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나노 기술의 탄생부터 나노 위에 세워질 미래까지 이인식 과학문화연구소장이 소개하는 나노기술의 모든 것!

나노기술로 국회도서관의 모든 장서들을 손톱만 한 반도체에 저장한다. 초소형 인공 적혈구가 혈류를 돌아다니며 산소를 공급한다. 배기구 속에 사는 나노로봇이 매연을 먹어치운다. 『나노기술의 모든 것』은 원자나 박테리아처럼 눈에 보이지 않는 극미세 단위에서 물질을 다루는 첨단 기술인 나노 기술의 이모저모를 한눈에 살펴보는 개론서이다.

과학문화연구소 소장인 저자가 나노기술의 탄생과 현재를 짚어 보고 나노기술이 가져다줄 미래를 균형 있게 조망한다. 총7부로 구성된 본문은 원자와 분자의 개념을 설명하는 것으로 시작한다. 생명체를 이루는 가장 작은 분자인 단백질과 그 속에 담긴 유전자를 소개하고, 나노기술 탄생의 역사를 정리한다. 뒤이어 나노기술이 활용되고 있는 다양한 사례를 수록하고, 분자 수준의 조립 기계인 어셈블러의 실현 가능성에 대한 과학자들의 의견을 실었다.

신의 정교함을 닮은 기술이 거대한 흐름을 주도한다.
나노기술은 지금 어디쯤 와 있으며, 우리를 어떠한 미래로 데려다 놓을 것인가.
첨단 기술의 안내자 이인식 과학문화연구소장과 함께하는 나노기술이 예고하는 새로운 세상.

“미국 의회 도서관에 소장된 정보를 한 개의 각설탕 크기의 장치에 집어넣을 수 있는 기술.”
2000년 1월, 미국의 전 대통령 빌 클린턴은 국가나노기술계획을 발표하는 자리에서 나노기술을 이렇게 정의하였다. ‘나노기술’은 원자나 박테리아처럼 눈에 보이지 않는 극미세 단위에서 물질을 다루는 첨단 기술을 말한다. 나노기술은 10억 분의 1미터를 가리키는 단위인 나노미터에서 온 단어이며, ‘나노’는 ‘난쟁이’를 의미하는 그리스어에서 유래했다. 이처럼 작은 단위에서 물질을 다루는 기술이 가능하다면 어떤 일이 벌어질까. 각설탕만큼 작디작은 공간 안에 엄청난 양의 정보를 기록할 수 있는가 하면, 아주 미세한 단위에서 물질을 제어하는 일이 가능하므로 정교한 물건을 만들 수 있을 것이다. 이뿐만이 아니다. 원자와 분자를 조립하는 기계가 허공에서 어떠한 물질이든 만들어 낼 수도 있다. 나노기술은 그야말로 무한한 가능성을 지닌 21세기의 블루칩이라고 해도 과언이 아니다.
처음 나노기술의 아이디어를 제공한 인물은 1960년 양자역학 연구로 노벨상을 받은 미국의 리처드 파인만이다. 그는 1959년 <바닥에는 충부한 공간이 있다>는 강연을 통해 분자의 세계가 모든 종류의 구조물을 만들어 세울 수 있는 건물터가 될 것이라고 예언하였다. 물질의 기초 단위인 원자와 분자를 무한한 공간으로 상상한 리처드 파인만의 주장은, 당시의 과학자들에게는 단순한 공상으로 치부되었다. 그러나 원자를 관찰하고 조작할 수 있는 현미경이 개발되고 다양한 분야에 응용이 가능한 나노물질이 발견되면서 나노기술은 혁신적으로 발전하기 시작했으며, 오늘날에는 21세기 혁명을 이끌 핵심 기술로 손꼽히고 있다.
세계는 지금 나노기술에 주목하고 있다. 나노기술의 주도권 경쟁이 나날이 치열해지고 있는 가운데 각 나라에서는 나노기술 연구에 막대한 예산을 투입하고 있다. 우리나라도 김대중 전 대통령이 2000년에 열린 국가과학기술위원회 제6차 회의를 주재하면서 “정보기술, 생명공학기술, 전통산업을 연결하여 우리 경제를 세계의 선두로 이끌어 가는 개혁에 대해 좀 더 연구해 주기 바란다. 나노기술을 잘 활용해야 정보기술의 효율을 높이는 데 도움이 될 것”이라며 나노기술에 대해 처음 언급함으로써, 나노기술이 국가적 차원의 관심사로 부상되기 시작했다(74쪽).
나노기술은 우리가 물질을 다루는 방법을 바꾸는 데 그치지 않고 사회의 모든 부문에서 혁명적인 변화를 초래할 것으로 전망된다. 인류의 삶과 미래를 혁명적으로 바꾸어 놓을 나노기술. 이 책 <한 권으로 읽는 나노기술의 모든 것>은, 우리 모두가 21세기의 교양으로 알아두어야 할 나노기술의 모든 것을 쉽고 재미있게 설명한다. 보이지 않는 세계에서 온 미래는 우리를 어떻게 바꾸어 놓을 것인가. 나노 기술의 탄생과 전망, 이 모든 것을 한 권의 책으로 읽는다.

