우리 주변의 수많은 기계는 누르는 힘을 전기로 바꾸거나, 반대로 전기를 받아 미세하게 움직이는 기술을 품고 있습니다. 이를 ‘압전’ 기술이라고 하죠. 스마트폰의 정밀한 진동부터 자동차의 감지 센서까지, 이 기술이 쓰이지 않는 곳은 거의 없습니다. 하지만 과학자들에게는 오랜 숙제가 하나 있었습니다. 바로 소재가 열을 받으면 성능이 뚝 떨어진다는 점이었죠.

지금껏 우리는 두세 가지 성분을 아주 정교한 비율로 섞어 최고의 성능을 내는 ‘상전이 경계(MPB)’ 공법에 의존해 왔습니다. 마치 외줄 타기를 하듯 특정 지점에서만 폭발적인 힘을 내는 방식이죠. 하지만 최근 이 공식을 완전히 뒤집는 연구가 주목받고 있습니다. 여러 원소를 복잡하게 섞어버리는 ‘고엔트로피’ 설계가 그 주인공입니다.

전통적인 방식은 성분이 조금만 달라져도 성능이 변하는 민감한 구조였습니다. 특히 온도가 올라가면 그 균형이 깨지기 일쑤였죠. 하지만 고엔트로피 설계는 다섯 가지 이상의 원소를 비슷한 비율로 섞어버립니다. 언뜻 생각하면 뒤죽박죽일 것 같지만, 오히려 이 복잡함이 소재를 더 단단하고 안정적으로 잡아주는 역할을 합니다.

여기서 한 가지 주목할 점은 경제 상황과의 연결고리입니다. 2026년 현재 우리 경제는 저성장 국면에 접어들며 효율성을 극대화해야 하는 시점에 와 있습니다. 소재 하나가 더 오래 버티고 더 높은 온도에서도 작동한다면, 정밀 기기의 유지보수 비용은 획기적으로 줄어들게 됩니다.

실제로 이 고엔트로피와 유사한 원리가 적용된 전기 접점 소재 ‘AgPd30’의 사례를 보면 그 효과가 명확히 드러납니다. 전기 스위치가 켜지고 꺼질 때, 눈에 보이지 않는 아주 작은 불꽃인 ‘아크’가 발생합니다. 이 불꽃은 접점 표면에 엄청난 열적 부하를 줍니다. 일반적인 소재라면 금세 녹거나 표면에 돌기가 솟아올라 고장이 나버리죠.

하지만 AgPd30 소재는 국부적인 내열성을 향상시킨 독특한 구조를 가집니다. 아크가 아무리 때려도 소재가 녹아내리거나 이상 돌기가 자라는 것을 억제합니다. 덕분에 수명은 길어지고 기기의 신뢰도는 올라갑니다. 비스무트 기반의 신소재(BiFeO3) 역시 가돌리늄이나 지르코늄 같은 원소를 함께 넣어 자성능력과 열 안정성을 동시에 잡는 연구가 활발합니다.

이런 기술은 단순히 연구실 안에만 머물지 않습니다. 트럼프 행정부의 기술 경쟁 심화와 이재명 정부의 산업 고도화 전략 속에서 소재 국산화와 성능 우위는 국가적 경쟁력이 되고 있습니다. 특히 반도체와 AI 산업이 팽창하면서 전기를 제어하는 접점 하나, 진동을 만드는 압전체 하나의 가치가 더욱 높아지고 있죠.

과거에는 불순물을 제거하고 깨끗한 단일 물질을 만드는 것이 과학의 목표였습니다. 하지만 이제는 얼마나 잘 섞느냐가 핵심인 시대가 되었습니다. 고엔트로피 설계는 ‘무질서함이 오히려 질서 있는 강함을 만든다’는 역설적인 진리를 보여줍니다.

물론 과제도 남아있습니다. 여러 원소를 섞는 만큼 제조 공정이 까다롭고 비용이 높아질 수 있다는 점이죠. 하지만 소재의 수명이 길어지고 극한 환경에서도 작동할 수 있다면 그 경제적 가치는 충분합니다. 우리가 매일 사용하는 스마트폰 속 작은 부품부터 우주 탐사 장비까지, 고엔트로피가 만드는 ‘무열(無熱)의 한계 돌파’는 이미 시작되었습니다.

기술은 때로 가장 복잡한 곳에서 가장 명쾌한 해답을 찾아내곤 합니다. 압전 소재의 변신이 가져올 미래가 단순히 뜨거운 기계를 식히는 수준을 넘어, 산업 전반의 신뢰성을 한 단계 높여주는 든든한 기반이 되기를 기대해 봅니다.

