나노, 머리카락 10만분의 1 크기
고성능 車부품·배터리 기술에 쓰여
의약품까지 적용 영역 확대돼
노벨물리학상 받은 파인만 교수
"원자 제어하면 과학발전 급가속"
2015년 암에 걸린 사실을 공개했던 지미 카터 전 미국 대통령은 그해 말 완치를 발표했다. 당시 흑색종이 간과 뇌로 퍼졌다고 진단받았지만 키트루다로 불리는 나노기술이 접목된 새 면역항암제 치료를 받고 회복했다.
미국 과학자들은 전기자동차 회사 테슬라를 대표적인 ‘100% 나노기업’으로 꼽는다. 더 적은 전기 소모로 훨씬 멀리 가도록 하기 위해 테슬라 전기차에는 완전히 새로운 차체, 부품, 고성능 배터리가 사용되는데, 여기에 나노기술을 적용했다.
이렇듯 나노기술의 쓰임새는 갈수록 다양해지고 있다. 12~13일 경기 고양 킨텍스에서 열린 제15회 한·미 나노포럼에서는 더 발전된 나노기술 청사진이 제시되기도 했다. 병든 세포만 골라 치료하는 의약기술, 사물인터넷(IoT)과 연결해 미세한 환경오염까지 감시하는 나노센서까지 개발되고 있다고 소개했다.
원자를 재료로 쓰는 신(新)제조기술
‘나노’란 말은 그리스어에서 난쟁이를 뜻하는 ‘나노스’에서 유래했다. 한국에선 1968년 유한양행이 국내 기업 최초로 나노초(1ns=10억분의 1초)급 처리속도의 컴퓨터를 도입하면서 알려지기 시작했다. 1975년 한국과학기술연구원(KIST)이 320ns 처리 속도의 국산 컴퓨터를 개발했다는 소식이 나노에 대한 관심도를 높였다.
나노를 길이로 사용한 1나노미터(㎚)는 10억분의 1m로 아주 짧다. 사람의 머리카락 지름이 10~100마이크로미터(㎛·1㎛=100만분의 1m)인데 1㎚보다 1만~10만 배가량 굵다고 보면 된다. 1㎚는 물질의 기본 단위인 원자 3~4개에 해당한다. 이런 이유로 나노 세상은 물질의 가장 작은 단위에 가깝다.
과학자들이 나노 세계에 주목하는 것은 막강한 잠재력 때문이다. 기존 제조업이 일정 크기의 물질을 깎거나 가공해서 부품이나 제품을 생산한다면 나노기술은 원자 하나하나를 블록처럼 쌓거나 옮겨서 원하는 제품을 만드는 방식이다.
그동안 반도체산업에서는 웨이퍼를 깎아 칩을 생산해왔다. 나노기술을 활용한 단일원자 전자공학은 원자들을 이어 회로를 구현할 수 있다. 선폭이 10㎚대인 지금의 반도체 칩보다 훨씬 더 저장용량이 크고, 작은 칩을 제조할 수 있다는 얘기다.
나노기술을 활용하면 자원도 아낄 수 있다. 성능 유지에 필요한 최소한의 물질만 쓰고, 원자를 조립할 때 에너지도 적게 들어 자원 낭비를 줄일 수 있다.
나노 세계에선 화학적인 성질과 전기적인 속성이 달라지는 마법 같은 일마저 벌어진다. 금 분말이 20㎚로 작아지면 색깔이 노란색에서 빨간색으로 바뀐다. 디스플레이에서 색을 내는 퀀텀닷(양자점) 역시 굵기가 가늘어지면 색상이 바뀐다.
노벨물리학상 수상자인 리처드 파인만 미국 캘리포니아공대(칼텍) 교수(1918~1988·사진)는 1959년 한 강연을 통해 “바닥에는 풍부한 공간이 있다”고 말했다. 원자를 각각 제어하면 과학의 발전 속도가 훨씬 빨라질 수 있다며 나노기술의 등장을 예고했다. 1981년 원자의 세계를 볼 수 있는 원자현미경이 발명된 데 이어 1989년 IBM 연구진이 원자 35개를 움직여 만든 IBM 로고를 공개하면서 그의 주장은 현실이 됐다.
