나노기술[Nano Tech]과 응용

나노 조직의 연결고리 이미지

21세기의 대표적인 기술 중 하나로 꼽히는 '나노기술'은 과학과 산업 전반에 걸쳐 혁신을 이루고 있습니다. 나노기술은 물질의 크기를 나노미터 단위로 조작하고 응용하는 기술로써, 다양한 산업 분야의 발전을 이끌고 있습니다. '나노'라는 말은 공학계열의 전공자나 공학계열 중에서도 재료공학이나 소재공학을 공부하신 분이라면 익숙한 단어인데요. 재료공학 전공자로서 접할 기회가 없었던 분들에게 나노에 대한 개념 이해와 기술의 대표적인 응용 분야에 대해 알려드리고자 합니다.

나노란 단어는 고대 그리스어인 난쟁이를 뜻하는 나노스(nanos)에서 유래되었습니다. 10억 분의 1미터를 나타내는 단위로 나노미터(nm)로 표기하며, 일반적으로 수 nm에서 100nm크기의 물질을 이루는 원자나 분자 수준에서의 미세한 크기를 의미합니다. 나노기술은 "물질을 나노미터 크기의 범주에서 조작·분석하고 이를 제어함으로써 새롭거나 개선된 물리적·화학적·생물학적 특성을 나타내는 소재·소자 또는 시스템(이하 "소재 등"이라 한다)을 만들어내는 과학기술 및 소재 등을 나노미터 크기의 범주에서 미세하게 가공하는 과학기술"을 말합니다. ('나노기술개발촉진법' 제2조 1항)

머리카락,꽃가루,나노섬유 사이즈를 비교한 사진 [출처-에프티이앤이]

위의 사진을 쉽게 이해하자면 사람의 머리카락은 50000nm(나노미터)인데 비해서 꽃가루는 20000nm, 나노섬유는 100nm 정도로 머리카락의 1/500 정도밖에 안 되는 사이즈입니다. [참고 1㎛(마이크로미터)는 1000nm ]

SCALE

우리 생활 곳곳에서 만날 수 있는 나노기술로는 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 ‘소재’ 분야로 소재분야에서는 탄소나노튜브 같은 신소재 개발 및 응용 연구가 활발히 진행 중입니다. 두 번째는 ‘소자’ 분야로 반도체 회로 선폭 축소 또는 집적화를 통한 성능을 향상하는 기술입니다. 세 번째는 ‘에너지/환경’ 분야로 태양전지 효율향상, 연료전지 촉매개발 등 친환경 관련한 기술이며, 이 모든 분야의 기술들은 이미 적용되고 있으며 성능향상과 새로운 기능을 위한 연구들이 지속적으로 진행되고 있습니다.

나노 기술의 응용(제품)  [출처-밀양나노피아]

대표적인 응용 분야에 대해 살펴보자면,
1. 의료분야: 나노 기술은 의료분야에서 광범위하게 활용되며, 약물 전달, 조직 변형 및 세포 재생 분야에 있어 혁신적인 기술 개발을 이끌고 있습니다. 나노 물질이 조직 내에 안전하게 유입되고 적절한 위치에서 빠르게 효과를 발휘함으로써 약물 치료의 효율성을 높이므로 전반적인 치료 시간도 단축될 것입니다.
2. 에너지 및 환경 분야: 나노기술은 에너지 및 환경 분야에서도 큰 변화를 가져오고 있습니다. 태양광 발전인 솔라셀의 효율을 높이는 방법에 나노기술을 활용하여 저비용, 고효율의 태양광 발전 시스템이 개발 중입니다. 이러한 개발을 통해 친환경 에너지 시스템 구축에 나노기술의 기여도가 높아질 것입니다.
3. 전자기기 및 반도체 분야: 전자기기 및 반도체 분야에서는 나노 기술을 통해 저용량과 저전력 소자를 개발하는 데 크게 기여하고 있습니다. 이는 고성능이면서 저전력의 전자기기를 만드는 데 도움이 되어, 에너지 소비를 줄이는 데 큰 역할을 합니다.
4. 식품 안전 분야: 식품 안전 분야에서는 나노센서를 활용한 미생물, 영양소 및 유해 물질 검출 기술이 개발 중입니다. 이를 통해 식품 안전 문제에 관한 효과적인 대응이 가능하며, 식품 안전을 높이면서 고객의 건강을 보호할 수 있습니다.
5. 재료 과학 분야: 재료 과학 분야에서도 나노기술의 활용이 활발히 이루어지고 있습니다. 나노 기술을 이용하여 기존의 소재보다 경량이고 강한 재료를 개발함으로써 산업 구조와 제품의 효율을 높일 수 있습니다.

나노 기술의 응용  [출처-밀양나노피아]

앞으로의 나노기술은 4차 산업혁명 시대를 맞아 더욱 주목받을 것으로 예상됩니다. 특히 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷 등 첨단 정보통신기술과의 융합을 통해 새로운 가치 창출이 기대되는 상황이며, 감염병 예방·진단·치료제 개발등 바이오헬스케어 분야 역시 큰 관심을 받고 있습니다. 이밖에도 환경오염 문제 해결, 재난재해 대응 등 사회문제 해결형 R&D 투자 확대 추세에 따라 향후 지속적인 성장이 예측됩니다.

오늘은 나노기술에 대해 알아보았습니다. 다음시간에는 좀 더 유익한 주제로 찾아뵙겠습니다. 감사합니다~