우리 주변의 수많은 기계는 누르는 힘을 전기로 바꾸거나, 반대로 전기를 받아 미세하게 움직이는 기술을 품고 있습니다. 이를 ‘압전’ 기술이라고 하죠. 스마트폰의 정밀한 진동부터 자동차의 감지 센서까지, 이 기술이 쓰이지 않는 곳은 거의 없습니다. 하지만 과학자들에게는 오랜 숙제가 하나 있었습니다. 바로 소재가 열을 받으면 성능이 뚝 떨어진다는 점이었죠.

지금껏 우리는 두세 가지 성분을 아주 정교한 비율로 섞어 최고의 성능을 내는 ‘상전이 경계(MPB)’ 공법에 의존해 왔습니다. 마치 외줄 타기를 하듯 특정 지점에서만 폭발적인 힘을 내는 방식이죠. 하지만 최근 이 공식을 완전히 뒤집는 연구가 주목받고 있습니다. 여러 원소를 복잡하게 섞어버리는 ‘고엔트로피’ 설계가 그 주인공입니다.

전통적인 방식은 성분이 조금만 달라져도 성능이 변하는 민감한 구조였습니다. 특히 온도가 올라가면 그 균형이 깨지기 일쑤였죠. 하지만 고엔트로피 설계는 다섯 가지 이상의 원소를 비슷한 비율로 섞어버립니다. 언뜻 생각하면 뒤죽박죽일 것 같지만, 오히려 이 복잡함이 소재를 더 단단하고 안정적으로 잡아주는 역할을 합니다.

여기서 한 가지 주목할 점은 경제 상황과의 연결고리입니다. 2026년 현재 우리 경제는 저성장 국면에 접어들며 효율성을 극대화해야 하는 시점에 와 있습니다. 소재 하나가 더 오래 버티고 더 높은 온도에서도 작동한다면, 정밀 기기의 유지보수 비용은 획기적으로 줄어들게 됩니다.

실제로 이 고엔트로피와 유사한 원리가 적용된 전기 접점 소재 ‘AgPd30’의 사례를 보면 그 효과가 명확히 드러납니다. 전기 스위치가 켜지고 꺼질 때, 눈에 보이지 않는 아주 작은 불꽃인 ‘아크’가 발생합니다. 이 불꽃은 접점 표면에 엄청난 열적 부하를 줍니다. 일반적인 소재라면 금세 녹거나 표면에 돌기가 솟아올라 고장이 나버리죠.

하지만 AgPd30 소재는 국부적인 내열성을 향상시킨 독특한 구조를 가집니다. 아크가 아무리 때려도 소재가 녹아내리거나 이상 돌기가 자라는 것을 억제합니다. 덕분에 수명은 길어지고 기기의 신뢰도는 올라갑니다. 비스무트 기반의 신소재(BiFeO3) 역시 가돌리늄이나 지르코늄 같은 원소를 함께 넣어 자성능력과 열 안정성을 동시에 잡는 연구가 활발합니다.

이런 기술은 단순히 연구실 안에만 머물지 않습니다. 트럼프 행정부의 기술 경쟁 심화와 이재명 정부의 산업 고도화 전략 속에서 소재 국산화와 성능 우위는 국가적 경쟁력이 되고 있습니다. 특히 반도체와 AI 산업이 팽창하면서 전기를 제어하는 접점 하나, 진동을 만드는 압전체 하나의 가치가 더욱 높아지고 있죠.

과거에는 불순물을 제거하고 깨끗한 단일 물질을 만드는 것이 과학의 목표였습니다. 하지만 이제는 얼마나 잘 섞느냐가 핵심인 시대가 되었습니다. 고엔트로피 설계는 ‘무질서함이 오히려 질서 있는 강함을 만든다’는 역설적인 진리를 보여줍니다.

물론 과제도 남아있습니다. 여러 원소를 섞는 만큼 제조 공정이 까다롭고 비용이 높아질 수 있다는 점이죠. 하지만 소재의 수명이 길어지고 극한 환경에서도 작동할 수 있다면 그 경제적 가치는 충분합니다. 우리가 매일 사용하는 스마트폰 속 작은 부품부터 우주 탐사 장비까지, 고엔트로피가 만드는 ‘무열(無熱)의 한계 돌파’는 이미 시작되었습니다.

기술은 때로 가장 복잡한 곳에서 가장 명쾌한 해답을 찾아내곤 합니다. 압전 소재의 변신이 가져올 미래가 단순히 뜨거운 기계를 식히는 수준을 넘어, 산업 전반의 신뢰성을 한 단계 높여주는 든든한 기반이 되기를 기대해 봅니다.