나노란 무엇인가요?

나노란 무엇인가요?

 

나노는 난쟁이를 뜻하는 그리스어 나노스(nanos)에서 유래하였다. 1나노초(㎱)는 10억 분의 1초를 뜻하며 1나노미터(㎚)는 10억 분의 1m로서 사람 머리카락 굵기의 10만 분의 1, 대략 원자 10개 정도의 크기에 해당된다. 우리가 말하는 나노기술이라는 것은 대략 1-100nm크기의 물질로 이루어진 미세한 크기의 재료나 기계를 만드는 기술, 나노 크기 영역에서 나타나는 새로운 물리적 특성을 응용하여 장비의 성능을 크게 향상 시키려는 기술, 그리고 눈으로는 볼 수 없는 미세한 영역의 자연 현상을 측정하고 예측하는 기술들이다. 나노 크기의 물질이 갖는 가장 큰 특징은 나노물질이 양자화 되어있다는 것이다. 이 양자화 된 특성은 나노영역에서 물질의 크기에 따라 민감하게 변화된다. 이러한 변화로 인하여 광학적, 전기적, 자기적 에너지의 관점에서 새로운 현상들이 나타나게 된다. 또한 다른 중요한 특성으로서 표면효과를 들 수 있다. 나노크기를 지닌 물질은 일정한 물질부피 안에 존재하는 표면적이 기존의 물질에 비해 매우 크다. 따라서 물질을 구성하는 원자들이 입자의 표면에 많이 존재하게 됨으로써, 기존의 물질에서는 기대할 수 없었던 새로운 물리적 성질이 나타난다. 또한 이러한 넓은 표면적으로 인하여 물질의 상태가 매우 불안정하기 때문에 주위 환경과 쉽게 반응하거나 상태가 쉽게 변하는 성질을 갖는다. 나노 크기 물질의 이러한 물리적, 화학적 상태를 효율적으로 이용하면 현재보다 성능이 훨씬 뛰어나거나 또는 새로운 성능을 갖는 재료를 만들 수 있다.

 

현재 나노기술은 세탁기나 냉장고 등 가전제품에서부터 치약이나 비누 등 생활용품까지 여러 제품에서 상용화 되고 있어 우리 주변에서 흔히 찾아 볼 수 있으며, 가까운 미래에는 우리가 상상했던 것을 현실로 만들어 주는 역할을 할 것이다.

예를 들면 인체의 모세혈관 속을 잠수함처럼 다니면서 질병을 진단하고 치료할 수 있는 나노로봇, 기가바이트(GB)보다 1000배 빠른 속도와 용량의 테라바이트급으로 집적화 할 수 있는 나노미터 크기의 회로선을 이용한 나노크기의 반도체, 낮은 전력소모, 저 생산 비용을 갖고 백만 배 이상의 성능을 갖는 나노 구조의 마이크로프로세서 소자, 고성능 배터리, 청정연료의 광합성, 양자 태양전지 등이 있다. 또한 의학 분야에서 나노크기의 고분자나 자성나노입자로 만들어진 나노바이오 센서는 감도가 매우 높아 극소량의 시료만으로도 특정한 목표를 찾아가 바이러스나 암세포 등 유해한 물질을 제거하거나 진단하는데 사용될 수 있으며, 청정 환경 분야에서는 큰 표면적을 갖는 다공성 나노물질을 이용하여 중금속, 다이옥신, 유해 박테리아 같은 환경오염 물질들을 제거할 뿐만 아니라 회수가 용이한 산업적인 측면의 활용성으로 인하여 많은 연구가 활발히 진행되고 있다.

위와 같이 나노기술을 이용하면 우리에게 필요한 성질이나 특성을 갖는 물질을 만들고 그 특성을 제어할 수 있기 때문에 전자, 재료, 의약, 에너지 등 모든 과학기술 분야에서 응용되고 있으며, 또한 나노기술은 물질의 최소단위인 원자 혹은 분자를 조작 및 제어하여 나노물질을 만들기 때문에 자원손실을 최소화하고 최고의 성능 구현이 가능하다. 더 나아가서는 초미세 상태에서 나노구조체를 제조하기 때문에 에너지효율의 극대화와 오염발생 방지, 효과적 오염제거 등의 효과를 통하여 부산물의 생성을 최소화시키기 때문에 그 경제적 기술적 파급효과는 대단히 크다고 할 수 있다.