미래를 바꿀 10가지 발명 기술
엘리베이터 타고 우주관광하고
기억이식칩으로 기억력 회복
 미래에는 알츠하이머병에 걸려도 기억이식 칩을 이식받아 건강하게 살 수 있게 된다. 시속 200km의 엘리베이터를 타고 우주여행도 떠날 수 있다. 더 이상 사람이 힘들여서 운전을 하지 않아도 자동차가 알아서 원하는 장소까지 데려다 주는 무인 자동차 시대도 올 것이다. 미국의 시사주간지 〈뉴스위크 인터넷〉 판은 미래 생활을 바꿀 10가지 발명 기술을 소개했다. 과연 저런 일이 일어날 수 있을까 의문도 생기지만 분명한 것은 지금 이 순간에도 우리의 상상을 초월하는 기술들이 실제 실험실에서 연구되고 있다는 것이다.
1. 인조 다이아몬드로 만든 반도체
인조 다이아몬드는 보석으로서의 가치는 물론 화씨 1천도까지 견딜 수 있어 반도체 재료와 고화질 텔레비전 등으로 활용되면서 큰 파장을 몰고 올 것이다.
리니레스사가 7년 전 개발한 인조 다이아몬드 ‘아폴로 다이아몬드’는 거의 천연 다이아몬드와 흡사하다. 특히 525도의 고온에서도 견딜 수 있어 실리콘을 대체할 반도체의 새로운 재료로 부상하고 있다. 반도체뿐만 아니라 LED(발광 다이오드), 평면 디스플레이, 고화질 텔레비전 등에 활용될 예정이다. 보석으로 만든 전자 제품 덕분에 여성들이 시계나 반지보다 TV를 더 갖고 싶어 하는 날이 올지도 모른다.
인조 다이아몬드는 실리콘 반도체와 비교할 때 획기적으로 많은 정보량을 처리할 수 있을 것으로 기대된다.
실제로 남아공의 다이아몬드 업체인 드비어스와 스위스의 종합엔지니어링 그룹 ABB사가 다이아몬드의 결정 구조를 극히 세밀한 수준까지 정확하게 통제함으로써 이상적인 반도체의 특성을 갖출 수 있도록 하는 기술을 개발하는 데 성공했다.
우크라이나공화국의 화학연구소에서도 탄소 이온의 고속 빔을 만들어 탄소 표면에 분사하는 방식으로 다이아몬드를 형성할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 이 방식은 고온, 고압 등 특수한 조건 없이도 손쉽게 인조 다이아몬드를 만들어낼 수 있는 획기적인 기술이다.
국내에서는 일진다이아몬드가 인조 다이아몬드를 디스플레이용으로 개발하고 있다.
2. 초파리의 놀라운 후각 이용한 센서
 1km 밖에서도 냄새를 맡는 초파리의 예민한 후각을 이용한 센서가 개발된다면 숲 속에서 실종된 사람을 쉽게 찾아낼 수 있을 것이다.
곤충은 인류의 역사보다 더 오랜 역사를 가지고 있다. 그만큼 어떤 환경에서도 생존 능력이 뛰어나기 때문이다. 단순한 구조이지만 특정 감각에서는 인간을 초월하는 탁월한 능력을 발휘한다. 때문에 최근에는 곤충의 특성을 이용한 기술이 생활 곳곳에서 응용된다.
초파리도 마찬가지. 초파리는 사람이 눈을 깜박이는데 걸리는 시간의 5분의 1만에 비행 방향을 바꿀 수 있는 재능을 가지고 있다.
이런 놀라운 사실은 미국 캘리포니아공대의 마이클 디킨슨 교수가 밝혀냈다. 그는 저해상도의 카메라 폰 보다 더 낮은 시력을 가지고 있는 초파리가 어떻게 빠른 비행을 할 수 있을까를 연구하던 끝에 밝혀낸 것이 바로 초파리의 놀라운 후각 능력이다.
1km 밖에서도 냄새를 맡는 초파리의 후각 능력은 하나의 바이오센서와도 같다.
3. 세포를 프로그래밍 한다
전자회로를 조립하는 것처럼 인간의 유전자를 조합한 후 살아 있는 세균에 주입해 세포 회로를 만들어내는 세포 프로그래밍이 가능하다면 어떨까.
이처럼 프로그램화된 세포를 이용해 유전공학적으로 만들 수 없는 약품 생산이나 세균전 방어에 이용될 수 있다.
게놈 프로젝트가 완성되면서 이미 인간의 DNA 정보가 해독 됐으며 최근 나노기술의 눈부신 발전으로 DNA 염기 서열을 특정한 구조로 만들 수 있는 프로그래밍도 가능하게 됐다.
미국 뉴욕대 니드리안 시먼 교수는 DNA를 마음대로 조작해 다양한 구조물을 만들어내는데 성공해 관심을 끌고 있다.
 4. 탄소 나노튜브로 만든 엘리베이터 타고 우주 관광
미국 항공우주국(NASA)은 시속 200km로 탄소 나노튜브 끈을 타고 우주로 올라가는 태양 동력 로봇을 구상 중이다. 말 그대로 우주로 가는 엘리베이터가 만들어 지는 셈이다.
