기계적 자극으로 빛을 내는 '마찰발광(ML·Mechanoluminescence)' 기술이 결정 구조에 의존하지 않는 비정질(非結晶) 물질에서도 구현될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 향후 산업 안전, 기계 설비 진단, 차세대 센서 분야에 응용될 수 있는 기반 기술로 평가된다.

오키나와과학기술대학원(OIST) 연구진은 광발광 특성으로 알려진 화학 화합물을 이용해 결정 구조가 없는 얇은 구리 복합체 필름을 제작하고, 접촉·분리, 비틀기, 마찰 등 다양한 기계적 자극을 가했을 때 발광 현상이 나타나는 것을 확인했다고 웹사이트 PHYS, 미라지뉴스 등이 28일(현지시간) 보도했다.

해당 내용은 국제 학술지 케미컬 사이언스(Chemical Science)에 발표됐다.

일반적으로 마찰발광은 결정체를 부수거나 파괴하는 과정에서 발생한다. 그러나 결정이 파쇄되면 발광 특성도 상실되는 한계가 지적돼 왔다. 

이에 비해 비정질 소재는 구조적 제약이 적고 충격에도 안정성이 높아 실제 산업 적용 가능성을 넓힌다는 평가가 나온다.

연구를 이끈 줄리아 쿠스누트디노바 OIST 교수는 "결정 기반 발광 물질은 구조에 크게 의존해 설계가 복잡하고, 파손 시 성능이 빠르게 악화된다"며 "비정질 소재는 더 오래 지속되는 발광 구현에 유리하다"고 설명했다.

연구진은 비정질 필름을 보호 플라스틱으로 코팅한 상태에서도 비파괴적 발광이 유지되는 것을 확인했다. 마찰 과정에서 필름과 주변 기체 분자가 부분적으로 전기장을 띠며 들뜸 현상이 발생하고, 이 에너지가 발광으로 이어진다는 분석이다.

논문의 제1저자인 아유무 카리마타 박사는 "결정 파쇄 과정이 반드시 필요한 것이 아님을 증명했다"며 "결정 공학 설계 없이도 기계 자극 반응형 발광 소재를 구현할 수 있어 소재 과학의 가능성이 크게 확장된다"고 말했다.

연구진은 향후 유연 디스플레이, 구조물 균열 감지 센서, 야간 안전 장비 등 다양한 분야 적용성이 높을 것으로 전망했다.