징 덕분에
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    스포츠 용품으로도 안성맞춤입니다.
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    테니스 라켓
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    골프채
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    스키 같은 것들이죠.
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    부식도 일어나지 않고
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    거울같이 매끈한 면의 복잡한 형태를
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    단 한 번의 주조 과정으로
    만들 수 있습니다.
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    메탈릭 글래스는 상온에선 단단하지만
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    몇백 도를 넘어가는 온도에서는
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    아주 부드러워집니다
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    원하는 어떤 형태로든 만들 수 있죠.
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    다시 열을 식히면
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    원래 강도를 되찾습니다.
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    이런 놀라운 특성들은
    어디서 온 걸까요?
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    근본적으로 이런 특성들은
    특별한 원자 구조에 의한 겁니다.
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    대부분의 금속들은 고체처럼
    정렬된 원자 구조를 지닙니다.
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    현미경으로 원자를 확대해 보면
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    물질 전체에 걸쳐서 원자가
    규칙적이고 반복적인 패턴으로
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    깔끔하게 정렬되어 있죠.
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    얼음도 결정화 되어있고
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    다이아몬드와
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    소금도 그렇습니다.
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    이런 물질들을 가열해서 녹이면
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    원자는 자기 멋대로 움직일 겁니다.
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    하지만 다시 열을 식히면
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    원자들은 스스로 다시 정돈되어
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    다시 결정체를 이룹니다.
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    그런데 먄약에 녹아있는
    금속을 너무 빨리 식히면
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    원자들은 자기 원래
    자리를 찾지 못합니다.
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    그래서 금속이 고체가 되긴 해도
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    액체 같이 혼란스럽고 질서없는
    내부 구조를 갖게 되는 거죠.
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    그게 메탈릭 글래스입니다.
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    이 구조는 대부분의 금속이 갖는
    결정 경계 특성을 없앰으로써
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    장점을 갖게 해줍니다.
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    결정 경계는 금속들의 약점으로
    흠집이 잘 생기거나
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    부식되기 쉽죠.
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    최초의 메탈릭 글래스는 1960년에
    금과 실리콘으로 만들어졌습니다.
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    이때는 만들기가 쉽지 않았죠.
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    그 이유는 금속 원자들이
    너무 빨리 결정화되어서
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    과학자들은 합금을 엄청나게
    빨리 식혀야 했습니다.
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    초당 100만 켈빈온도로 식히기 위해
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    차가운 구리 접시에
    미세한 물방울을 쏘거나
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    야주 얇은 끈으로 가공했죠.
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    그 때의 메탈릭 글래스는 두께가
    수만 마이크론이었습니다.
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    너무 얇아서 실제로
    사용할 곳이 없었죠.
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    그 이후 과학자들은
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    여러 금속을 자유롭게
    섞이도록 혼합해서
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    서로 결정화되기 어렵게 하는
    방법을 찾아냈습니다.
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    금속마다 원자의 크기가 다르기 때문에
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    혼합물의 결정화가
    훨씬 늦게 일어나는 거죠.
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    따라서 빨리 식힐 필요가 없었고
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    더 두껍게 만들 수 있었습니다.
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    마이크로미터 대신에
    센티미터 두께로 말이죠.
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    이 물질을 벌크 메탈릭 글래스,
    혹은 'BMG' 라고 합니다.
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    오늘날엔 수백 종의 BMG가 있죠.
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    그럼 왜 교량이나 차들을 모두
    이것으로 만들지 않는 걸까요?
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    현재 사용가능한 많은 BMG들이
    비싼 금속으로 만들어지기 때문입니다.
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    팔라듐이나 지르코늄 같은 것들이죠.
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    그리고 높은 순도가 요구됩니다.
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    불순물이 있으면 쉽게
    결정화되기 때문이죠.
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    그래서 BMG로 된 고층건물이나
    우주비행선은 가격이 천문학적입니다.
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    그리고 BMG가 아무리 강해도
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    하중을 견뎌야 하는 곳에
    쓰기에는 아직 한계가 있습니다.
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    응력이 너무 커지면 예고없이
    균열이 생길 수도 있기 때문에
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    교량 같은 것에는 부적합하죠.
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    하지만 엔지니어들이 더욱 싼 금속으로
    BMG 만드는 법을 알아내고
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    그걸 더 강하게 만드는 법을 알아낸다면
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    이러한 슈퍼 금속 활용의
    한계는 없을 겁니다.
Title:
메탈릭 글래스에 대하여 |아쉬위니 바라툴라(Ashwini Bharathula)
Description:

전체 강의 보기:http://ed.ted.com/lessons/what-is-metallic-glass-ashwini-bharathula

철과 플라스틱은 우리의 기반 시설과 기술에 필수적입니다. 철은 강하고 단단하지만 복잡한 모양으로 만들기 어렵습니다. 플라스틱은 어떤 형태든 취할 수 있지만 약하고 무르죠. 철만큼 강하면서 플라스틱만큼 모양잡기 쉬운 물질이 있다면 얼마나 좋을까요? 아슈위니 바라툴라가 금속성 유리인 메탈릭 글래스에 대해 이야기합니다.

강의: 아쉬위니 바라툴라
애니메이션: 틴마우스 애니메이션 스튜디오
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:34

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