나노기술 및 정책 정보

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미국 민간 연구소 신흥 나노기술 프로젝트가 조사한 바에 의하면, 이미 500여 개 이상의 소비재가 나노 기술로 만들어져 팔리고 있다. 이 숫자는 모든 나노 제품을 포함한 것도 아니고 나노 기초 재료, 중간 부품, 그리고 산업용 장비 등도 포함하지 않았다. 이처럼 빠르게 현실로 다가오는 나노 기술는 국방 및 국가 안보에 어떻게 응용될 수 있을까?

미국 민간 연구소 헤리티지 재단은 최근 케스린 셸비 컬럼 데이비스 국제 관계 연구소의 외교 정책 전문가인 제임스 제이 카라파노 박사의 “나노 기술과 국가 안보”라는 기고문을 실었다. 이 기고문은 나노 기술의 현황을 소개하고, 미국의 국가 안보를 위하여 나노 기술이 더 적극적으로 활용되야 한다고 주장하였다. 이하는 그 기고문의 요약이다.

나노 기술은 특히 국가 안보 등을 포함한 많은 영역에서 광범위한 응용 가능성이 있는 부상하는 전환적 기술이다. 미국은 나노 과학에서 세계가 인정한 리더이지만, 치열한 국제 경쟁이 미국의 우위를 좁히고 있다. 유럽 연합과 중국같은 많은 나라들이 대형 나노 기술 구상들을 갖고 있다.

가까운 미래에 국가 안보를 위하여 가장 유망한 개발은 상용화 응용 보다는 정부의 연구에서 유래할 것이다. 가까운 미래의 국가 안보 수요를 맞추기 위하여 미국 정부는 장기적인 연구 증진, 연방 정부의 과제비의 더 넓은 배포, 실력있는 전문가의 공급 유지를 위한 과학적 교환의 장려 등을 포함하여 새로운 행정적 정책적 혁신을 채택할 필요가 있다. 장기적으로 정부는 연구비와 새로운 기술 비용을 줄이기 위하여 자본과 규제적 장벽을 제거해야 하며 안전과 환경 문제도 다뤄야 한다.

- 나노 기술이란 무엇인가?
분자 구조들을 유전학과 기타 생물 과학의 진전과 결합하여 풍부한 연구 기회가 창출되었다. 이러한 독특한 성질들을 이용하여 과학자들은 의료, 전자기기와 기타 산업 분야에서 엄청난 국방 안보 역량을 제공하는 고도로 유익한 제품들을 개발 중이다. 이러한 과학적 개발은 새로운 산업들을 생성하고 있다. 시장 기회들은 많은 정부들과 산업 리더들이 나노 기술을 차세대 산업 혁명으로 부르게끔 만든다.

나노 기술은 2005년도에 300억 달러에 달하는 제조품에 응용되었고, 이 숫자는 2015년까지 거의 2.6조 달러에 달할 것으로 추산된다. 그러나 나노 기술이 상대적으로 새롭기 때문에 정부 연구가 특히 국가 안보에 있어서 이 새로운 기술을 개발 응용하는데 필수적이다.

- 작은 출발
나노 기술의 탄생은 IBM사의 Gerd Binning과 Heinrich Rohrer가 주사 터널링 현미경을 만든 1981년으로 거슬러 올라간다. 이 현미경은 연구자들이 물질을 “바닥에서” 변화시키는 비범한 능력을 가져다 주었고, 이 두 과학자들은 1986년 노벨 물리학상을 받았다.

수년만에 과학자들은 나노 입자들을 만드는 능력을 보였다. 1985년의 풀러린(벅키 볼로 알려진 순수한 탄소 분자 구조체)과 1991년의 탄소 나노튜브는 나노 기술에 대한 관심을 증폭시켰다. 이러한 분자들은 전자공학, 광학과 기타 재료 과학 분야에서 다양한 응용 가능성을 가진 새로운 물질이다. 이들은 놀라운 강도와 독특한 전기적 성질들을 갖고 있다. 탄소 나노튜브는 철보다 100배나 강하고 풀러린은 약물이나 기타 재료를 운반하기에 좋게 가운데가 비어 있다.

- 나노 기술의 현재
현재의 상업적 나노 기술 제품들은 나노 입자, 코팅, 촉매와 나노 컴포지트(나노 크기에서 유기체와 비유기체 물질의 합성으로 된 재료) 등과 같은 1 세대 수동적 응용에 한정되어 있다. 화장품, 자동차 부품, 옷, 그리고 스포츠 용품이 나와 있다. 연구 개발은 재빨리 나노 기술을 바이오 기술, 정보 기술 과 인지 과학 등의 다른 분야로 응용을 확대시켜 나가고 있다.