이를 계기로 과학자들은 각 실험실에 흩어져 있던 기술을 활용해 나노 세상을 구현할 부품을 하나둘 만들기 시작했다. 튜브 모양의 탄소 덩어리인 탄소나노튜브는 강도와 전기 전도도, 열전도도가 뛰어나 초창기 가장 촉망받는 소재로 주목받았다.
얇은 단원자층을 이루는 2차원(평면) 소재인 그래핀도 등장했다. 과학자들은 이들 소재로 일반 반도체보다 성능이 뛰어난 전자소자를 생산할 수 있을 것으로 기대한다. 이후에도 이중 탄소나노튜브, 그래핀을 잘라 만든 나노리본, 유전자와 금속나노입자를 결합한 유전자(DNA) 나노입자, 분자 한 가닥으로 만든 나노선 등 다양한 소재가 나타났다.
공기 속 탄소·수소 합성물질 나올 수도
나노부품과 공정을 이용한 제품들은 생활 주변에서 어렵지 않게 볼 수 있다. 운동화, 골프채 같은 스포츠 용품을 비롯해 항공기 날개와 차량 도료 등에 나노소재가 사용되고 있다. 스마트폰에 사용되는 고성능 반도체를 평면 대신 입체 구조로 제작하는 ‘핀펫(FinFET)’ 기술도 나노기술이다. 태양광, 수처리 분야는 물론 최근에는 나노의학과 IoT 등으로 나노기술 적용 범위가 확대되고 있다.
이내응 성균관대 교수는 이번 한·미 나노포럼에서 나노화합물을 이용해 만성질환자를 모니터링하는 바이오마커용 나노센서 기술을 소개했다. 조영남 국립암센터 교수는 검사에서 잘 드러나지 않고 혈관 내를 돌아다니는 순환종양세포(CTC)만을 선택적으로 분리하는 기술을 개발했다고 공개했다. 대다수 과학자들은 언젠가 공기에서 탄소와 수소, 산소 분자를 얻어 원하는 물질을 합성할 날이 올 것으로 보고 있다.
습도가 높고 무더운 한여름 날씨가 이어지고 있다. 휴가철을 맞아 해외로 여행을 떠나는 사람이 늘면서 각종 수인성 감염병 위험이 높아졌다.수인성 감염병은 세균, 바이러스 등으로 오염된 물을 통해 감염되는 질환이다. 세균과 바이러스가 오염된 물을 통해 몸속으로 들어오면 위장관에서 증식하면서 감염 증상을 일으킨다. 이후 대소변을 통해 몸 밖으로 나간다. 이렇게 나간 세균과 바이러스가 주변 물을 오염시키면 다시 다른 사람들이 감염된다. 대표적 수인성 감염병으로는 장티푸스, 콜레라 등이 있다. 여름철 주의해야 할 수인성 감염병과 증상, 예방법 등을 알아봤다.장티푸스 성인은 변비, 소아는 설사 증상여름철 환자가 늘어나는 수인성 감염병 중 하나가 장티푸스다. 장티푸스 살모넬라 타이피균에 감염되는 질환이다. 환자 및 보균자의 대변과 소변에서 나온 균에 물과 음식이 오염되면 이를 통해 퍼진다.장티푸스를 예방하기 위해 환자는 물론 보균자를 잘 관리하는 것이 중요하다. 보균자는 균에 감염됐지만 증상이 생기지 않은 사람을 말한다. 장티푸스 보균자의 대소변에서는 1년 넘게 살모넬라균이 검출된다. 균이 100만~10억 개 정도 있으면 감염된다. 장티푸스에 감염되면 1~3주 잠복기를 거친 뒤 수일 동안 열이 점점 높아진다. 40도 이상 고열이 3~4주 지속된다. 성인은 변비, 소아는 설사 증상을 흔히 보인다. 간과 비장이 약간 커지고 피부에 붉은 반점이 생기기도 한다. 위액의 산도가 떨어지는 무산증 환자 및 위절제수술을 받은 사람은 그렇지 않은 사람보다 장티푸스 발병 위험이 더 높다.장티푸스를 치료하지 않으면 장 출혈, 장 천공, 간염, 뇌수막염 등으로 이어질 위험이 높다. 항생제를 이용해 치료한다. 장티푸스가 생기자마자 항생제 치료를 하면 사망률이 1% 이하지만 치료하지 않으면 10~20%로 높아진다. 