행복한 도시를 위한 발칙한 상상 (8) - 육각탄소문명
편집부 기자 / rch2927@korea.com 입력 : 2013년 04월 26일
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(주)모루시스템 대표이사 공학박사 이정준 (junlee@moru.com)
문명의 진보는 우연의 가면을 즐기는가?
철기문명이 지루하던 어느 날,
스카치테이프는 문득 아껴둔 듯한 새로운 세상의 문을 열었다.
봄빛 나뭇잎의 가녀린 속삭임처럼,
미워할 수 없는 몸짓으로 다가온 육각탄소..
차라리 인류의 도구를 모두 개량하리라.
앙증맞게 나풀거리는 상상의 끝자락을 따라서..
손목에는 투명하고 부드러운 전화기,
벽지처럼 바르는 TV 앞에 모여 앉은 가족은 저마다의 영화를 함께 본다.
끊어지지 않는 실과, 찢어지지 않는 천을 가진 사람들..
세상에 없던 많은 새로운 것들을 만들며 즐거워했다.
호기심 가득한 마술처럼, 육각탄소문명은 그렇게 시작되고 있었다.
4월이 깊어가는 계절이다.
마음 한가한 밤, 잠은 가고 나는 하릴없다.
아하, 케이블열차 타고 잠깐 독도에 가서..
아름다운 동해의 밤, 별을 헤다 오리라.
국내에서 스카치 테이프(Scotch Tape)는 접착용 셀로판테이프를 총칭하는 용어로 사용되고 있지만, 이는 미국 3M사의 상품명에서 시작된 단어입니다.
3M사의 젊은 연구원이던 리차드 드류(Richard Drew)는 기름ㆍ합성수지ㆍ고무 등을 이용해서 투명한 접착제를 만들고 이를 셀로판테이프에 도포하여 스카치테이프(Scotch Brand Cellulose Tape)를 개발하였습니다. 1930년에 세상에 첫 선을 보인 스카치테이프는 공업용 뿐만 아니라 일상생활에서도 광범위하게 활용되며 큰 인기를 끌게 되었고, 현재는 세계 90여 국가에서 널리 사용하고 있는 성공적인 발명품입니다.
탄소의 육각배열을 특징으로 갖는 혁신적인 새로운 소재들이 있습니다.
먼저, 궁극의 재료로 관심을 모으고 있는 탄소나노튜브(CNT;Carbon Nanotube)는 1960년대 물리학자인 베이컨(R. Bacon)이 최초로 관찰하고, 1992년 일본 NEC의 이지마 스미오 박사가 합성에 성공하였습니다. 1개의 탄소 원자가 3개의 다른 탄소 원자와 결합한 육각형 벌집 모양의 속이 비어있는 튜브형 구조로서 지름이 수 나노미터(1나노미터는 머리카락의 약 10만 분의 1)인 소재입니다. 탄소나노튜브는 강철보다 100배의 강도를 갖고 극미세가공이 가능하며 열을 전달하고 전기를 통하는 특성이 구리보다 우수하여 주목을 받고 있습니다.
요즘 지구에서는 소리없는 전쟁이 시작되었습니다. 즉, 그래핀(Graphene) 응용기술 개발의 국가 간 및 기업 간 치열한 경쟁이 벌어지고 있습니다. 그래핀은 탄소 원자가 벌집 모양의 육각형 형태로 연결된 2차원 평면 구조를 이루는 물질입니다. 그래핀은 두께가 약 0.34나노미터로 매우 얇은 소재입니다. 그래핀의 강도는 강철보다 200배, 열 전도도는 이전의 최고였던 다이아몬드보다 2배, 전기전도도는 구리보다 100배, 전자이동속도는 반도체 재료인 실리콘보다 100배 빠르면서도 98%의 빛을 통과시킬 수 있는 등, 가히 꿈의 신소재라 칭할 만 합니다.
1958년생의 네델란드 출신 안드레 가임(A. K. Geim)교수는 그동안 이론적으로만 존재하던 그래핀을 최초로 구현하여 보이고, 이에 대한 특성을 연구한 공로로 자신의 제자인 콘스탄틴 노보셀로프(K. S. Novoselov) 박사와 함께 노벨물리학상(2010년)을 수상하였습니다.
인류의 문명을 바꿀 최초의 그래핀 제조법은 참 간단하게도 책상 위의 흑연 그래파이트 덩어리와 스카치테이프, 그리고 약간의 단순 반복작업을 통한 것이었습니다.
미국의 저명한 물리학자인 미치오 카쿠(Michio Kaku)박사의 그래핀의 가공할 물성에 대한 쉬운 설명은 우리의 흥미를 더해주고 있습니다. 0.34나노미터 두께의 그래핀 판을 팽팽하게 잡아당기고, 그 위에 뽀족하게 깎은 연필을 세운 후, 그 연필 위에 코끼리를 올려둔다 하더라도 그래핀 판이 뚫리는 일은 없을것이라 합니다.
탄소원자의 육각배열이 만들어 나아갈 인류의 다음 단계의 문명, 우리는 즐거운 기대를 해도 좋을 것 같습니다.
|  | | | ↑↑ (그림: 그래핀(좌측 위)과 그 형제들의 구조, 출처: Graphene Research Centre) | | ⓒ (주)경기헤럴드 | |
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편집부 기자 / rch2927@korea.com 입력 : 2013년 04월 26일 
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