나노 기술 나노nano 는 어떤 단위의 10억분의 ...

나노 기술
나노nano 는 어떤 단위의 10억분의 1을 뜻한다. 그래서 대체로 나노 기술 nano technology라고 하면, 1나노미터 즉 10억분의 1미터 정도의 아주 작은 크기를 다룰 수 있는 기술을 뜻한다. 1밀리미터가 1,000분의 1미터이므로, 1나노미터는 100만분의 1밀리미터가 된다. 분자는 물질을 이루고 있는 작은 알갱이다. 분자 하나하나의 크기를 재어 보면 큰 것이라고 해도 몇 나노미터 정도로 측정되는 경우가 많기 때문에, 나노 기술은 보통 분자 한 두개 정도를 골라내며 움직일 수 있는 기술을 일컫는다.
해수 담수화
사람이 마시는 용도로 사용할 수 없는 바닷물을 소금기가 없고 마음껏 마실 수 있는 물로바꾸는 작업이다. 간단하게는 바닷물을 끓이고 끓어오른 수증기를 따로 뽑아내 식혀 다시 물로 만드는 방법을 사용할 수 있다. 얼마 전부터는 나노 기술을 이용해서 바닷물 속 사람이 많이 먹으면 안 되는 성분만 걸러 내는 형태의 기술도 시도되고 있다.
나노 기술은 지금 어디까지 발전했을까?
나노 기술을 현재 가장 널리 활용하고 있는 곳은 반도체 공장이다. 2020년 1월 우리나라의 한 반도체 회사는 3나노 공정기술을 개발했다고 발표했다. 이 말은 작고 정교한 반도체를 만들기 위해서 3나노미터, 즉 100만분의 3밀리미터 정도 크기의 아주 작은 모양을 부품에 새기는 기술을 개발했다는 뜻이다.
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이런 이유로 정밀하게 무엇인가를 조작하는 기술을 갖고 있다면, 엔트로피를 줄이는 것 같은 일을 할 수 있다. 그리고 그 정밀하게 조작할 수 있는 기술의 수준이 나노미터 크기, 즉 0.000001 밀리미터 정도가 되면, 마치 시간을 되돌리는 듯한 일도 몇 가지 정도는 할 수 있게 된다.
예를 들어서 바닷물에 녹아 있는 소금 성분만을 골라내 짭짤했던 바닷물을 점점 싱겁게 만들 수 있을 것이다. 소금 1그램 속에는 소듐 원자와 염소 원자가 10에 22승 개 정도 들어 있다. 이것을 물에 녹이면 소듐 원자와 염소 원자가 전기를 띈 상태가 되어물 여기저기에 퍼져 있게 된다. 이때 염소 원자 하나의 크기는 대략 0.0000002 밀리미터에 좀 모자란 정도다. 다른 단위로 말하면 0.2나노미터 정도다. 만약 우리에게 이 정도 크기의 알갱이를 정확하게 골라내는 기술이 있다면, 바닷물 속에서 소듐이나 염소만 꺼낼 수가 있다. 짠물이 다시 싱거워진다.
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세상의 온갖 것이 씻겨서 결국 흘러 흘러 모이게 되는 곳이 바다다.
보니, 바닷물 속에는 조금이기는 하지만 여러 물질이 녹아 있다. 아주아주 적은 양이기는 하지만 금도 있고 은도 있다. 예를 들어서 바닷물 1만 톤 속에는 대략 3 그램 정도의 은이 들어 있다. 금도 10만톤 속에 대략 1 그램이 좀 못 미치게 들어 있다. 만약 그 작디작은 금과 은을 골라내는 기술만 있다면, 바닷물에서 금은을 뽑아낼 수가있다.
- P110

미래 시대의 나노 기술은 심지어 사람들이 시간을 되돌리는 것.
같은 체험을 하게 해주기도 한다. 늙는 것을 늦추고, 나이 든 사람을 다시 조금씩 젊어지게 하는 데에도 나노 기술이 활용된다.
나이가 들수록 몸에 있는 DNA의 말단소체telomere 라는 부분이 점차 닳아 없어지는 것이 노화의 원인이라고 지목하는 연구는옛날부터 많았다. 그런데 DNA라는 물질은 그 한 가닥의 굵기가0.000002 밀리미터 즉 2나노미터 정도다. 손상된 말단소체를 부작용 없이 말끔하게 되살리려면 이 정도 크기의 물체를 세밀하게 조작해서 고쳐야 한다. 그러니 사람이 늙는 것을 막는 데 여러 가지나노 기술이 직접적이든 간접적이든 위력을 발휘할 수밖에 없다.
- P112

그래서 이렇게 섬유소를 이용해서 쓰기 좋은 연료를 만드는 기술을 2세대 바이오 연료 기술이라고 불렀다. 그전까지는 아예 연로로 활용할 수 있을 거라고는 생각하기 어려웠던 생물에서 연료를 만드는 기술이 개발되기도 했다. 예를 들어 바다에서 막대한 양으로 빠르게 자라는 식물성 미생물인 조류algae 로부터 에탄올을 만들어 내거나, 남세균cyanobacteria 같이 물에서 사는 세균을 어마어마하게 길러서 에탄올을 뽑아낸다는 생각에 도전한 사람도 있었다. 이렇게 당분을 만드는 미생물이면 무엇이든 이용해서 바이오 연료를 만들겠다는 방식을 3세대 바이오 연료 기술이라고 부른다.
여름철 연못이나 강물 위를 뒤덮곤 하는 녹조 현상의 원인이바로 남세균이다. 남세균은 잘만 하면 별로 애쓰지 않아도 금방 어마어마한 양으로 자라나기 마련이다. 그런 남세균을 이용해 연료를 만들 수 있다면 무척 좋을 거라고 생각한 사람이 있었다는 이야기다.
2세대와 3세대 바이오 연료 기술은 2020년대가 찾아올 때까지만 해도 싼값에 쉽게 만들기 어려웠다. 수천 년 전부터 곡식과 과일로 술을 담그던 익숙한 방식에 비하면 잡초나 세균으로부터 에탄올을 만드는 방식은 복잡하기도 했고, 그래서 생각보다 에탄올이잘 안 만들어지는 경우도 있었다. 물속에서 자라는 조류와 남세균에서 어떻게 필요한 성분만 쉽게 뽑아내느냐 하는 문제도 골치거리였다. 복잡한 공장 설비가 자주 고장을 일으키는 바람에 싼값에많은 연료를 만들어 내기가 어려운 경우까지 있었다.
- P128