21세기 연금술 '나노기술' 뜬다

응용분야 무한대…차세대산업 선도

탄소나노 튜브

탄소나노 튜브를 이용한 나노섬유를 전자현미경으로 3,000배 확대해 촬영한 모습.

21세기 연금술 '나노기술' 뜬다

응용분야 무한대…차세대산업 선도

최수문 기자 [e-mail]

탄소나노 튜브

탄소나노 튜브를 이용한 나노섬유를 전자현미경으로 3,000배 확대해 촬영한 모습.

‘삼성전자는 지난 5월 세계 최소 선폭의 70㎚ 4기가 낸드플래시 메모리를 상용화했고 연말까지는 60㎚ 8기가 메모리 양산에도 착수할 방침이다(나노소자 분야).’

‘삼성종합기술원 박완준 박사팀이 탄소나노튜브 상온합성기술을 개발, 기존의 고온ㆍ고압ㆍ고진공 가공시에 비해 비용을 대폭 낮춤으로써 차세대 반도체ㆍ섬유 등 다양한 분야에 파급효과가 예상된다(나노소재 분야).’

‘한국기계연구원 이재종 박사팀은 반도체 웨이퍼에 70㎚ 이하 회로 등 특정형상(패턴)을 대량으로 찍어내는 ‘나노임프린팅’ 기술을 개발했다(나노공정ㆍ장비 분야).’

‘연세대 송시영 교수팀은 표적지향적 자성(磁性) 나노약물전달 캡슐을 개발, 인체의 특정부위에 약물을 집중시킴으로써 약물에 의한 부작용을 최소화했다(나노융합 분야).’

나노기술(NTㆍNano-Technology)을 활용한 연구개발(R&D) 성과가 최근 잇따라 나오면서 나노기술이 ‘21세기 연금술’로 현실화하고 있다.

나노기술은 ㎚(나노미터ㆍ1억분의1m) 크기의 원자나 분자를 자유자재로 조작해 신물질을 만드는 첨단기술을 말한다. 크기가 극도로 작아지면 물리적 특성이 달라진다는 점에서 새로운 소재ㆍ소자 및 기계 등을 만드는 작업이다.

최근 각광을 받고 있는 탄소나노튜브가 대표적 사례. 차세대 반도체와 디스플레이, 초강력 섬유 등에 응용될 것으로 기대되는 탄소나노튜브는 탄소 6개로 이뤄진 육각형 모양이 서로 연결돼 관 모양을 이룸으로써 ‘튜브’라고 불리는데 관 지름이 수십㎚에 불과하다. 전기전도도가 구리와 비슷하고 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며 강도는 강철보다 100배나 뛰어나 극미세 가공도 가능하다.

◇정부, 올해 2,700억원 투입=우리나라의 나노기술 수준은 아직 낮아 지난해 기준으로 미국 대비 61.9%에 그쳤다. 다만 2004년 논문발표건수(SCI)가 1,128건으로 세계 5위를 차지했고 또 최근 증가율도 세계평균(15.1%)의 두배 가량인 26.2%에 달한다는 점에서 향후 전망을 밝게 하고 있다.

우리나라에서 나노기술에 대해 본격적으로 주의를 하기 시작한 것은 2001년 정부가 ‘나노기술종합발전계획’을 수립하고 이듬해 12월 나노기술개발촉진법을 제정하고부터다. 정부의 나노기술 R&D 투자비는 2001년 832억원에서 매년 급성장해 올해는 2,772억원으로 늘어났다.

올해는 ▦국가 나노기술 발전체제 정비 ▦기술혁신형 R&D 활성화 ▦나노기술 R&D 인프라 확충 ▦나노기술 전문인력 양성 등을 중점 추진해나간다는 것이 목표다.

◇나노기술 방식=나노기술은 하향식(미세가공ㆍTop-down) 및 상향식(자기조립ㆍBottom-up)으로 구분된다. 전통적인 나노기술은 현재 D램 반도체를 만드는 경우처럼 보다 큰 물질을 깎아나가는 방식(하향식)을 사용했다. 다만 일정한 크기까지는 자르기가 힘들어 50㎚ 정도가 기술적ㆍ경제적으로 한계라는 평가도 있다.

이에 대해 최근 급속히 성장하고 있는 것은 원자 및 분자 수준의 물질합성을 통해 상향식으로 자기 조립해나가는 방식이다. 탄소를 엮어 만든 탄소나노튜브를 이용한 반도체가 실리콘 반도체의 대안으로 주목되고 있다. 결국 하ㆍ상향식 방식으로 병행 연구가 필요하다는 지적이다.

◇나노기술의 역사=59년 노벨 물리학상 수상자인 리처드 파인먼이 최초로 원자 수준에서의 물질조작 가능성에 대해 언급한 것이 나노기술의 시작이다.

그 이후 60~70년대에 간헐적으로 미세구조물에서 양자효과에 대한 실험 물리학적 결과들이 발표됐으며 81년 IBM 스위스연구소에서 원자크기 이하 수준의 분해능을 갖는 현미경이 발명, R&D를 본격 시작했다. 90년에는 원자를 이용해 정보를 기억시킬 수 있음이 입증됐으며 일본에서 91년 탄소나노튜브를 처음 발견했다.

◇나노기술의 그늘=빛이 있으면 그림자가 있는 법. 인공적으로 가공된 나노물질이 인체나 환경에 노출될 경우 부작용을 유발할 수 있어 이에 대한 대비책을 강구해야 한다는 목소리도 강해지고 잇다.

예를 들어 나노물질이 중금속처럼 몸 속에 쌓일 수 있다는 것. 정현진 특허청 심사관이 한국과학기술정보연구원(KISTI)을 통해 발표한 ‘환경과 건강 연구에 대한 나노기술의 영향’ 보고서에 따르면 세포치료 목적 등으로 몸 안에 들어온 나노물질의 98%는 48시간 안에 배출되지만 나머지 2%는 몸의 각 기관에 쌓였다.

만약 독성이 있는 나노물질이라면 인체에 치명적인 결과를 초래할 수 있다는 지적인 셈이다. 나노 입자는 너무 작아 인체의 면역세포가 제거하지 못할 수도 있기 때문이다. 과거 20세기 방식의 산업안전 기준으로는 관리가 어려워 새로운 안전성 확보 논의가 절실히 필요한 이유다.

권혁천 한국생산기술연구원 신소재본부장은 “나노기술 응용 분야는 생명공학에서 에너지ㆍ신소재 등 무궁무진하다”며 “다양한 활용이 가능한 나노기술의 특성상 일관되고 적극적인 정부의 정책 및 기초연구 투자가 필요하다”고 말했다.

입력시간 : 2005/08/17 18:50