지난달 24일 정보기술(IT) 매체인 미국 샘모바일과 중국 중관춘짜이센 등은 삼성전자가 신소재 그래핀을 활용해 만든 배터리를 스마트폰 차기작인 갤럭시노트10에 적용할 가능성이 높다고 보도했다. 기존에 썼던 리튬이온 배터리보다 충전 속도가 다섯 배 이상 빠른 만큼 경쟁 제품과의 차별화를 꾀할 수 있다는 게 기사의 골자였다. ‘마법의 신소재’로 불리는 그래핀(graphene)을 활용한 제품들이 하나둘씩 모습을 드러내고 있다. 스마트폰 배터리 외에도 비거리를 늘린 캘러웨이의 골프공, 음질이 또렷해진 TFZ의 이어폰 등 기업들은 다양한 분야에서 그래핀을 마케팅 포인트로 내세우고 있다.
흔한 흑연의 재발견
그래핀은 연필심 소재인 흑연을 가공해 만든 물질이다. 흑연을 확대해 보면 벌집 모양의 육각형 그물처럼 배열된 탄소분자가 층층이 쌓여 있는데 이 물질의 한 개 층을 그래핀이라고 부른다.
흑연이 박막 형태의 그래핀이 되면 물질의 성격이 바뀐다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통한다. 반도체 원료로 쓰이는 실리콘보다 전자의 이동속도가 140배 이상 빨라진다. 물리적 특성도 남다르다. 강도가 강철의 200배가 넘으면서도 가볍고 신축성이 뛰어나다. 빛을 대부분 통과시키는 투명한 소재라는 점도 이 물질의 특징으로 꼽힌다.
신소재 그래핀의 쓰임새는 무궁무진하다. 투명하면서도 전기가 잘 통하기 때문에 접었다 폈다 할 수 있는 웨어러블 기기와 궁합이 잘 맞는다. 배터리와 태양전지 분야에서도 요긴하게 쓸 수 있다. 군인이나 경찰들이 착용하는 방탄조끼를 티셔츠의 무게로 제작하는 것도 가능하다. 그래핀을 마법의 신소재라고 부르는 이유다.
이 물질이 처음 소개된 것은 2004년이다. 영국 맨체스터대의 안드레 가임 교수와 콘스탄틴 노보셀로프 연구원이 투명한 스카치테이프를 이용해 흑연에서 그래핀을 떼어내는 데 성공했다. 두 연구자는 그래핀을 발견한 공로로 2010년 노벨물리학상을 받았다.
산업계에서 그래핀은 ‘게임 체인저’로 통한다. 기존에는 구현이 불가능했던 신기술들을 적용할 수 있어서다. 삼성전자 종합기술원의 배터리 특허를 살펴보면 그래핀의 위력을 실감할 수 있다. 강도와 전도도가 높은 그래핀을 배터리에 적용하는 방법을 찾던 종합기술원 연구팀은 저렴한 실리카(SiO2)를 이용해 팝콘의 모습을 한 3차원 입체 형태의 그래핀을 대량으로 합성하는 데 성공했다.
이렇게 만들어진 ‘그래핀 볼’을 리튬이온전자 양극 보호막과 음극 소재로 활용했더니 충전 용량이 45%가량 늘어났다. 충전 속도도 빨라졌다. 고속 충전기를 활용하면 12분 만에 스마트폰 배터리의 충전이 끝난다.
캘러웨이가 올해 초 선보인 ‘크롬 소프트’ 골프공도 그래핀의 새로운 활용법을 제시한 사례로 꼽힌다. 골프공은 딱딱한 외부 코어와 말랑말랑하고 탄성을 갖춘 내부 코어로 나뉜다. 캘러웨이는 골프공 외부 코어에 그래핀을 섞어 넣었다. 초경량 물질인 그래핀을 쓰면서 공의 무게를 줄이고 그만큼 내부 코어의 크기를 키웠다. 탄성을 갖춘 내부 코어의 크기가 커졌기 때문에 비거리 측면에서 유리하다는 게 회사 측 설명이다.
나노 단위 제조공정이 ‘걸림돌’
그래핀이 소개된 지 14년이 됐지만 상용화까지 이어진 사례는 의외로 많지 않다. 비싼 가격과 까다로운 제조공정 탓이다. 초기엔 가격이 문제였다. 제품에 쓸 수 있는 만큼의 그래핀을 추출하는 일 자체가 어려웠다. 최근엔 다양한 추출 기술이 개발됐고 그래핀의 단가도 많이 저렴해졌다. 하지만 제조공정의 어려움은 여전하다.
