나노기술이란
“나노(nano)는 10억분의 1이라는 뜻이다. 1나노미터 크기는 원자 4개 정도의 크기, 즉 머리카락 굵기의 10만분의 1 굵기 정도다. 나노 테크놀로지(NT, Nano Te- chnology)는 1에서 100나노미터 아래 크기로 내려갈 때 쓰는 말이다.
나노기술은 2000년 미국 빌 클린턴 대통령이 연두교서에서 ‘나노’라는 말을 쓰면서 일반 대중에게 알려졌다. 클린턴은 당시 나노기술을 3가지 예를 들어 설명했다.
‘솜털 같은 무게로 강철의 10배에 이르는 물질을 만들어 낼 수 있고, 국회 도서관에 소장하고 있는 방대한 자료를 각설탕만한 소자 안에 담을 수 있으며, 암세포가 만들어지기 시작할 때부터 감지해낼 수 있다.’”
우리 삶을 바꾸는 나노기술
“20세기 말부터 과학기술의 새로운 지평이 열렸다. 복제양 돌리로 상징되는 BI가 대표적이다. 또한 인간 게놈은 나노기술과 밀접한 관련이 있는 나노 바이오의 대표적인 사례다. 나노기술을 통해 2000년에 DNA의 염기서열을 읽었다.
나노기술이 접목된 또 다른 분야는 IT다. 삼성전자는 지난해 30NT를 써 세계 최초로 30나노 64기가(Gb) 낸드플래시 메모리를 개발했다. 컨버전스(convergence)가 화두로 되고 있는 가운데, 여러 기술이 합쳐져 고성능의 탄소 나노튜브 섬유도 만들 수 있다. 탄소 나노튜브는 굉장히 강해 쉽게 끊어지지 않는다. 이를 이용해 옷 자체로 쓸 수도 있고, 전자기기에 쓰면 옷이 화면이나 건강측정기가 되기도 한다. 나노기술이 이런 것들을 가능하게 하고 있고, 이를 통해 우리의 생활이 달리지고 있다.”
이제 화두는 에너지 문제
“2004년이 두 번째 안식년이었다. 뭔가 새로운 연구 주제를 찾아야겠다고 생각했다. 예전부터 환경, 에너지 문제에 관심이 많았다. ET의 E는 에너지(Energy)뿐만 아니라 생태(Ecology), 환경(Environment)을 나타낸다. 앞으로 대두될 가장 중요한 주제가 에너지라고 결론을 내렸다.
미래를 생각할 때 피부로 느끼는 게 전 지구적인 환경 문제다. 과거 환경이라고 하면 오염을 먼저 떠올렸다. 물론 이것도 해결해야 할 문제지만 이제는 이산화탄소로 인한 지구온난화가 가장 큰 문제다.
과거 논란이 많았지만 지금은 거의 모든 과학자가 이산화탄소량이 증가하고 있으며, 이것이 지구의 평균 온도가 높아지는 것과 상관관계가 있다는 데 동의한다. 지난 1000년 동안 지구의 온도와 대기 중 이산화탄소량을 측정한 데이터를 보면 놀랍게도 1950년 이후 두 데이터가 동시에 뛰고 있다.
역시 원인은 자동차를 비롯해 석탄, 석유 등 화석 에너지를 이용해 배출하는 이산화탄소 때문이다. 현재 속도가 유지된다면 몇 십 년 후에는 인류가 감당하지 못할 정도로 문명의 발전이나 미래의 양상이 달라질 것이다. 나는 길게 잡아 이를 30년 으로 본다.
그런데 현실은 중국, 인도 등 못 살던 나라들의 개발이 가속화되면서 화석 연료 수요가 더 늘고 있고 에너지 자원은 심각한 속도로 고갈되고 있다. 해결할 길이 더 어려워지는 모습이다. 이에 따라 나는 과학자가 할 수 있는 것이 무엇인지 생각하게 됐고, 에너지 분야에 관심을 기울이다가 내가 할 수 있는 일을 찾게 됐다.”
친환경, 기술주도형의 수소에너지
“수소에너지는 자원 의존적이지 않고 기술주도적이다. 수소 시대가 되면 자원을 많이 가진 나라보다 기술을 가진 나라가 중요하게 된다. 수소는 기본적으로 물을 분해하면 나온다. 물은 어디에나 있다. 수소를 사용하면 공기 중의 산소와 결합하고, 그것이 다시 물로 돌아간다. 물에서 시작해 물로 돌아가는 것이다. 이처럼 수소는 재생 가능하며 자원의 지속성을 갖는다. 그래서 다른 오염 물질도 없고 이산화탄소 배출 또한 전무하다.
그런데 수소에너지를 실질적으로 사용하는 데 3가지 과제가 있다. 첫째 수소를 만들어야 하고, 둘째 이를 저장해야 하며, 셋째 이를 이용해 동력용 전기를 생산하는 연료전지가 필요하다.
수소를 생산하는 데는 특별한 기술적 어려움이 없지만 수소를 저장하는 게 문제가 된다. 수소는 우주에 존재하는 존재 가운데 가장 가볍고 부피가 크기 때문에 저장에 어려움이 따른다. 자동차 한 대가 500km를 달리려면 집채보다 더 큰 수소탱크를 싣고 다녀야 한다. 따라서 압축해서 저장해야 하는데 압축하면 폭발 위험이 커진다.”
