우주항공기술, 생명공학기술, 문화기술, 나노기술, 환경기술, 정보기술에...

   1_ IT(정보기술)Information Technology의 약자인 IT기술은 정보를 생성, 도출, 가공, 전송, 저장하는 모든 유통과정에서 필요한 기술을 말한다. 현재 우리나라의 IT기술 수준은 SRAM, TFT-LCD, CDMA 등 국가 연구개발 사업을 통한 첨단분야에서 세계 최고의 국제경쟁력을 갖춘 기술을 다수 확보하고 있다. IT기술은 21세기 정보화사회에 필수적인 기술일 뿐 아니라, 기술의 부가가치 및 사회·경제적 파급효과가 매우 커서 산업적으로 중요한 분야다. 향후 10년간 신기술로서 세계시장을 주도할 것으로 전망되고 있다. 이에 따라 경쟁력 유지와 원천기술 확보를 통한 정보기술의 자립을 위한 노력의 필요성이 대두되고 있다.

  2_ BT(생명공학기술)Biotechnology의 약자인 BT기술은 생명현상을 일으키는 생체나 생체유래물질 또는 생물학적 시스템을 이용하여 산업적으로 유용한 제품을 제조하거나 공정을 개선하기 위한 기술이다. 현대사회가 급속도로 발전되면서 BT기술은 무병장수와 식량문제의 해결 등 삶의 질 향상에 필수적인 기술로 21세기에 고부가가치의 신 산업을 창출할 가능성이 높다. 현재보다는 미래에 더욱 각광 받을 것으로 기대되는 BT기술 분야는 2010년경부터는 IT에 이어 차세대 신 산업 창출의 원동력이 될 것으로 예측된다. 이에 따라 Platform 기술에 중점을 두고 벤처기업의 역량 강화를 통한 기술개발의 필요성이 제기되고 있다.

  3_ NT(나노기술)Nanotechnology의 약자인 NT기술은 물질을 원자·분자 크기의 수준(10~9mm)에서 조작·분석하고 이를 제어할 수 있는 과학과 기술을 총칭하는 말이다. NT기술은 과학기술의 새로운 영역을 창출하거나 기존 제품의 고성능화에 필요한 기술로, IT와 BT와 함께 21세기의 신 산업 혁명을 주도할 핵심기술로 인정받고 있다. IT, BT, ET 관련 신 산업 등 거의 모든 산업에 필요한 핵심요소기술인 NT기술은 국제적으로도 아직 개발초기 단계이고, IT와 BT의 기반이 되고 있는 등 기술적·산업적 파급효과가 클 것으로 전망되는 분야다.

  4_ ST(우주항공기술)Space Technology의 약자인 ST기술은 위성체, 발사체, 항공기 등의 개발과 관련된 복합기술이다. 전자, 반도체, 컴퓨터, 소재 등 관련 첨단기술을 요소로 하는 시스템 기술로 기술개발 결과가 타 분야에 미치는 파급효과가 매우 큰 종합기술로 인정받고 있다. IT, NT 등 각 산업분야의 첨단기술을 주도해 나갈 미래유망 핵심기술 분야인 것이다. ST기술은 국내의 관련된 기술분야의 수준을 높이는 데 기여할 수 있는 반면 선진국의 기술장벽이 높아 산업화와 관련된 신기술 개발을 육성할 필요성이 크다.

  5_ ET(환경기술)Environment Technology의 약자인 ET기술은 환경오염을 저감·예방·복원하는 기술로 환경기술, 청정기술, 에너지 기술 및 해양환경기술을 포함한다. 과학문명이 고도로 발전하고 있는 현대사회에서 인류는 쾌적한 삶에 대한 욕구가 증대하고 있다. 또한 환경문제의 경우 개별 국가에 머무는 문제가 아니라 인접국가에 미치는 영향 등을 고려할 때 환경기준의 설정을 통한 새로운 무역규제의 등장 등 환경관련 수요가 증대하고 있다. 최근의 뉴라운드에서도 환경문제가 심도 있게 논의된 것은 물론 지구적 차원에서 환경문제 해결방안 모색을 위해 그린라운드가 현실화 될 것으로 예상되는 등 향후 환경기술은 급격하게 발전될 전망이다. 이에 따라 ET기술은 투자의 확대와 함께 제도·정책적인 지원, R&D 기반 확충이 시급한 실정이다.