미국 웨스트버지니아 페어몬트에 있는 과학연구소의 브래들리 에드워즈 박사는 우주 엘리베이터 개발자이다. 바로 10만 상공의 우주 상공으로 직행하는 엘리베이터이다.
이 엘리베이터는 강철보다 몇 배나 강한 작은 탄소 원자 다발인 나노튜브 케이블로 폭 90cm에 종이 한 장보다 더 얇은 두께이지만 13톤의 무게를 지탱할 수 있다.
실제로 남아프리카의 태평양 해변 적도에 승강장을 만들어 우주 엘리베이터를 설치할 예정인 것으로 알려졌다.
또, 시애틀의 하이리프트시스템사에서도 나사의 지원으로 우주 엘리베이터 개발을 추진 중인 것으로 알려졌다. 이들이 고안한 우주 엘리베이터는 한쪽 끝은 바다의 떠 있는 승강장에 다른 한쪽 끝은 3만5000km 상공에 떠 있는 위성에 케이블로 연결하는 방식이다.
상상만 해도 신기한 이야기이다. 에드워즈 박사는 이 엘리베이터 개발로 우주여행이 경제적이고 안전해질 것이라고 기대한다.
5. 운전자 없이 달리는 자동차
미래의 자동차는 어디까지 발전할 것인가. 그야말로 상상을 초월할 것이다. 급기야 인간을 대신해서 컴퓨터가 운전을 하는 시대가 올 것이다. 음주운전, 졸음운전의 위험이 없어지는 것은 물론 절대로 자동차 사고도 나지 않는다.
BMW와 다임러크라이슬러, GM 등 세계적인 자동차 메이커들은 이미 무인 자동차의 초기 모델을 만들어놓은 상태.
우선 다른 차나 사물과의 거리를 측정하는 레이저 카메라를 자동차의 앞뒤와 양옆에 부착하면 추돌, 충돌 사고를 예방할 수 있다. 또 자동차에 부착된 센서는 냄새, 눈 깜박임, 얼굴 각도 등을 감지해 운전자의 상태를 파악해 음주운전이나 졸음운전을 감지하고 경고음을 내거나 자동운전 모드로 전환한다.
자동차 무인화를 위한 중요한 역할을 하는 기술로는 교통정보를 알려 주는 ITS(지능형 교통체계)이외에 첨단 차량제어 장치인 AVCS(Advanced Vehicle Control Systems)가 필수적이다. AVCS는 차간 간격 자동제어, 차선이탈 방지 등 도로의 지능화를 가능케 할 것이다.
6. 기억 이식 칩, 뇌 손상 환자 기억력 복원
뇌 기능을 대신하는 칩이 만들어져 뇌졸중이나 알츠하이머병 등 뇌 손상 환자들에게 기억력을 돌려준다.
미국 남가주대학의 생명공학자인 테드 버거 박사는 뇌의 기억 장치를 보완할 컴퓨터 칩을 설계하기 위해 신경세포를 연구 중이다.
미래에 사람들은 뇌 손상 환자들에게 도움을 줄 이 뇌 기능을 대신하는 칩을 이용해 평소 자신의 능력보다 더 뛰어난 능력을 발휘하게 될지도 모른다.
이 칩을 이용하여 공부하지 않고도 외국어를 습득하게 되거나 양자역학과 같은 어려운 과학 지식을 습득하게 될 수 있다. 또한, 칩 이식을 통해 전투기 조종도 할 수 있는 능력을 갖게 될지도 모른다.
한편, 미 국방부에서는 전쟁에서 군인의 사기를 불어넣어 주는 칩을 만든다는 계획도 세우고 있다.
실제로 인간의 기억력 상실은 뇌의 측두엽 부위에 이상이 생길 경우 발생한다. 인간의 측두엽을 대체할 만한 칩이 나온다면 알츠하이머병은 물론 중풍으로 인한 언어 장애, 간질 등 기억력을 상실하는 병의 치료에 획기적인 역할을 할 것으로 기대된다.
7. 식량난 해결해주는 우주 식물
지난 99년 중국의 과학자들이 식물의 씨앗을 무인 우주선인 ‘센저우 호’에 실어 보냈다가 다시 지구로 가져왔다. 놀랍게도 이 식물들은 우주의 무중력과 복사열의 영향으로 유전자 구조가 변해 야구방망이 길이의 긴 오이가 탄생하는가 하면 황산화물질인 베타카로틴이 27%나 많이 든 토마토 등 지구상에서는 나타날 수 없는 새로운 품종들이 탄생하는 기현상을 보였다.
이런 놀랄 만한 사실을 알게 된 과학자들은 우주 식물을 이용하여 향후 지구의 식량난을 해결할 수 있을 것이라는 기대로 무인 우주선에 각종 채소의 씨앗과 약초 등을 올려 보내는 실험을 진행하고 있다.
