관련 통계자료 다운로드 나노 범위 한동안 TV광고에 자주 등장했던 ‘은나노 세탁기’ 때문에 나노라는 단어가 이젠 상당히 낯익은 단어가 됐습니다. 어디 세탁기뿐일까요. 스포츠의료·화장품·의약품 그리고 심지어 자동차와 군사무기에 이르기까지 나노와 만나고 있는 분야는 그 수가 크게 늘어나고 있습니다.
나노기술(NT)은 정보기술(IT)·바이오기술(BT) 등과 함께 21세기 미래 사회와 산업 발전을 이끌 첨단 기술로 불리고 있습니다. 일반인에게 ‘매우 작은 어떤 것’ 정도로만 이해되던 나노기술이 이제는 더이상 실체가 보이지 않는 마법의 기술이 아니라 우리 실생활 속 다양한 제품과 만나며 모습을 드러내고 있습니다.
이 같은 상황에 발맞춰 세계 4위 수준의 나노기술 보유국인 우리나라도 오는 2020년 세계 3위권 진입을 목표로 국가 차원의 연구개발(R&D) 투자를 아끼지 않고 있습니다.
◇나노의 세계=희랍어로 ‘난쟁이’를 뜻하는 나노는 10억분의 1을 나타내는 접두어입니다. 1나노미터(㎚)는 10억분의 1m가 됩니다. 물질의 기본단위인 원자의 직경이 1㎚ 이하니까 매우 작은 크기죠. 나노기술은 이같이 작은 원자나 분자를 조작해 물질이나 제품을 만드는 기술입니다. 나노가 관심을 끄는 이유는 나노 크기에서 물질을 조작할 수 있게 되면 기존에 없던 매우 다양한 기능의 물질이 탄생한다는 데 있습니다.
예를들어 노란색의 금이 나노 크기가 되면 붉은색이 되고 니켈 금속이 자석으로 변하는가 하면 빛을 내지 못하는 실리콘에서 빛이 나오기도 합니다. 이처럼 나노 크기가 될 때 독특한 성질이 나타나는 것은 한 덩어리였던 물질이 매우 작은 입자로 나뉘면서 표면적이 넓어지기 때문이죠.
오늘날 NT라는 용어는 나노기술 이론가인 에릭 드렉슬러가 80년대 중반 ‘창조의 엔진’이라는 저서에 사용하면서 처음 등장했고 그보다 앞서 1959년 미국 물리학회에서 ‘극미 세계의 아득한 가능성’을 주제로 강연한 노벨물리학상 수상자 리처드 파인만 박사가 ‘나노기술의 아버지’로 불리고 있습니다.
◇고대 역사에 등장한 나노=오늘날 다양한 제품에 적용되고 있는 나노도 사실 알고보면 고대에도 존재했던 기술입니다.
대영박물관에 있는 리카거스 컵은 4세기께 로마제국 사람이 승리의 축배로 사용했던 것으로 알려져 있는데 이 컵은 밖에서 쪼인 빛에는 녹색으로 반사하지만 컵 안으로 투과된 빛은 붉은색을 띤다고 합니다. 오늘날 분석에 따르면 이 현상은 컵 유리 속에 나노 크기의 금 입자가 고루 분산돼 있어 빛의 경로에 따라 색이 달라지기 때문이라고 합니다. 또 8세기께 멕시코 남부에 살았던 마야인이 사용한 청색도료인 마야블루에도 나노기술이 녹아 있어 이 도료가 칠해진 장식품은 오랜동안 색이 변하지 않는 특성이 있다고 합니다.
또 롤플레잉게임(RPG)에도 등장하는 전설의 이슬람 강철검 ‘다마스쿠스(Damascus steel) 검’에도 약 1000년이 지난 오늘날 21세기 꿈의 신소재로 불리는 탄소나노튜브(CNT)가 함유된 것으로 밝혀져 관심을 모으고 있습니다.
