[콜로키엄] 나노과학기술의 현재와 미래 - 임지순 교수(물리·천문학부)

“세계에서 가장 큰 미국 국회도서관이  소장한 방대한 자료를 각설탕만한 소자 안에 담을 수 있게 하는 것이 나노과학이다.”

지난 24일(수) 상산수리과학관에서 열린 콜로키엄 「나노과학기술의 현재와 미레에서 임지순 교수(물리·천문학부)가 한 말이다. 이날 콜로키엄에서는 탄소나노튜브(Carbon Nanotube)를 중심으로 나노과학기술의 현황과 전망에 대한 설명이 이어졌다. 임 교수는 탄소나노튜브 관련 논문을 「네이처」에 게재하는 등 나노소재기술 이론 분야의 권위자다.

임지순 교수는 “나노기술은 주로 IT (InformationTechnology), BT(Biology Technology)의 도구로 사용된다”며 나노기술의 넓은 응용 가능성에 대해 설명했다. 그는 “DNA 이중나선의 폭은 2 나노미터 정도로 유전자 연구는 모두 나노단위에서 이뤄지고 있다”고 나노기술의 중요성을  강조했다. 일반적으로 나노기술은 1~100 나노미터의 입자를 다루는데, 1 나노미터는 머리카락 굵기의 10만분의 1 정도로 작은 단위다.

또 임 교수는 “앞으로 나노기술이 에너지 기술개발에서 앞으로 핵심적인 역할을 담당할 것”이라고 전망했다. 주요 에너지원이 화석연료에서 수소연료로 변하면 수소와 같은 분자를 조절할 수 있는 나노과학의 중요성이 더욱 강조된다는 것이다.

이어 임 교수는 방 한 칸을 가득 채우던 진공관컴퓨터에서 트랜지스터와 집적회로를 거쳐 나노소자가 출현하기까지의 발전과정을 간략히 설명한 후 나노기술의 최신 동향을 소개했다. 그 중 FED(Field Emission Display)에 탄소나노튜브를 이용하는 연구는 최근 전자업계에서 관련 연구가 활발히 진행되고 있어 주목받았다.

▲ 브라운관(CRT)에서 영상이 보이는 원리. 전자총 하나에서 전자가 나온다.

FED는 기존의 볼록한 TV브라운관(CRT, Cathode Ray Tube)과 달리 평평한 판으로 돼 있어 평면 브라운관에 이용될 수 있는 차세대 디스플레이다. CRT는 하나의 전자총에서 전자를 방출시키는 반면 FED는 여러개의 작은 전자총으로 전자를 방출한다. 바로 이 FED의 미세한 전자총을 만드는 데 탄소나노튜브가 이용되는 것이다. 탄소나노튜브 전자총을 사용할 경우 CRT에 비해 매우 적은 양의 전류만 사용돼 현재보다 에너지 효율이 5배 이상 높아질 것으로 예상된다. 현재 국내 전자업계는 빠른 FED 상용화를 목표로 연구를 진행하고 있다.

▲ FED에서는 여러 개의 탄소나노튜브가 전자총으로 이용된다. 시간이 지남에 따라 전자총에서 전자가 나오는 모습. 보라색은 전자 구름.

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