그래핀은 나노물질로 두께가 0.2㎚(1㎚는 10억 분의 1m)에 불과하다. 10개 층이 넘어가면 그래핀 고유의 특성이 나오지 않아 초박형으로 성형해야 하는데 이 작업이 만만치 않다. 그래핀으로 부품이나 기판에 골고루 부착하는 작업도 까다롭다. 입자 간 인력이 커 얇은 막이 쉽게 구겨진다. 그래핀을 활용해 개발한 제품 중 상당수가 기대한 대로 성능이 나오지 않는 배경이다.
진성환 기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료연구단 연구위원은 “얇은 천을 구김 없이 고루 펴야 한다고 생각하면 이해가 쉽다”며 “실험실에서 제품의 샘플을 만드는 일은 쉽지만 균일한 품질의 그래핀 제품을 양산하는 것은 완전히 다른 얘기”라고 설명했다.
늦가을 찾아온 미세먼지 때문에 건강 문제를 호소하는 사람이 늘었다. 미세먼지는 입자가 눈에 보이지 않을 정도로 작기 때문에 눈 건강에도 나쁜 영향을 준다. 미세먼지 속 각종 중금속에 알레르기 반응을 보여 결막염이 생길 위험이 커진다. 눈에 이물감이 있거나 간지럽다고 자꾸 비비면 각막이 얇아지는 원추각막으로 이어질 가능성도 있다. 기온이 낮아지면 안압이 높아져 녹내장 환자가 늘어난다. 녹내장 환자는 안약 점안 방법을 잘 익혀야 약의 효과를 높일 수 있다. 각종 안과 질환과 안약 사용법 등을 알아봤다.안구건조증 있으면 결막염 위험미세먼지 속 유해물질 등이 결막에 계속 닿으면 알레르기 결막염이 생길 위험이 있다. 알레르기 결막염이 생기면 눈이 가렵고 눈에서 끈적끈적하고 투명한 분비물이 나온다. 눈곱도 많이 낀다. 이 같은 증상이 생기면 최대한 건드리지 말고 안과를 찾아야 한다. 안구건조증이 있는 사람은 알레르기 결막염이 생길 위험이 더 크다. 눈물이 부족하면 눈이 더욱 민감해지기 때문이다. 눈이 가려우면 안과를 찾아 상태에 맞는 알레르기 안약을 처방받아 사용해야 한다. 알레르기 결막염은 항히스타민제, 비만세포 안정제, 스테로이드 점안제, 혈관수축 점안제 등을 사용해 치료한다. 미리 알레르기 반응을 일으키는 물질이 무엇인지 인지하는 것이 중요하다. 이를 차단해야 면역 반응 등이 생기는 것을 막을 수 있기 때문이다. 기상 정보를 확인해 미세먼지가 많을 때는 외출을 자제해야 한다.외출해야 할 때는 렌즈보다 안경을 착용하는 것이 좋다. 안경, 선글라스 등을 쓰면 눈이 외부 물질에 노출되는 것을 줄일 수 있다. 수시로 인공눈물을 넣거나 눈꺼풀 세정제품을 사용하는 것도 도움이 된다. 최철명 누네안과병원 각막센터 원장은 “간지러움이 심할 때는 얼음찜질을 해주면 증상을 줄일 수 있다”고 말했다.눈 비비는 습관, 원추각막 불러많은 사람이 눈에 이물감이 있거나 가려우면 눈을 비빈다. 사소한 행동이지만 눈 건강을 해칠 위험이 있다. 각막에 자극을 줘 미세한 상처를 남기고 심하면 각막이 변형되기 때문이다. 각막이 얇아져 원뿔 모양으로 튀어나오는 것을 원추각막이라고 한다. 초기에는 뚜렷한 증상이 없는 데다 육안으로 각막 모양을 확인하는 게 어려워 질환을 늦게 발견하는 사람이 많다. 대개 원추각막 환자는 시력이 떨어지는 증상을 호소한다. 안경을 껴도 시력이 제대로 교정되지 않는 경우가 많다. 난시가 심하거나 양쪽 눈의 시력 차이가 있다면 원추각막 검사를 받아보는 것이 좋다. 각막 모양을 정밀하게 측정하는 펜타캠 장비나 유전자 검사 등으로 확인할 수 있다. 