초간단 답변 : 부드러움의 정의에 따라 다르다.
미 미국 테네시대학 신소재공동연구소의 조지파르 소장은 지구상에서 가장 경도(硬度)가 센 물질이 다이아몬드라는 데는 이론의 여지가 없지만 부드러운 물질의 경우 학계에서도 의견이 갈린다고 말한다. 그 또한 한가지 명확한 답을 내놓을 수 없다고 단언했다.
이 같은 상황은 부드러움에 대한 정의가 학문별로 다소 다르기 때문이다. 예를 들어 야금학자나 광물학자들은 부드러움을 ‘외부압력에 의해 변형이 잘 일어나고, 그 변형된 모습을 오랫동안 유지하는 물성’으로 정의한다. 이 기준을 적용하면 고무처럼 매우 변형이 잘 일어나지만 외부의 힘이 사라지는 즉시 원상태로 복구되는 물질은 부드럽지 않다. 상식적으로 볼 때 수긍이 쉽지 않은 부분이다.
이런 애매모호함으로 인해 연구자들은 물질의 종류에 따라 서로 다른 방식으로 경도 혹은 부드러운 정도를 테스트한다. 대상이 광물일 때는 가장 간단하고 고전적인 방법이 있다. 바로 ‘모스 분석법(Mohs assay)’이다. 두 광물을 서로 문질러 흠집이 나지 않는 쪽이 경도가 높다고 판단하면 된다. 이 기법으로는 탈크(talc) 혹은 동석(凍石)이라는 광물이 가장 부드럽다.
금속의 경우에는 어떨까. 이때 과학자들은 광물과 같은 상대평가가 아닌 절대평가를 시도한다. 금속에 공 모양이나 피라미드 모양의 날을 대고 정해진 압력으로, 정해진 시간동안 압박한 뒤 금속에 남겨진 자국을 측정하는 것이다.
파르 소장에 따르면 금속의 경도는 원자결합 중 공유결합의 비율에 좌우된다. 공유결합은 두 개의 원자가 한 쌍의 전자를 서로 공유하는 강력하고 안정적 원자결합이다. 금처럼 잘 휘어지는 금속은 공유결합 비율이 낮은 반면 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti)과 같은 고강도 금속은 비율이 높다. 이 방법을 적용했을 때는 세슘(Cs), 루비듐(Rb) 등 반응성이 좋고 녹는점도 낮은 금속들이 가장 부드러운 축에 속한다.
서울경제 파퓰러사이언스 편집부