반도체 제조 공정에서 흔히 사용되는 기술들을 사용하여 연구자들은 단일 전자들이 가둬질 수 있는 양자 우물, 양자점들을 만들어냈다. 모든 원자 주위의 전자 껍질들은 색깔과 전기 전도도 같은 성질들을 결정한다. 이 껍질들로부터 단순히 전자들을 더하거나 뺌으로써 원자의 종류가 바꿔진다.

현재 나노기술은 바이오 기술과의 경계선도 허물고 있다. 예를 들면, 나노 입자들은 암과 같은 질병을 이겨내기 위하여 의료 연구에 사용된다. 연구자들은 질병의 진단과 치료에 엄청난 가능성을 가진 유전자 코드를 조작하는 길을 찾고 있다. 약물을 포함한 나노 입자들이 치료가 필요한 세포들에만 부착되도록 고안되었다. 이러한 연구는 다른 질병 연구에 영향을 주고 국가적인 자연 재해에 의료적 대응을 하는데 도움을 준다.

- 국가 안보
2000년도에 연방 정부는 국립 나노 기술 구상(NNI)을 설립하여 나노 기술을 연방 수준에서 지원하기 시작했다. 이 NNI는 국방과 국가 안보 프로그램을 실행하는 26개 연방 기관들로 구성된다. 국방부와 국토 보안부가 NNI의 멤버이다.

미군의 모든 관련 기관들이 현재 나노 기술 연구를 수행하고 있다. 공군은 컴포지트 재료에 집중하고 있다. 해군 나노 기술 연구소는 나노 광학과 생물학적 재료 응용을 위하여 양자점들을 연구한다. 2003년도에 육군과 MIT는 병사들을 더 잘 보호하는 기술 개발을 위하여 병사 기술 연구소를 설립했다.

나노 기술의 군사적 응용에서 가장 명백한 것은 재료 과학이다. 탄소 나노튜브와 다이아몬드 필름 및 섬유는 철보다 강도 대 무게 비율이 높아서 장비와 차량에서 더 가볍고 튼튼한 것들을 만들 수 있다. 다른 응용에서 니켈 나노 로프를 첨가하여 전기를 통할 수 있게 하면 비행기는 낙뢰에 더 잘 견딜 수 있게 될 것이다. 니켈 나노 로프는 필터나 에너지 저장 기기로 사용될 수 있는 자기적 성질도 갖고 있다.

미 육군은 나노 기술을 병사들의 제복, 장비와 무기로 사용하는 연구를 수행한다. Objective Force Warrior Soldier Ensemble이란 프로그램을 통하여 육군은 병사들의 팔다리에 부착되어, 외부에서 힘이 가해지면 액체들을 굳게 만들어 단단해지는 유연한 보호 제복을 만들고 있다. 이는 병사들의 짐이 크게 경감된다는 것을 의미한다(현재의 보호 장비의 무게는 약 11킬로그램이다.).

다른 특수 제복들에서는 의료 센서, 치료 능력, 통신과 병사들의 환경 조절, 통합 열적, 화학적, 생물학적 센싱 시스템이 병사들의 제복 섬유에 들어가는 것이다.

나노 기술은 연료 분사와 폭발물의 더 정밀한 조절을 가능케 한다. 폭탄은 최적의 입자 크기와 성분 비율로 만들어져서 재료들이 이론적인 에너지 방출 한계에 도달하게 만들 수 있다. 이는 더 작고, 더 강력한 로켓, 탄두, 폭탄과 추진체를 만들 수 있다는 것이다.

에너지의 방출을 더 느리게 만들기 위하여 나노 기술은 더 강력한 전지, 연료 전지, 광전기 패널과 더 이상한 방법의 전력 생산 방법을 가능케 할 수 있다. 조지아 공대의 연구자들은 현재 배터리의 필요성을 완전히 제거하는, 스스로 전력을 생산하는 옷감에 사용될 피에조 전기 섬유들을 개발 중이다.

국방부가 나노 기술을 이용하는데 지도자로 남아있으려면, 어떻게 나노 기술이 미국의 안보와 경쟁력에 사용될 수 있는지를 적절히 이애해야 할 것이다. 미국 정부의 2004년도 나노 기술의 예산 중 오직 0.25%만이 국토 보안부에 돌아갔다. 이 수치는 나노 기술이 국방 능력을 늘리는데 주요한 역할을 수행할 것을 감안하면 부적절하다.

* yesKISTI 참조