최 원장은 “원추각막의 원인은 명확하게 밝혀지지 않았지만 유전적 요인, 환경적 요인 등이 복합적으로 작용하는 것으로 추정된다”며 “눈을 문지르거나 비비는 습관뿐 아니라 아토피, 알레르기 비염, 알레르기 결막염 등 알레르기 질환이 있을 때도 주의해야 한다”고 했다. 가족 중 원추각막 환자가 있을 때도 원추각막이 생길 위험이 높아진다.원추각막으로 진단하면 인공눈물과 알레르기 안약을 사용하는 약물 치료를 한다. 염증 수치가 높으면 항염증약으로 진행을 억제하기도 한다. 원추각막 초기에 생기는 가벼운 근시와 난시는 안경으로 교정한다. 각막 모양이 불규칙해졌다면 안경으로 시력을 교정하기 어려워 하드콘택트렌즈를 사용해야 한다.수술 치료가 필요한 환자도 있다. 원추각막이 많이 진행돼 콘택트렌즈를 착용하지 못하면 원뿔 모양의 각막에 링을 넣어 편평하게 만드는 각막 링 삽입수술을 해야 한다. 각막이식이 필요한 환자도 있다. 원추각막이 있거나 원추각막이 생길 가능성이 높은 유전자가 있는 사람은 라식 라섹 등의 시력교정수술 후 부작용이 생길 위험이 크다. 최 원장은 “시력교정수술을 앞두고 있다면 미리 원추각막 검사를 받는 것이 안전하다”고 했다.기온 낮아지면 녹내장 환자 늘어늦가을 기온이 떨어지면 의료기관을 찾는 녹내장 환자가 증가한다. 추워지면 혈관이 수축돼 안압이 높아지고 이 때문에 녹내장 환자가 늘어나는 것으로 추정된다. 녹내장은 안압 상승으로 시신경이 눌리거나 혈액이 제대로 공급되지 않아 시신경이 제 기능을 못하는 질환이다. 급성 녹내장은 전체 녹내장의 10% 정도를 차지한다. 안압이 갑자기 높아져 시력 감소, 두통 등의 증상으로 응급실을 찾는 환자가 많다. 만성 녹내장은 초기 증상이 거의 없다. 시야가 좁아져 병원을 찾으면 대개 말기 진단을 받는다. 증상이 진행되면 실명할 위험도 크다. 진행성 질환이기 때문에 조기에 발견해 약물로 안압을 조절해야 한다. 안압을 일정 수준으로 유지하면 시신경이 손상되는 것을 막을 수 있다.녹내장 환자의 80% 정도는 약물로 치료한다. 환자 상태에 따라 레이저, 수술 등으로 치료하기도 한다. 약물 치료를 받는 환자는 상태에 따라 1~6개의 안약을 써야 한다. 안압을 낮춰 눈 속 혈액이 잘 돌게 하고 시신경을 보호하는 약이다. 심각한 부작용이 없고 약이 잘 듣는다면 평생 동안 사용해야 한다. 정재근 김안과병원 녹내장센터 교수는 “녹내장 약물 치료는 평생 해야 하고 대부분 시력 개선 등 뚜렷한 상태 호전을 느낄 수 없기 때문에 치료를 임의로 포기하는 환자가 많다”며 “약물 치료를 중단하거나 게을리하면 녹내장이 서서히 진행돼 실명할 위험이 있으므로 지속적으로 치료해야 한다”고 했다. 장기간 환자가 안약을 직접 점안해야 하기 때문에 정확한 점안법을 익혀 두는 것이 중요하다.안약 한번에 여러 번 넣으면 부작용안약을 제대로 사용하려면 매일 같은 시간에 점안하는 것이 좋다. 눈을 위로 본 상태에서 아래 눈꺼풀을 당겨 생긴 공간에 한 방울씩 넣는다. 안약을 넣은 뒤 바로 눈알을 움직이면 안약이 흡수되기 전 눈물관으로 빠져나가 효과가 떨어진다. 약을 넣고 1분 정도 눈을 지그시 감고 있는 것이 좋다. 눈 안쪽 구석의 눈물점을 누르면 약물이 잘 흡수되는 데 도움이 된다.약을 여러 번 넣으면 부작용이 생길 위험이 있다. 눈 속에 담을 수 있는 약의 용량이 제한돼 있기 때문에 안약을 많이 넣으면 눈 밖으로 흘러나온다. 눈 밖으로 넘친 안약이 눈꺼풀과 피부에 묻으면 피부염이 생길 수 있다. 피부가 착색되고 속눈썹이 길어지는 부작용도 있다. 녹내장 안약을 여러 개 쓸 때는 한 가지 약을 넣은 뒤 5분 이상 지난 뒤 다음 안약을 넣는 것이 좋다. 안약이 완전히 흡수되는 데 최소 5분 정도가 필요하기 때문이다. 정 교수는 “만약 점안해야 하는 시간이 지났다면 그 즉시 안약을 넣어야 한다”고 했다.bluesky@hankyung.com도움말=최철명 누네안과병원 각막센터 원장, 정재근 김안과병원 녹내장센터 교수