머리말

1 나노미터의 세계
01 원자와 분자
02 생명의 분자

2 나노기술의 탄생
01 바닥에는 풍부한 공간이 있다
02 나노 세계로 떠나는 상상 여행
03 원자를 손으로 만진다
04 버키볼을 발견하다
05 분자기술의 무한한 가능성
06 탄소나노튜브가 나타나다
07 나노기술 시대가 열리다

3 나노물질
01 버키볼과 탄소나노튜브
02 나노입자
03 자연을 본뜨는 나노물질

4 나노기술과 생명공학기술의 융합
01 나노바이오기술
02 나노의학

5 나노기술의 활용
01 정보기술과 나노기술
02 에너지와 나노기술
03 환경과 나노기술

6 나노로봇
01 질병을 고치는 나노로봇
02 뇌 안에서 활동하는 나노로봇
03 냉동인간과 나노로봇
04 나노로봇을 만든다

7 어셈블러
01 어셈블러는 가능한가
02 어셈블러는 위험한가

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지은이의 주요 저술 활동

오늘날 우리가 물건을 만드는 방식은 원자를 덩어리로 움직인다. 그러나 나노기술은 원자 하나하나까지 설계 명세서에 따라 만들 수 있으므로 물질의 구조를 완벽하게 통제할 수 있다. 드렉슬러는 다수의 어셈블러가 함께 작업하여 모든 제품을 생산하는 미래의 제조 방식을 ‘분자 제조’라고 명명했다.
분자 제조 기술이 산업에 미칠 영향은 한두 가지가 아니다. 먼저 나노기술로 원자 수준까지 물질의 구조를 제어하기 때문에 우리가 상상할 수 없을 정도로 다양하고 새로운 제품을 만들게 될 것이다. 또한 고장이 극히 적은 양질의 제품 생산이 가능할 듯하다. 제품에 고장이 발생하려면 수많은 원자가 제자리를 벗어나야 한다. 그러나 나노기술로는 제품의 설계와 생산 공정에서 원자 하나하나를 완전무결하게 통제하기 때문에 신뢰성이 높은 제품의 출하가 기대된다.(64쪽)

오늘날 암을 치료하는 항암제의 경우, 종양 부위의 세포만을 공격하는 것이 아니라 환자의 몸 전체를 강타한다. 이러한 화학요법의 부작용을 나노기술로 해결하여 세계적 명성을 획득한 인물은 미국의 로버트 랭어이다. 랭어는 항암제를 특정 부위에만 전달하여 종양만을 공격하고 다른 부위에는 타격을 주지 않는 약물 전달 방법을 고안했다. 약물 분자를 몸속으로 주사하지 않고 폴리머 같은 물체 안에 집어넣어 입안으로 삼키면 폴리머 구조가 열리면서 약물이 몸 안으로 방출된다. 이 방법을 사용하면 하루에 한 번 또는 일주일에 한 번만 약을 먹더라도 오랜 시간 약물이 조금씩 연속적으로 병든 부위에만 전달되므로 암 치료에 효과적이다.(119쪽)

“한층 더 두려운 사실은 나노로봇이 서로 의사소통을 할 수 있는 능력을 발전시킬 것이라는 점이다. 아마도 나노로봇은 집단을 형성할 것이고 이러한 나노로봇 떼는 원시적인 신경체계를 구축하게 될 것이다. 아마도 그들은 사전적인 의미에서 정말로 ‘살아 있는’ 상태가 될지도 모른다. 그렇게 되면 나노로봇이 출현한 사회에 대한 우려를 제기한 빌 조이의 잊을 수 없는 말처럼, 미래는 우리 인간을 더 이상 필요로 하지 않을 것이다.”(193쪽)