국내 연구진, 소리로 화학반응 유도하는 원리 규명

농가에서 생산성을 높이고 병충해 피해를 줄이기 위해 작물이나 가축을 키울 때 클래식 음악을 틀어주는 ‘음악 농법’을 쓰는 경우가 있다. 국내 연구진이 이같은 음악농법의 원리를 규명하고 동화 ‘피리 부는 사나이’처럼 소리를 이용해 분자의 움직임을 조절하는 방법을 찾아냈다.

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립연구단, 포스텍 화학과 공동 연구팀은 소리가 물리적 현상 뿐만 아니라 화학 반응까지 조절할 수 있다는 사실을 밝혀내고 화학반응 조절과정을 시각화하는데 성공했다. 이 같은 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘네이처 화학’ 11일자에 실렸다.

마이크로파나 초음파는 물체나 분자 움직임을 변화시킬 수 있다는 사실은 잘 알려져 있지만 파장이 긴 소리는 에너지가 작아 분자 움직임에 변화를 일으키지 못하는 것이 당연하다고 여겨져 왔다. 이 때문에 소리는 화학 분야에서 연구대상으로 거의 고려되지 않았다.

그러나 연구팀은 소리를 이용해 물을 움직여 공기가 녹는 정도를 조절할 수 있다면 하나의 용액 내에서도 서로 다른 화학적 환경을 조성할 수 있을 것이라는 점을 착안해 냈다.

연구팀은 스피커 위에 파란색 용액을 담아둔 실험용 접시를 올려놓은 뒤 소리가 접시 속 물 색깔 변화를 관찰했다. 연구팀이 사용한 용액은 산소와 반응하면 파란색에서 무색으로 바뀌는 염료였다.

그 결과 소리로 액체가 동심원의 물결을 만들 때 움직이지 않는 마디 부분은 파란색이었지만 상하운동을 하는 마루와 골 부분은 산소와 반응해 무색으로 바뀌는 것이 관찰됐다. 소리에 따라 기체의 용해도라는 화학반응이 달라지면서 하나의 용액 속에서도 다양한 색깔을 나타낼 수 있다는 것을 처음으로 증명해낸 것이다.

이번 연구를 주도한 황일하 IBS 연구위원은 “이번 연구결과는 소리로 화학의 기본 반응인 산화, 환원과 산, 염기 반응을 일으킬 수 있다는 점을 처음으로 확인했다는데 의미가 크다”라며 “소리가 생체 내 화학반응에 미치는 영향에 대한 연구를 진행할 계획”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr