물리학계에서 40년 동안의 난제였던 복잡계 속에서 일어나는 이온 수송 문제에 대한 근원적인 답을 국내 연구진이 찾아내 화제다.

세명대학교(총장 김유성) 임영훈 교수(물리학전공)는 세계 물리학계에서 해결하지 못했던 문제를 풀어내 그 해답을 물리학계 권위지인 'New Journal of Physics' 최근호에 게재했다.

물질의 전기전도 특성은 전자에 의한 것과 이온에 의한 전기전도도로 구성된다. 유리 구조 내에서 높은 이온 전도도를 지닌 물질을 포함한 많은 고체 물질의 이온 전도도 특성은 주파수의존 교류-전도도가 '지수함수 법칙'을 따른다고 알려져 있었다. 이러한 사실은 영국의 앤드류 융커(Andrew K Jonscher) 교수가 1977년 네이처 논문집에 기고한 이후 하나로 통합된 법칙(universal law)으로 알려지게 됐다.

그러나 구조적으로 매우 복잡한 비정질계 안에서 서로 다른 종류의 이온들이 왜 똑같은 법칙을 갖고 있는지에 대한 의문은 약 40년 동안 풀리지 않는 문제로 남아 있었다.

임영훈 교수 연구팀은 유리계 내에서 알칼리 이온들의 움직임에 관한 운동방정식을 세워 복잡계 속에서 일어나는 이온 수송 문제에 대한 근원적인 답을 얻게 됐다. 임 교수 연구팀은 유전체 물질뿐만 아니라 많은 고체에서 나타나는 주파수의존 전기전도도의 공통 특징은 복잡계 내의 이온들이 프랙탈 차원(fractal dimension)이라는 경로를 따라 움직이는 과정 때문이라고 결론을 내렸다.

이번 연구는 재료과학에서 다양한 응용성을 지닌 새로운 물질 개발(고체산화 연료전지, 유기발광소자 계층 보호막, color 비정질, 코팅재 등)에 초석을 놓는 매우 중요한 결과라고 평가받고 있다.

임 교수는 "연구를 시작해 논문을 내기까지 7년이 걸렸다. 마지막 2년 동안 독일에서 주관하는 학회지 심사위원들의 엄격한 심사를 거쳐 세계 물리학계로부터 인정을 받게 됐다"고 말했다.

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