POSTECH 김경환 교수 연구팀과 유선주 화학과 석박통합과정생이 포항 4세대 방사광가속기를 활용해 물의 ‘액체-액체 임계점’을 세계 최초로 관측하며, 물이 4℃에서 가장 높은 밀도를 갖는 이유를 실험적으로 규명했다. 이번 연구는 수십 년간 이어져 온 물의 특이성에 대한 논쟁에 중요한 해답을 제시한 성과로, 세계 최고 권위 학술지인 Science에 게재됐다.

 연구팀은 태양보다 밝은 X선을 생성하는 포항 4세대 방사광가속기를 이용해 기존에는 관측이 불가능했던 극저온 과냉각수의 구조 변화를 분석했다. 특히 제1저자인 유선주 대학원생은 학부 시절부터 김경환 교수 연구실에서 물 연구에 참여하며 실험 설계와 데이터 분석을 주도했고, 컴퓨터공학 복수전공 경험을 바탕으로 대용량 가속기 데이터를 처리하는 프로그램 개발에도 기여했다.

 이번 성과는 2017년 영하 45℃, 2020년 영하 70℃ 과냉각수 관측에 이은 10년 연구의 결실로 평가된다. 김경환 교수는 “물의 특별한 성질을 둘러싼 오랜 학계 논쟁에 중요한 전환점을 마련했다”고 밝혔으며, 유선주 대학원생은 “교과서에 남을 연구를 하고 싶다는 목표를 이루게 되어 뜻깊다”고 소감을 전했다. 이는 포항 4세대 방사광가속기가 세계적 수준의 기초과학 연구를 가능하게 하는 핵심 연구 인프라임을 보여주는 대표 사례로 꼽힌다.