나노 기술은 미래 문명의 핵심 기술이다.

 

나노 기술은 미래 문명의 핵심 기술이다.  

나노기술(NT)은 정보기술(IT), 생명기술(BT)과 더불어 21세기 3대 기술로 여겨지고 있다. 나노기술이 소재에 적용되면, 소재의 강도 및 화학반응성이 강해지거나 내연성이 생기고 마모성이 변화한다. 소자나 센서에 적용되면, 소자의 작동속도가 빨라지고 전기전도성이 좋아지며 센서의 감도가 높아진다. 현재로서는 나노기술 적용이 가장 유망한 분야는 반도체 소자이다. 기존 반도체 기술은 이미 기술적으로 제조상의 한계에 도달하고 있으며 이것을 해결할 수 있는 방법은 오직 ‘나노 기술’ 뿐이다.

  

나노기술로 만든 중앙연산처리장치(CPU)는 펜티엄보다 100만 배 성능이 뛰어나며, 나노 메모리소자는 단위 면적당 1000배 이상 정보저장 용량 확대로 각설탕 정도의 크기에 미의회 도서관 전체 자료를 저장할 수 있다. 또한, 도서관의 정보를 성냥갑 만한 크기에 저장하는 ‘미니 도서관’도 가능하다. 손목 시계형 ‘슈퍼 컴퓨터’도 가능하게 된다. 원자나 전자 하나에 정보를 저장하고 재생하는 것이 가능해지는 것이다.

  

메모리 소자의 크기가 작아지면 에너지효율도 증가한다. 원자나 전자는 움직이고 작동하는데 에너지가 거의 소비되지 않는다. 또한, 원자를 이용한 초미니 컴퓨터를 만드는 기술이 바로 나노기술이다. 원자나 전자에 정보를 저장하는 미래의 컴퓨터는 고장이 났을 경우에도 완벽히 재생이 가능하다.

나노기술은 원자나 분자와 같은 아주 작은 물질를 조작하여 새로운 물질을 창조하는 기술이다. “작은 것이 아름답다.” 라는 말은 나노 기술을 두고 하는 말이다. ‘나노(Nano)’는 고대 그리스어의 난쟁이(Nanos)에서 유래한다. 나노란 10 억분의 1을 뜻한다. 1나노(nm)는 머리카락 굵기의 10만분의 1 정도로, 원자 3-4개가 모인 크기이며, 수소 원자의 크기는 0.05 나노미터 정도이다.

  

‘나노 기술’의 개념을 처음 세상에 내놓은 사람은 1965년 노벨 물리학상 수상자인 미국의 리처드 파인먼이다. 그는 1959년 미국 물리학회 강연에서 원자를 마음대로 배열하고 제어하여 부품을 만들 수 있는 시대가 올 것이라고 예언했다. 하지만, 이러한 예언은 그 당시로서는 가설에 불과했다. 그후 1981년 IBM의 비니그와 로러 박사가 원자의 구조를 관찰하고 조작할 수 있는 주사형 검침 현미경(Scanning Tunneling Microscope)을 개발하면서 나노 연구에 가속도가 붙었다.

나노기술(NT)의 응용영역은 컴퓨터 분야는 물론이고, 전자. 화학. 의약. 우주. 항공. 에너지. 재료. 바이오. 농업. 국방 등 다양한 분야에 걸쳐 있고, 일부 기술은 향후 5년 이내에 현실화될 것이다. 미국, 일본, 유럽 등 선진국이 나노기술 개발을 위해 총성 없는 전쟁을 펼치고 있다. 이제 21세기 인류의 문명을 바꿔 놓을 정보통신(IT)과 생명공학(BT)의 발전은 나노기술(NT) 없이는 기대할 수 없다는 판단 때문이다. IT(정보기술)는 BT(바이오기술) 발전의 선결 조건이고, IT(정보기술)의 궁극적인 목적이 바로 BT(바이오기술)이다.

  

생명공학(BT)은 나홀로 혁명적인 발전을 기대할 수는 없다. 유전자 분석을 통해 나오는 방대한 정보의 효율적 처리는 컴퓨터 기술의 도움 없이는 불가능하다. 결국, 생명공학은 정보통신과 더불어 비약적 발전이 가능하다는 것이다. 또한, 혈관을 돌아다니며 세포 단위 수술을 하기 위해선 나노 기술 없이는 기대할 수 없다. 결국, 생명공학은 나노기술과 더불어 비약적 발전이 가능하다는 것이다.

  

그래서, IT(정보통신)와 BT(생명공학) 및 NT(나노기술)의 만남은 필연적이다. 현재, DNA칩. 랩온어칩(Lab on a Chip) 등이 개발되어 나오는데, 바로 그런 바탕 위에서 이루어지는 것이다. 손톱 크기의 플라스틱 칩 위에서 각종 혈액 검사, 암 진단을 할 수 있는 랩온어칩(Lab on a Chip)은 반도체 가공기술, 유체역학, 생물과학, 생화학, 전자공학, 광학 등의 모든 학문 분야가 결합되어 완성된다. 나노기술(NT), 생명공학기술(BT), 정보기술(IT) 등이 융합된 것이다.

  

이러한 기술들의 융합과 발전으로 인해 손가락 끝에서 뽑아낸 한 방울의 피(blood)로 암 진단을 포함한 모든 임상검사가 가능하게 된다. 이제, 수백만원에서 수억원에 달하는 시료, 분석 장치, 실험 기구들이 차지고 있는 넓은 공간은 앞으로 완전히 사라질 전망이다. 마이크로(micro) 실험실이 멀지 않은 장래에 실현되기 때문이다.

  

삼성 전자는 2002년 07월 17일 세계 최초로 ‘랩온어칩(Lap on a chip)’의 시제품을 공개한 바 있다. 랩온어 칩(Lap on a chip)은 유리 기판 위에 나노(nano)단위의 미세한 홈을 세긴 플라스틱 칩을 얹은 것으로, 이 칩만 있으면 별도의 기기 없이도 DNA를 분리할 수 있는 차세대 바이오칩이다. 또한, (주) 디지털 바이오 테크놀러지도 랩온어칩(lab on a chip) 기술을 이용한 플라스틱 마이크로칩을 주문 제작하고 있어 이미 마이크로(micro) 실험실은 거의 실용화 단계에 있다. 

  

한편, 2008.07.04일 포스텍 (포항 공대)은 3년에 걸쳐 개발한 ‘바이오 로봇’을 공개했다. 이 로봇은 크기는 책상만하며, 혈액 검사를 통해 70 가지 이상의 질병을 알아낼 수 있는 의료용 로봇이다. 연구팀은 2009년까지 진단이 가능한 질병을 100 가지로 늘리고, 2012년까지 상용화하여 기존 의료 시스템에 활용할 계획이다. 여기에도 MEMS 나노 기술을 적용한 ‘초소형 외팔보를 이용한 저가의 단백질 검출 센서’가 장착되어 있다. 나노 기술은 이와같이 ‘바이오 로봇’에서도 핵심 기술이 되는 것이다.