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화학이야기

보이지 않는 작은 거인, 나노 기술

2015년 4월 6일

‘극세사 멘탈’이라는 신조어, 들어보셨나요? 너무 소심해서 멘탈이 극세사 보다 가느다란 사람을 가리키는 말인데요, 이보다 더 간이 작은 사람은 뭐라고 부를까요? 바로 ‘나노 멘탈’이라고 하지요. 과연 나노가 얼마나 작고 세밀하길래 자잘함의 최강자로 불리는 걸까요?


작지만 강하다, 나노 기술의 혁명

나노는10억분의 1을 나타내는 단위로, 난쟁이를 뜻하는 고대 그리스어 나노스(nanos)에서 유래되었어요. 1나노미터(nm)는 머리카락 굵기 약 8만분의 1크기이며, 수소원자 10개를 나란히 늘어놓은 정도라고 합니다. 이 정도로 작은 단위라니, 상상이 되시나요?

전자현미경으로 촬영한 나노 튜브

전자 현미경으로 촬영한 나노튜브/ⓒ나사 나노기술센터(www.ipt.arc.nasa.gov)

물리학자 리처드 파인만 (Richard Phillips Feynman)은 1950년대에 이미 나노 기술(Nano Technology)의 눈부신 미래를 예상했어요. 그 예언대로 2015년 현재, 전 세계 나노 시장의 규모는 1조 달러에 다다르고 있습니다. 나노 화학이란 나노 입자에 대해 연구하는 분야인데요. 재미있고 놀라운 이야기로 가득한 나노 화학에 대해 좀 더 자세히 알아볼까요?

경제적, 친환경적으로! 두 마리 토끼를 잡다

물질을 이루는 입자들이 나노 크기가 되면, 신기하게도 성질이 변한답니다. 금 입자를 예로 들어 볼까요. 아시다시피 금은 누런 색이죠. 하지만 나노 입자 크기가 되면, 붉은 색을 띱니다. 반도체 재료를 나노 크기로 줄이면 여러 가지 색깔의 빛을 낼 수 있는데요. 컴퓨터나 TV, 스마트 폰 등 색에 민감한 여러 작업에서 첨단 디스플레이가 가능해지죠. 완전히 새로운 색상을 창조해, 보는 각도에 따라 색이 달라지는 자동차도 만들 수 있어요. 카멜레온 자동차라니, 사람들의 눈길을 확 잡아 끌겠네요.

반도체 재료를 과학자가 들고 있다.

또한, 나노는 입자가 작기 때문에 표면적의 비율이 부피에 비해 상대적으로 커지는데요. 이렇게 표면적이 크면 기체에 반응하는 면적이 넓어서 촉매의 효율이 높아진답니다. 이런 촉매를 자동차 배기통에 설치하면, 일산화탄소 같은 유해물질을 배출하고 탄산가스처럼 무공해 물질로 변화시킬 수도 있어요.

우리 삶을 바꾸는 나노 혁명

나노는 다소 생소하지만, ‘은나노’는 친숙하지 않으세요? 우리 생활 속 가장 대표적인 나노 기술이 바로 은입자 코팅기술인데요. 항균과 살균 기능이 뛰어난 은을 나노 수준으로 입자화 해서 제품표면에 코팅하거나 재료에 섞으면, 세균이나 곰팡이를 막아준다고 해요. 지금 우리가 신고 있는 양말에도 이러한 기술이 쓰인다는 사실! 은나노가 함유된 양말을 신으면, 발 냄새 걱정은 안녕이랍니다.

나노 풀LED TV 를 보고 있는 사람들

얇은 두께와 뛰어난 화질을 자랑하는 나노 풀LED TV ⓒLG전자

식중독 균이나 박테리아를 살균시키는 은가루를 바닥재에 코팅한 ‘은나노 마루’, 아기의 건강까지 생각한 ‘나노 젖병’도 인기입니다. 한 마트에서는 카트 손잡이에 은나노 소재를 함유해 살균 효과를 주어 고객들의 환영을 받았죠. 최첨단 기술의 집약체라 할 수 있는 TV역시 나노 기술을 이용, 갈수록 더욱 얇고 가벼워진 외관으로 뛰어난 화질을 실현하고 있답니다.

한편, 2011년, 놀라운 소식이 들려왔습니다. ‘나노 자석’ 으로 암을 치료하는 기술이 국내에서 개발되었다는 소식인데요. 구슬 모양의 나노 자석에 자기장을 쐬면 수많은 나노 자석이 회전하면서 높은 열을 방출해 암세포를 죽이는 것이에요. 연세대 개발팀은 한 번의 치료로도 암세포를 완전히 제거해 항암약물보다 더 큰 효과를 낸다고 발표했어요. 암 치료에 사용한 전파 역시 라디오 방송에서 사용하는 것이어서 인체에 해가 전혀 없고 몸 속 깊숙한 곳까지 전달된다고 하는데요. 염증 반응이라든지, 여러 안전성을 위해 지금도 끊임없이 연구가 진행되는 중이랍니다.

나노기술로 만든 보청기를 들고 있는 노인

국내 한 업체에서는 나노 기술을 도입하여 최첨단 소프트웨어가 적용된 인공지능 보청기 ‘데스티니(Destiny)’를 출시했는데요. 이 보청기는 스스로 주변을 인식해 소음과 말소리를 명확히 구분한다고 해요. 작은 단위를 컨트롤하는 나노 기술은 이렇게 작은 기계들에도 큰 기능을 더해주며 우리 건강을 지켜주고 있답니다.

나노, 무한 에너지 기술의 시작

태양광 발전 패널최첨단 나노 화학이 태양전지가 만나 미래 에너지 기술 또한 밝은 미래가 점쳐지고 있습니다. 그 동안 태양전지를 만들 때에는, 광전극으로 사용하는 물질의 배열이 무질서해서 전자의 전달을 막는 것이 늘 골치 아팠는데요. 전기 전도도가 뛰어난 나노 입자로 이 문제를 해결할 수 있는 길이 생겼답니다. 나노 기술이 접목된 태양전지는, 실리콘 태양전지보다 효율과 경제성이 훨씬 높다고 해요. 하루빨리 나노 태양전지가 상용화되어 친환경적이면서도 효율적인 에너지를 써볼 수 있길 기대합니다.

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