◇자연 속 나노기술=나노의 신비는 우리가 무심코 지나치는 동식물 속에서도 찾을 수 있습니다. 비오는 날 연꽃잎을 보면 재미난 현상을 발견할 수 있습니다. 꽃잎에 떨어지는 빗물이 마치 유리판 위를 구르는 구슬처럼 먼지와 함께 곧바로 미끄러져 내려가는 것이죠. ‘연꽃잎 효과(lotus effect)’라고도 불리는 이 특이한 현상은 연꽃잎 표면에 덮혀 있는 매우 작은 나노 돌기가 물을 밀어내는 기능을 하기 때문입니다. 이 효과를 이용한 페인트나 섬유도 이미 판매되고 있을 정도입니다. 수컷 공작새는 나노구조를 가진 꼬리깃털로 화려한 빛을 내기도 합니다.
이 같은 자연 속 동식물의 나노구조를 본뜬 기술 개발도 한창입니다. 독일의 한 연구팀은 놀라운 접착력을 가진 딱정벌레의 손바닥에서 영감을 얻어 접착테이프나 로봇의 발바닥에 사용할 수 있는 접착소재를 개발 중이며 미국 스탠퍼드대 연구진은 벽을 자유자재로 오가는 게코도마뱀의 발바닥 조직에 사용된 나노 특성을 이용해 도마뱀 로봇 ‘스티키봇’을 개발하기도 했습니다. 또 3차원 나노구조를 가져 무거운 중량도 견디는 거미줄의 원리를 이용한 방탄섬유 개발도 추진되고 있습니다.
이와같은 개발이 성공하면 빌딩과 빌딩을 넘나들거나 벽면에 붙어 있는 스파이더맨도 머지 않은 미래에는 영화가 아닌 현실에서 만날 수 있을 지도 모릅니다.
◇나노와 우리 생활=오늘날 나노기술은 반도체·TV 등 전자제품을 비롯해 의류·화장품·건설·국방·바이오·스포츠·자동차·환경·에너지·우주 등 다양한 분야에서 응용이 이뤄지고 있습니다. 지난 50년간 발전돼온 반도체 제조에도 수십 나노미터 공정이 도입되기 시작했고 영화 ‘마이너리티리포트’에 등장했던 휘어지는 플렉시블디스플레이의 등장도 나노기술이 뒷받침하고 있습니다.
나노 재료는 물건을 더욱 가볍고 강하게 그리고 질기게 만드는 성질이 있는 것으로 확인되면서 야구배트·골프채·스키·테니스라켓 등 다양한 스포츠용품에도 적용되고 있습니다. 중국 여자 조정선수는 지난 2005년 얇은 층의 나노막이 입혀져 물의 저항력을 크게 낮춘 경기정으로 사상 첫 월드컵 금메달을 손에 쥐기도 했죠. ‘스포츠는 과학’이라는 말이 떠오르는 대목입니다.
자동차에도 다양한 나노의 마법이 나타날 것 같습니다. 운전석이 있는 전면 유리에는 추운날 생기는 성에를 제거하는 기능과 높은 강도를 제공하는 CNT가 장착되고 차의 몸체에는 나노입자가 뿌려져 보는 위치에 따라 차의 색깔이 달라질 수도 있습니다. 또 앞서 얘기된 연꽃잎 효과를 이용해 방수와 표면 세차 효과를 내는 것도 시도되고 있습니다. 또 타이어나 차량 내부 부품도 잘 닳지 않도록 나노소재가 첨가되고 있습니다.
이밖에도 혈관 속을 돌아다니며 치료하는 나노로봇 등 의료분야, 가벼운 방탄복과 첨단무기로 무장한 전투병 등 국방분야, 우주왕복선 등 항공우주분야와 같은 다양한 산업에서 새로운 나노제품의 등장이 기대되고 있습니다.
나노기술의 활용은 모든 산업분야로 확대되며 무한한 잠재력을 낳고 있습니다. 미국·일본을 비롯해 독일 등 유럽연합(EU) 등 전 세계 선진국과 관련기업이 막대한 돈을 들여 연구개발에 나서고 있는 것도 이 때문이죠. 마이크로의 시대를 넘어 나노 시대를 맞은 과학과 산업이 우리의 미래 사회에 또 어떤 새로운 모습으로 다가올지 기대됩니다.
