문제아 같은 니켈 한 가닥이 바퀴를 더 매끈하게 만들 때

동네 자전거 수리점에서 정비사님이 오래 탄 바퀴를 돌려 보셨어요. 림이 살짝살짝 좌우로 흔들렸고, 스포크도 예전 수리 흔적 때문에 제각각이었죠. 그때 니켈 스포크 하나가 건네졌고, 정비사님은 소리를 들으며 조심히 조여 가셨어요.

이 바퀴를 금속 덩어리라고 생각해 볼게요. 림과 스포크 배열은 금속 속 뼈대 같은 반복 구조이고, 스포크 하나하나는 그 자리에 앉은 원자 하나에 해당해요. 작은 스포크를 조이면 림 간격이 줄듯이, 작은 원자를 섞으면 전체 간격이 줄 수 있어요. 한 줄 요약은 이거예요. 겉보기엔 위험한 한 조각이, 전체의 균형을 바꿀 수 있어요.

티타늄, 하프늄, 나이오븀, 탄탈럼이 섞인 금속에 니켈을 조금씩 더 넣어 봤어요. 니켈이 따로 뭉쳐서 섬처럼 생기면 망가질 수 있잖아요. 근데 재료 안쪽의 큰 틀은 그대로였고, 성분들도 여기저기 고르게 퍼져 있었어요. 니켈이 늘수록 안쪽 간격은 조금씩 줄었고요.

샘플을 차갑게 식히면서 전기가 얼마나 잘 흐르는지도 봤어요. 어느 순간 저항이 뚝 떨어져서 거의 사라지는데, 바퀴가 흔들림을 멈추고 매끈하게 도는 느낌과 비슷해요. 보통 니켈은 이런 상태를 방해할 거라 생각하기 쉬운데, 여기선 반대로 니켈이 많을수록 그 순간이 더 덜 차가운 쪽에서 왔어요. 자석으로 확인해도 조각 전체가 그 상태로 들어갔고요.

매끈한 바퀴도 옆바람이나 충격을 받으면 다시 흔들리죠. 이 재료도 자석의 힘이 너무 세지면 그 특별한 상태가 깨져요. 근데 니켈을 넣은 샘플들은 꽤 버텼고, 니켈이 늘수록 더 강한 자석에도 오래 견디는 쪽으로 갔어요. 바퀴로 치면, 더 센 옆힘에도 중심을 잡는 셈이에요.

열을 재 보니 한 번 더 의외였어요. 그 전환점에서 열의 변화가 단순한 재료에서 기대하는 것보다 훨씬 컸고, 니켈이 늘수록 그 강한 느낌이 조금 누그러지긴 했어요. 정비사님이 스포크를 조일수록 소리가 더 높아지듯, 안쪽 진동이 빨라지는 쪽과도 연결됐고요. 끝에선 정비사님이 이렇게 중얼거리셨죠. “말썽일 줄 알았던 스포크가, 바퀴를 더 단단하게 잡아 주네.”