예방을 위해 환자가 발생하면 철저히 격리해야 한다. 증상이 나타나지 않은 보균자를 찾아 관리하는 것도 중요하다. 예방접종도 도움이 된다. 식사준비를 하기 전과 배변 후에는 반드시 손을 씻어야 한다. 장티푸스가 유행하는 지역에서는 물을 끓여 마셔야 한다. 보균자는 식품을 다루거나 환자 간호하는 일을 하지 말아야 한다.세균성 이질도 수인성 감염병이다. 시겔라균에 감염돼 생긴다. 10~100개 정도의 세균만으로도 감염된다. 매년 세계적으로 1억6500만 명의 환자가 발생하는 것으로 추정된다. 70% 정도는 어린이다. 3~4일 정도 잠복기를 거친 뒤 급성 대장염 증상을 보인다. 발열, 복통, 구토가 흔한 증상이다. 점액과 혈액이 섞인 설사를 하고 대변을 볼 때 잘 나오지 않고 답답한 증상을 호소한다. 대장 점막에 염증, 충혈이 나타나고 장점막에 궤양이 생기기도 한다. 수분과 전해질을 공급해 치료해야 한다. 심하면 항생제도 사용한다.해외여행 가면 콜레라 주의여름 휴가를 맞아 해외여행을 간다면 콜레라에 걸리지 않도록 주의해야 한다. 국내 콜레라 환자는 대부분 해외에서 감염된 뒤 입국하는 해외유입 환자다. 콜레라는 비브리오 콜레라균에 감염돼 생기는 질환이다. 오염된 음식이나 물을 섭취하면 감염된다. 1억~100억 개 정도의 균이 있어야 증상이 생기지만 무산증 환자, 위 절제수술을 받은 환자는 이보다 적은 수의 균으로도 감염된다. 콜레라균이 몸속으로 들어오면 소장 점막에 붙어 증식하며 독소를 생성한다. 이 독소 때문에 심한 설사를 한다.1~2일 정도 잠복기를 거친 뒤 쌀뜨물 같은 설사를 한다. 열이 나지는 않지만 설사가 심하면 탈수 때문에 쇼크 상태에 빠지기도 한다. 중증 콜레라는 4~12시간 만에 쇼크에 빠지고 18시간~수일 내에 사망할 위험이 있다.콜레라에 걸렸다면 수분과 전해질을 보충하는 것이 중요하다. 항생제를 쓰면 설사 양과 기간이 줄어든다. 증상이 심하다면 입원 치료를 받는 것이 좋다. 호흡기 감염병이 아니기 때문에 환자를 엄격하게 격리할 필요는 없지만 환자 배설물에 닿지 않도록 주의해야 한다.식중독 예방 위해 주방 청결 중요여름에는 포도알균이 원인인 식중독 환자도 늘어난다. 오염된 음식을 먹은 뒤 수시간 안에 증상을 보이고 2~3일 정도 지나면 저절로 낫는다. 포도알균은 음식을 끓여도 파괴되지 않는다. 상한 음식은 끓이더라도 균을 없앨 수는 없다. 고기, 우유, 치즈, 아이스크림, 마요네즈 등의 식품에서 균이 잘 자란다. 상한 음식을 먹지 않도록 유통기한을 잘 확인해야 한다.계란, 우유 등을 통해 잘 생기는 식중독 중 하나가 살모넬라 식중독이다. 박완범 서울대병원 감염내과 교수는 “계란 껍데기에 눈으로는 보이지 않는 균열이 생기면 산란할 때 닭의 대변 속에 있던 세균이 들어가 식중독의 원인이 된다”고 했다. 심한 설사, 발열 등의 증상 때문에 장티푸스로 오인하기도 한다.비브리오 식중독은 생선회, 굴, 낙지 등을 날것으로 먹은 뒤 주로 생긴다. 비브리오균은 민물과 바닷물이 합쳐지는 곳에 많다. 민물과 바닷물이 만나는 곳에서 잡은 생선을 날로 먹으면 비브리오 식중독 위험이 커진다. 비브리오균은 염분 농도가 높은 곳에서도 오래 산다. 짭짤한 젓갈을 통해서도 식중독에 걸릴 위험이 있다. 간경화증이 있는 사람은 각별히 주의해야 한다. 비브리오균에 감염되면 온몸에 물집이 생긴다. 