중국 안구오에 위치한 키웨이 우주 식물 번식단지에 있는 식물들을 관리하는 첸 마오정에 따르면 “우주로 여행을 갔다 온 이곳의 식물들은 잎이 더 크고, 줄기도 굵고 병충해에도 강한 특성을 보였다”고 말했다.
키웨이 식물단지에서는 지난 99년과 2001년 두 차례 무인 우주선에 30종의 작물 씨앗을 우주로 쏘아 올렸다가 가져온 식물들을 재배하고 있다.
우주 바람을 쐰 씨앗들이 어떤 모습으로 자라게될 지 전 세계 사람들의 이목이 집중되고 있다.
8. 더 가볍고 더 저렴한 플라스틱 칩
플라스틱으로 실리콘 칩과 발광 다이오드(LED)의 재료가 되는 트랜지스터를 만든다면 더 가볍고 값싼 차세대 디스플레이 장치가 탄생할 것이다. 제품 사용법을 알려주는 포장 상자도 등장할 예정이다.
영국 케임브리지대학의 리처드 프렌드 교수는 플라스틱을 사용한 저비용 칩 기술 개발을 추진하고 있다. 그 결과 플라스틱 트랜지스터와 단순한 형태의 회로가 개발 됐으며 필립스사와 인텔사 등에서도 많은 관심을 보이고 있다.
전문가들은 플라스틱 칩은 기존의 실리콘 반도체 칩보다 성능이 낮기 때문에 실리콘을 대체하기보다는 가볍고 저렴한 특성을 이용해 새로운 스마트 기기들을 만들어 낼 것으로 전망하고 있다.
또한, 기존의 실리콘 트랜지스터보다 수백 배 정도 크고 속도도 수백km 헤르cm에 달할 것으로 보여 저가의 대형 TFT 평판 디스플레이 장치를 만들 수 있을 것으로 보인다.
예컨대, 제품 사용법을 알려주는 포장 상자나 가격표, 승차권 등 한 번 쓰고 버리는 생활 용품 등에 대거 활용될 전망이다.
9. 초경량 자동차
자동차의 무게를 줄일 수 있다면 연료 소모도 절반으로 줄일 수 있지 않을까.
테니스 채나 골프채를 만드는 재질로 차를 만든다면 차의 무게를 대폭 줄일 수 있을 것이다. 이런 이유에서 강하면서 가벼운 새로운 소재에 대한 연구가 자동차 메이커들 사이에서 끊임없이 시도되고 있다.
가장 주목받고 있는 소재는 탄소 섬유. 충돌 시에도 사람을 안전하게 보호할 수 있는 것은 물론 저렴한 가격에 대량생산도 가능하다는 것이 지금까지 연구 결과이다.
또 다른 초경량 자동차 소재로 부상되는 소재가 알루미늄이다. 알루미늄 초경량 자동차(AIVs)는 이미 몇몇 고급 자동차에 적용되고 있다. 알루미늄은 기존의 자동차 소재인 철에 비해 무게가 절반 정도로 가벼워 경량 자동차 소재로 각광받고 있지만 제작 과정이 어렵고 제작비가 강철보다 세 배나 많이 들어가는 단점이 있다.
GM자동차도 현대자동차와 공동으로 자동차 초경량화 프로젝트를 진행 중이다. 양사는 엔지니어링 플라스틱을 이용해 자동차 차체를 만드는 연구를 하고 있다고 밝혔다.
초경량 자동차는 에너지와 환경 문제를 한 번에 해결할 수 있다는 점에서 절대적인 연구 가치가 있다고 전문가들은 입을 모은다.
10. 홍수에도 끄떡없는 물에 뜨는 집
물 위에 둥둥 떠다니는 집을 지을 수 있을까. 미래에는 목재와 속이 빈 콘크리트로 만들어져 부력으로 파도 속에서도 기울지 않고 물에 떠다니는 주택이 나온다.
유엔에 따르면 오는 2050년이면 극지방의 빙하가 녹아서 해수면이 상승하고 지구온난화로 지구상의 20억 명이 홍수로 인한 피해를 입을 것이라는 예측이 있다.
이 같은 기상 이변에 대비해 연구되고 있는 것이 바로 수륙양용 주택이다. 국토가 해수면보다 낮은 네덜란드에서는 이미 미래의 기후 변화에 대비하여 물 위에서도 끄떡없는 주택 건설을 추진 중이다.
암스테르담에서 남동쪽으로 100km쯤 떨어진 중부 마을에서 진행 중인 세계 최초의 수륙양용 주택단지는 이미 네덜란드의 수로 주변에 세워져 있는 ‘하우스 보트’나 아시아의 ‘수상 마을’과 달리 단단한 땅 위에 지어진다는 점에서 다르다.
이들 집들은 땅 위에 건설되지만 홍수가 나면 수면 상승과 함께 물 위에 뜨도록 설계됐다. 가벼운 나무를 자재로 사용하고 콘크리트 바닥도 속이 비어 있어서 배처럼 물에 뜨는 특성을 갖는다.
한편, 네덜란드에서 지어진 수륙양용 주택의 가격은 무려 26만 유로에 달한다. 우리 돈으로 약 4억 원대의 고가이지만 인기가 좋다. |