이정환기자@전자신문, victolee@
◆서상희 나노소재기술개발사업단장
21세기에 들어와 세상은 마이크로미터 기술의 시대에서 나노미터 시대로 바뀌고 있습니다. 1나노미터는 머리카락 굵기의 10만분의 1 정도로 매우 작은 크기입니다. 인류는 이렇게 작은 크기를 다룰 수 있는 경지에 이르렀습니다. 최근에 삼성전자나 하이닉스반도체에서 개발되는 반도체 소자만 하더라도 그 크기가 30나노미터 정도에 불과합니다.
굵기가 수나노미터로 작은 탄소나노튜브는 강도가 철강의 수백 배에 달합니다. 이것을 이용해 복합재료를 만들면 자동차·비행기를 지금보다 훨씬 가볍고 강하게 만들 수 있습니다. 나노재료로 만들어지는 태양전지와 연료전지는 현재 우리가 겪고 있는 에너지 문제를 해결해 줄 것입니다. 또 급격한 산업 발전으로 오염되고 있는 공기와 물을 정화시켜 줄 것입니다.
반도체에서 보듯이 나노기술은 미래의 기술이 아니라 현재의 기술이 됐습니다. 여러분이 사용 중인 컴퓨터의 하드디스크는 나노기술이 아니었다면 수백 기가의 용량을 가질 수 없었습니다. 거리의 광고 전광판에 사용되는 발광다이오드(LED)도 나노의 작품입니다.
이처럼 나노가 우리에게 가져올 혜택은 무한합니다. 나노기술은 청소년 여러분이 사회에 나갔을 때 세상을 지배하는 기술이 될 것입니다. 우리나라를 포함해 미국·일본·독일 등 선진국과 태국과 같은 나라에서도 나노기술 개발에 전력하는 이유가 여기에 있습니다. 나노기술과 과학 발전을 이끌 청소년 여러분의 어깨에 풍요로운 우리나라의 미래가 달려있습니다.
◆학교 신문보내기 참여업체-KTF
KTF(대표 조영주 www.ktf.com)는 1996년에 창립, 2000년 가입자 900만명을 돌파해 세계 최단 기간 최다 무선통신 가입자 확보로 기네스북에 등재됐고 2002년 6월에는 세계적인 경제 주간지인 비즈니스위크가 선정한 세계 100대 IT기업 중 이동통신 분야에서 1위를 차지한 우리나라의 대표 이동통신사다.
또 고객에게 만족과 즐거움을 선사하고자 굿타임 경영과 디자인 경영을 선포, 2007년 11월에는 능률협회에서 선정한 고객만족대상을 6년 연속 수상했다.
KTF는 2006년 6월 국내 50개 시에서 WCDMA 서비스를 상용화했으며 2007년 3월에는 세계 최초로 WCDMA 전국 서비스를 개시하고 ‘쇼’를 론칭해 영상전화와 글로벌 자동로밍 등 차별화된 서비스를 고객에게 제공해 이동통신 시장을 2세대에서 3세대로 재편한 주역이다.
◇조영주 대표
조영주 KTF 사장은 “해외에 나가 글로벌사업자와 이야기를 나눠보면 IT가 발전한 나라일수록 학교나 가정에서 IT가 청소년에게 친근한 벗처럼 가까이에서 보고 듣고 접할 수 있는 기회가 많다”며 일상에서의 IT 교육 중요성을 역설했다.
조 사장은 “최근 사회문제로 대두되고 있는 디지털 격차를 해소하기 위해서는 학교에서부터 올바른 IT 교육이 이뤄져야 한다. 그러기 위해서는 새로운 IT 트렌드와 정보가 담긴 매체 특히 가까이에서 유용한 정보를 얻을 수 있는 신문이 청소년에게 좋은 길라잡이가 될 것”이라며 신문보내기 캠페인의 참가 의의를 설명했다.
조 사장은 “많은 기업이 캠페인에 동참해 기업의 사회적 책임을 다하는 한편 한국의 정보화 토대를 더욱 튼튼하게 하는데 힘을 보태기를 기대한다”고 말했다.
최순욱기자@전자신문, choisw@