치사율도 높은 편이다.바닷장어나 오징어를 회로 먹은 뒤 갑자기 심한 복통, 구토 등의 증상을 호소하면 고래회충이 원인일 가능성이 있다. 명주실처럼 생긴 고래회충은 위벽을 파고들어 식중독 증상을 일으킨다.각종 식중독을 예방하기 위해서는 음식을 취급할 때 각별히 주의해야 한다. 고기, 달걀 등은 70도 이상 온도에서 조리한 뒤 바로 먹어야 한다. 생닭을 자른 칼과 도마로 익힌 소고기나 생으로 먹는 채소 등을 잘라 먹는 것도 삼가야 한다. 생선, 육류를 요리한 뒤에는 반드시 손을 씻어야 한다. 손에 상처가 생겼다면 붕대나 반창고를 이용해 상처 부위가 음식에 닿지 않도록 주의해야 한다.주방의 모든 표면을 청결하게 유지하는 것은 기본이다. 그릇에 직접 닿는 행주는 반드시 끓인 물에 삶아 사용하고 주방 바닥을 닦는 걸레도 자주 빨아야 한다. 음식이 해충이나 바퀴벌레 등에 닿지 않도록 주의하고 깨끗한 물만 써야 한다.bluesky@hankyung.com도움말=박완범 서울대병원 감염내과 교수
한국GM의 고성능 스포츠카 카마로 SS는 시선을 사로잡는 차다. 출시한 지 2년이 넘었지만 아직도 도로에서 카마로를 만나면 한 번 더 돌아보게 된다. ‘터프한’ 외관 디자인과 귓전을 울리는 배기음은 어딜 가나 사람들의 이목을 집중시킨다. 카마로의 첫인상은 야생마를 떠오르게 한다. 차체를 낮추고 후드를 길게 빼 금방이라도 튀어나갈 것 같은 느낌이다. V자 형태의 전면부 그릴은 강렬한 인상을 준다. 날렵하게 뻗은 헤드램프는 역동성을 더한다. 한 마디로 ‘멋있는’ 차다.운전석에 앉아 시동을 걸자 우렁찬 엔진음이 들려왔다. ‘달리고 싶다’는 느낌이 들게 했다. 6.2L 8기통 가솔린 엔진을 장착한 카마로의 최고 출력은 453마력, 최대 토크는 62.9㎏·ｍ에 달한다. 정지 상태에서 시속 100㎞까지 도달하는 데 걸리는 시간인 ‘제로백’은 4초에 불과하다. 고속도로에 올라 가속 페달을 힘주어 밟자 어마어마한 가속력을 뽐냈다. 겁이 날 정도였다. ‘머슬카’라 불릴 만했다. 편안한 승차감을 기대하긴 어려웠지만 주행 성능만큼은 만족스러웠다.실내 공간은 넓지 않다. 뒷좌석이 있지만 건장한 성인 남성이 앉기에는 무리다. 운전석에 허리를 세우고 앉으면 지붕에 머리가 닿았다. 스포츠 세단인 만큼 감수해야 할 부분이다. 깔끔하고 고급스러운 내장 마감도 기대하지 않는 것이 좋다. 좋게 표현하면 미국차 특유의 투박한 멋이지만 나쁘게 표현하면 허술한 느낌이다.카마로의 공인 복합연비는 L당 7.8㎞다. 시내와 고속도로를 고루 달리고 확인한 연비는 이에 조금 못 미치는 7.3㎞였다. 애초에 우수한 연비를 바랐던 차가 아니었기에 불만은 없었다.카마로의 최대 장점은 가격이다. 시작 가격은 5098만원. 비슷한 성능의 수입 스포츠카 대비 절반 가격이다. 2년 전 출시 당시 사전계약만 600대 가까이 이뤄질 정도로 큰 인기를 끌었지만 올 상반기 판매량은 105대에 그쳤다. ‘이대로 잊히기엔 정말 아쉬운 차.’ 차문을 닫고 내리며 든 생각이다.박종관 기자 pik@hankyung.com
