[대덕포럼] 작은 것이 만들어 가는 커다란 세상

김해진 한국기초과학지원연구원 분석과학연구본부장

과학기술의 빠른 발전은 여러 분야에서 인류의 삶과 문화에 큰 변화를 가져왔다. 인류 문명은 인간의 필요와 욕구에 따라 지구에 존재하는 물질을 가공해 사용해 왔던 발전의 역사다. 석기, 청동기, 철기 시대를 거쳐 오늘날의 첨단 제품에 이르기까지, 다양한 도구와 제품들은 인류의 삶을 더 편리하고 풍요롭게 만들었다.

하지만, 지금까지 누려온 문명의 역사가 우리 눈에 보이는 거시세계의 물질을 기반으로 발전해 왔다면, 다가올 미래는 미시세계의 시대이다. 거시세계는 미시세계 물질들의 특성을 바탕으로 만들어진다. 인체의 가장 작은 단위인 세포가 모여 생명을 유지하는 모든 활동을 조절하듯이, 물질에서도 미시세계의 구조와 특성은 거시세계의 큰 변화를 이끈다. 미래에는 이제껏 존재하지 않았던 새로운 종류의 물질들이 원자 수준에서 새로 창조될 것이며, 이러한 시대로 가는 관문이 바로 나노기술이다.

이와 같이, 나노기술이 정보기술, 생명기술과 함께 21세기 기술혁신과 신산업을 이끌어 갈 핵심 분야로 각광받고 있다. '나노(nano)'라는 용어는 난쟁이를 의미하는 고대 그리스어 '나노스(nanos)'에서 유래됐다. 1nm(나노미터)는 10억분의 1미터를 나타내는 단위인데, 이는 모래(약 1mm)의 100만분의 1, 머리카락 굵기(약 100μm)의 10만분의 1에 해당하는 크기다. 이러한 크기는 육안이나 광학현미경으로는 관측이 불가능하고, 투과전자현미경이라는 고성능 연구장비로 측정이 가능한 세계이다.

나노기술은 물질의 구조와 특성을 원자나 분자 수준에서 가공하고 조절해 새로운 물질로 만들어 내는 기술을 뜻한다. 작은 크기와 고도로 제어된 나노반도체 소자 구조 기술은 의료, 에너지, 정보통신, 환경 등 다양한 분야에서 혁신적 변화를 가져올 수 있다. 초미시세계에 존재하는 나노가 최첨단 과학기술과 만나게 되면, 기존의 과학적인 사고방식으로 예측할 수 없었던 신물질의 상태를 만들어 낼 수 있으며, 이를 여러 분야에 응용할 수 있는 가능성이 크기 때문이다.

특히, 나노기술이 반도체 회로 기술과 접목하게 되면, 같은 면적에 고용량, 고성능, 고효율의 반도체를 만들 수 있게 된다. 반도체 회로가 미세화될수록 대량의 고속 연산을 할 수 있는 AI 기술 확보가 가능하고, 이는 최첨단 미래 기술인 자율주행, 빅데이터, 사물인터넷 등과의 결합으로 스마트 시스템과 연결돼, 산업의 디지털화와 기술혁신에 큰 영향을 끼칠 것으로 예상된다.

이러한 이유로, 나노반도체 분야의 우수한 인프라, 인력, 기술을 보유하고 있는 대전시가 올해 3월 정부로부터 나노반도체 국가산업단지로 지정된 것은 일류 경제도시를 지향하는 대전시에 새로운 기회가 되고 있다. 이 단지는 나노반도체 분야의 연구개발, 생산, 유통, 교육 등을 체계적으로 지원하기 위해 기획된 국가 핵심 프로젝트이다. 이를 계기로 대전시는 우리나라 반도체 핵심기술 개발 및 산업 발전을 선도하는 지역으로 발돋움할 것으로 전망된다.

이처럼 나노기술에 기반한 반도체 분야의 발전은 데이터의 처리 속도와 저장 용량을 증가시키고 네트워크의 확장을 가능하게 해 신산업의 성장을 촉진할 것이다. 이러한 산업은 기존의 과학, 산업과 융합돼, 새로운 가치와 시장을 창출함으로써 4차 산업혁명 시대의 도래를 앞당기게 된다는 것은 주지의 사실이다. 나노기술이 디지털혁명(IT), 유전자혁명(BT)에 이어, 21세기 세계를 주도하고 과학기술의 발전을 견인해 나갈 핵심 기술로서 인류사와 과학사를 새로 써 내려갈 수 있기를 기대해 본다.