강남세브란스병원, 갑상샘암 강좌강남세브란스병원이 오는 15일 오후 2시부터 병원 3층 대강당에서 갑상샘암을 주제로 무료 건강강좌를 연다. 박정수 갑상선내분비외과 교수, 조시현 산부인과 교수 등이 갑상샘암과 폐경, 갑상샘암 수술 후 흉터 및 피부관리, 암환자 정신건강 등에 대해 강의한다.서울아산병원, 대장암 알려드려요서울아산병원이 오는 15일 오후 2시부터 병원 동관 6층 대강당에서 대장암을 주제로 무료 건강강좌를 연다. 대장암은 체중 감소나 혈변 등 증상이 나타나면 이미 병이 진행된 경우가 많다. 내시경을 통해 조기 진단하고 치료받아야 한다. 양동훈 소화기내과 교수, 박인자 대장항문외과 교수가 강의한다.혈당관리 앱, 약 복용과 비슷한 효과조영민·김은기 서울대병원 내분비내과 교수팀이 스마트폰 앱(응용프로그램) 헬스온G를 활용해 당뇨병을 관리하면 혈당을 떨어뜨리는 데 효과가 있다는 연구 결과를 국제학술지(당뇨병 관리)에 게재했다. 인슐린을 투여하는 당뇨 환자가 앱을 활용했더니 당화혈색소가 0.74% 떨어졌다.
비소가 검출된 BCG 백신 사태로 온 나라가 떠들썩합니다. 정부가 해당 백신을 회수한다는 발표만 하고 이미 접종한 아기들을 위한 대책은 내놓지 않아 국민의 분노가 커진 상황입니다. 문제가 된 도장형 경피용 백신은 무료로 접종할 수 있는 피내용과 달리 7만~8만원의 비용이 드는데요. 흉터가 덜 남는다는 이유로 돈을 내고 맞혔는데 오히려 독을 줬다고 자책하는 부모가 많습니다. 어떤 분은 체내 중금속 검사나 비소 배출 방법 등을 물어보는데요. 너무 걱정하지 않아도 됩니다. 이번에 검출된 비소의 양은 극미량인 데다 몸속에 축적돼 이상 반응을 일으킬 정도가 아니기 때문이죠. 비소 때문에 백신을 맞지 않아서 신생아가 결핵균 감염으로 사망할 위험이 더 큽니다.왜 문제가 없는지는 검출량을 보면 알 수 있습니다. 3㎏ 신생아 기준 비소의 하루 최대 허용량은 0.9㎍입니다. 문제가 된 경피용 백신의 생리식염수에선 최대 0.039㎍이 검출됐는데요. 1일 허용량의 4.3% 정도입니다. 이것도 다 몸속으로 들어가는 게 아닙니다. 경피용 BCG는 백신을 첨부용제인 생리식염수에 녹인 다음 피부에 바르고 도장처럼 생긴 바늘을 두 번 찔러서 백신을 피부 속으로 침투시키는데요. 바늘에 묻은 용액만 들어간다고 치면 훨씬 적은 양이 들어갑니다. 이 때문에 일본은 안전성에 문제가 없다고 판단해 해당 제품을 그대로 접종하고 있습니다. 한국에선 제품을 모두 회수해 안전 기준을 강화하고 있다고 생각하면 됩니다.그래도 안심이 되지 않는다면 아기에게 먹이는 이유식을 한번 살펴보세요. 비소는 토양을 비롯한 자연계에 존재하는 물질로 식품을 통해서도 노출될 수 있는데요. 수용성인 무기비소는 흙 속에서 녹아 나와 벼처럼 물이 있는 논에서 재배되는 작물에 많습니다. 미국 식품의약국(FDA)과 식품의약품안전처는 쌀이 50% 이상 들어간 이유식의 비소 총량을 100mL당 0.1㎍으로 제한하고 있습니다. 백신에서 검출된 비소보다 훨씬 많은 양이죠. 물론 식품으로 섭취하는 것과 주사로 투입되는 것은 차이가 있겠지만, 인체에 유해한 수준은 아닙니다.ace@hankyung.com
