라만 연구원, 건조 재료의 균열 형성 예측 모델 개발

2025-02-28

인도 벵갈루루 소재 라만 연구원(Raman Research Institute, RRI)은 건조되는 점토 및 콜로이드 물질에서 균열이 발생하는 시점을 정확하게 예측할 수 있는 방법을 개발했다. 이번 연구는 의학, 법의학, 예술 복원, 산업적 코팅 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. 이번 연구는 파괴 에너지, 탄성, 건조 응력 간의 수학적 관계를 모델링하여 균열이 언제 발생하는지를 예측하는 방식을 제안하고 있다.

본 연구팀은 합성 점토인 라포나이트(Laponite)를 사용한 실험에서 재료의 탄성이 높을수록, 그리고 건조 온도가 35~50 °C로 증가할수록 균열이 더 빠르게 형성되는 것을 확인했다. 또한, 균열은 외곽에서 먼저 발생한 후 시간이 지나면서 내부로 확장되며, 입자 재배열과 응력 분포에 따라 복잡한 균열 네트워크가 형성된다는 사실을 밝혀냈다.

이번 연구 결과는 다음과 같은 분야에서 활용될 수 있다. (1) 의학: 혈액 건조 패턴을 분석하여 질병 진단, (2) 법의학: 건조층의 균열 분석을 통한 범죄 현장 증거 해석, (3) 예술 복원: 역사적 회화 작품의 균열 방지, (4) 산업 코팅: 페인트 및 우주선 외장 코팅의 내구성 향상 등이다.

또한, 연구팀은 재료의 농도, 염분, pH 조절을 통해 균열 형성을 지연시킬 수 있음을 확인했다. 이는 우주선 보호, 내열 소재 개발 등 극한 환경에서도 균열에 강한 소재를 만드는 데 중요한 의미를 가진다. 이번 연구를 통해 예측 기반 소재 연구가 더욱 발전할 것으로 기대되며, 다양한 산업에서 내구성이 뛰어난 재료 개발에 기여할 것으로 전망된다.

Source: https://www.devdiscourse.com/article/science-environment/3189378-researchers-develop-precise-method-to-predict-crack-formation-in-drying-clay-and-colloidal-layers