“초호화 고급 세단의 대명사인 롤스로이스가 스포츠유틸리티차량(SUV)을 만든다고?”SUV가 시장 트렌드가 되면서 쉽게 상상하기 어렵던 일이 현실이 됐다. 럭셔리 SUV가 인기몰이를 하고 있다. 대당 가격이 수억원에 달하는 고가에도 희소가치를 앞세워 고객층을 늘려가고 있다. SUV의 세계적인 인기는 롤스로이스, 벤틀리, 람보르기니 등 초고가차 브랜드로 이동하고 있다.◆롤스로이스 최다 주문 ‘컬리넌’롤스로이스모터카가 지난달 국내에 공개한 ‘컬리넌’은 롤스로이스 역사상 최초 SUV로 연예인, 사업가 등 고소득층의 관심을 끌고 있다. 그동안 국내 출시된 롤스로이스 모델 가운데 주문이 가장 많이 몰리고 있다. 롤스로이스 관계자는 “고객 120여 명을 초청한 제품 출시 행사에서 30~40%는 기존 고객, 나머지는 다른 브랜드 오너가 관심을 보였다”고 설명했다. 12기통 6.75L 엔진이 들어간 컬리넌은 SUV 세그먼트 최초로 ‘스리 박스(Three Box)’ 스타일을 적용한 게 특징이다. 뒤편 수납공간과 탑승 객석을 유리 파티션으로 완전히 분리시켜 엔진실, 차체 실내, 트렁크 등 3개의 독립 공간을 갖췄다. 운전석과 동승석 시트에는 마사지 기능을, 트렁크에는 전동식 의자를 넣는 등 여유와 품격을 드러냈다.롤스로이스는 지난해 한국에서 86대 팔렸다. 2010년 18대에 비해 5배가량 늘었다. 4억원대 고스트, 레이스, 던 3개 모델이 성장세를 주도했다. 여기에 4억6900만원에 나온 컬리넌이 예약 판매를 하고 있어 한국 판매량은 더 늘어날 기세다.◆벤테이가·우루스 “성능은 내가 최고”영국 고급차 벤틀리는 브랜드 첫 SUV ‘벤테이가’를 지난해 한국 시장에 소개한 이후 판매량을 늘려가고 있다. 작년부터 올 상반기까지 총 142대가 팔렸다. 벤틀리 관계자는 “벤테이가는 30~50대 개인사업자들이 주요 고객층”이라고 소개했다. 벤테이가는 ‘빠르고 강력한 고품격 SUV’를 지향한다. 최고 시속 301㎞에 달하는 6.0L 12기통 트윈터보 엔진을 탑재해 풍부한 가속 성능을 자랑한다. 내부 우드와 가죽소재 등은 영국 벤틀리 공장에서 장인들의 수작업으로 맞춤 제작된다. 기본 17가지 외장 페인트 색상은 맞춤 제작으로 최대 90가지 색조를 낼 수 있다. 또 15가지 인테리어 트림 가죽을 제공해 고객 취향에 따라 마감을 선택할 수 있다. 가격은 옵션을 포함해 3억원대다.가야르도, 아벤타도르 시리즈로 유명한 슈퍼카 람보르기니는 지난해 말 자사 첫 SUV 우루스를 세계 시장에 공개했다. 현재 국가별로 주문을 받고 있는데 한국에선 지난 6월까지 100대 이상 계약이 이뤄졌다고 회사 측은 밝혔다. 우루스에 탑재된 V8 4.0L 트윈터보 엔진은 최고 출력이 650마력에 달한다. 정지 상태에서 시속 100㎞까지 도달하는 데 걸리는 시간은 3.6초에 불과하다. SUV 모델인데 공식 최고속도는 시속 305㎞다. 고성능 스포츠카 메이커답게 주행모드는 총 6가지로 바꿀 수 있다. 가격은 유럽 현지에서 약 17만유로. 시작가는 우리 돈으로 2억3000만원 선이다. 람보르기니 관계자는 “옵션에 따라 가격 차이가 난다”며 “타이어, 시트, 실내 마감재 등은 고객이 원하는 사양으로 선택할 수 있다”고 말했다.◆르반떼, 벨라 등 ‘억’ 소리 나는 SUV 질주수입차 시장 규모가 커지면서 프리미엄 SUV 성장세도 두드러지고 있다. 마세라티 르반떼, 메르세데스벤츠 GLS, 레인지로버 벨라, 캐딜락 에스컬레이드 등 1억원을 호가하는 SUV는 올 상반기 수백 대씩 팔렸다. 특히 상반기 판매량이 전년 대비 60% 증가한 랜드로버는 레인지로버 벨라 및 레인지로버 스포츠가 각각 807대, 537대 판매되며 큰 인기를 끌었다.김정훈 한경닷컴 기자 lennon@hankyung.com
