* 부서: 그레이 매터
* 연구원: 시어도어 그레이
* 재료: 티타늄
* 프로젝트: 티타늄 새집 산화 처리하기
* 비용: 75달러
* 시간: 2시간
스페인의 구겐하임 빌바오 박물관은 스페인의 구겐하임 빌바오 박물관은 프랭크 게리가 설계한 건물로, 티타늄으로 덮인 건물로는 전 세계에서 가장 크다. 이 건물에는 34만 4천 평방피트에 달하는 만 6천 인치의 순수 티타늄이 사용됐다. 이 박물관은 훌륭한 건축물이며 예술성도 뛰어나다.
티타늄 판을 만드는 작업을 자세히 알아보기 위해 직접 현대 건축물을 만들어 보기로 했다. 이름하여 ‘구겐하임 동부 중앙의 일리노이 새장’.티타늄은 값이 비싸다. 나는 titanium.com에서 1 평방피트를 구매하는 데 33달러를 지불했다. 강도, 내마모성은 물론 환상적인 색상의 산화층을 갖춘 재료이기 때문에 충분히 그 값어치를 한다. 약간의 빛 파장 두께를 가진 투명한 산화 코팅은 코팅에서 반사된 빛이 금속 표면에서 반사된 빛과 만날 때 생기는 파장 방해를 통해 색을 만들어 낸다.
철에는 흔히 녹이라고 부르는 산화층이 생기기도 한다. 하지만 그 경우에는 투명하지는 않다. 알루미늄은 투명한 층을 형성하지만 색을 만들어 내기에는 너무 두껍다. 티타늄은 코팅 층을 형성하기에는 화학적으로 너무 안정돼 있으므로 건물을 지을 때 좋은 금속이다. 하지만 9볼트짜리 배터리, 티슈 그리고 인산 용액(내 경우에는 다이어트 펩시를 쓰지만 아무 콜라나 사용할 수 있다)을 사용하면 인공적으로 코팅 층을 만들 수 있다.
방법은 소다 음료수를 통해 전류를 금속 표면에 흘려보내는 것이다. 배터리를 연결하고, 티타늄을 콜라를 담은 통에 담가서 표면 전체가 잠기도록 하거나, 원하는 음료수에 적신 패드나 브러시를 배터리에 연결해 패턴이 생기게 한다. 심지어는 은박지를 사용해 형판 위에 놓인 티슈에 전류가 흐르게 할 수도 있다.
금속에 전류가 흐르면서 산화 절연층이 생기고 가해진 전압이 차단되기에 충분할 정도의 두께가 되면 절연층 생성이 멈춘다. 만들어진 층의 두께는 작은 양의 빛의 파장 내에서는 매우 일정하다. 전압이 높으면 코팅 층이 더 두꺼워지며 다른 색상이 나타난다. 9볼트짜리 배터리 하나를 쓰면 흐린 노란색, 두 개를 쓰면 밝은 파란색, 세 개를 쓰면 짙은 파란색이 나타난다. 배터리를 추가할수록 색이 일정하게 돌아가면서 나타난다. 예를 들어, 3.5파장 두께의 코팅층인 경우 2.5파장 두께의 경우와 같은 색이 나타난다. 배터리를 여러 개 연결할 경우에는 젖은 티슈를 만질 때 심한 감전사고가 발생할 수도 있으므로 주의해야 한다.
나타난 색은 영구적으로 유지된다. 햇빛, 산성 비, 새똥 등 모든 성분에 대해 강한 저항력을 가지고 있다. 구겐하임의 경비원들이 배터리와 음료수를 소지한 의심스러운 사람들을 잘 살펴보라는 지시를 받는지 궁금하다. 그 정도 크기의 티타늄 건물에 전기로 만든 그림을 그릴 수도.
periodictabletable.com에서 그레이의 과학 이야기에 대해 더 읽어 보기 바란다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