  6_ CT(문화기술) Culture Technology의 약자인 CT기술은 디지털 미디어에 기반한 첨단 문화예술산업을 발전시키기 위한 기술을 총칭하는 말이다. 최근에는 인터넷의 활성화와 디지털 기술의 발전으로 디지털 컨텐츠의 수요가 급증하고 있다. CT기술은 향후 고부가가치 산업으로 성장 가능성이 큰 디지털 미디어에 기반한 첨단 문화예술산업을 발전시키는 데 필수적인 기술로 기술·지식 집약적 산업 특성 때문에 우리 민족의 창의력을 극대화할 수 있는 기술로 전망되고 있다.

 

IT(정보기술) : 차세대 정보통신 원천기술의 전략적 우위 선점① 4세대 이동통신, 대용량 광전송시스템, 고속인터넷 네트워킹기술 등 차세대 네트워크 기반기술 개발② 테라비트급 광통신 부품, 고밀도 정보저장장치 등 정보통신 핵심부품기술 개발③ 멀티미디어 단말기, 전자상거래, 신호처리기술 등 정보처리 시스템 및 S/W 핵심기술 개발

BT(생명공학기술) : 21세기 신 산업 창출을 위한 핵심 전략기술 개발①유전체 단백질체 연구, 생물정보학(Bioinformatics), 생물공정기술, 생명공학 안전성 평가기술 등 생명공학 기초 기반기술 개발② 바이오 신약, 생체조직재생기술 등 보건의료 생명공학 핵심기술 개발과 유전자변형생물체기술 등 첨단 농업·해양 생명공학기술 개발

NT(나노기술) : 원천기술 개발을 통한 선진국 진입 교두보 확보① 나노전자소자, 나노정보저장기술, 가변파장 광소자 등의 나노소자및시스템핵심원천기술 개발② 나노분말소재 등 핵심 나노소재기술과 나노바이오 물질합성 및 분석기술, 의약 약물전달시스템 등 나노바이오 보건기술 개발③ 나노측정기술, 나노화학공정기술, 나노소재 및 소자 모사기술 등 핵심나노기반 공정기술 개발

ST(우주항공기술) : 우주항공 분야의 핵심기술 독자개발① 통신 기상 지구탐사 위성설계 및 개발 등 우주개발을 위한 위성핵심 기술 개발② 로켓 추진기관기술, 소형 위성발사체 기술 등 발사체 핵심기술 개발 : 2005년까지 저궤도 소형위성 발사체 개발 및 우주센터 건설③ 스마트무인기, 다목적헬리콥터, 항공기체계 종합 및 비행성능기반기술등차세대 항공기술개발

ET(환경기술) : 국민 삶의 질 향상을 위한 환경 분야 핵심기술 확보① 대기오염물질 저감 및 제거기술, 폐기물 처리 및 활용 기술 등 쾌적한 환경국가 건설을 위한 환경기반 핵심기술 개발② 에너지 소재 기술, 미활용 에너지이용 기술, 연료전지기술, 수소생산이용기술 등 에너지 분야 핵심기술 개발③ 청정원천공정기술 등 청정생산 핵심기술 개발과 해양환경관리기술, 연안생태계복원기술 등 해양환경기술 개발

CT(문화기술) : 문화산업 육성을 위한 디지털컨텐츠 핵심기술력 확보① 가상현실 및 인공지능 응용기술, 디지털컨텐츠 제작도구기술, 게임엔진 제작기반기술 등 디지털 컨텐츠 핵심기반기술 개발② 가상의 정보공간을 매개체로 여러 사용자가 의사소통과 상호작용을 할 수 있는 사이버커뮤니케이션 기술 등 생활문화 디지털기술 개발③ 문화유적 탐사발굴 원형추정과 복원 등 문화재 복원 디지털기술 개발

나노기술이란 무엇인가?

앞으로 4회에 걸쳐 나노기술의 구체적인 의미와 다른 종목에서의 활용 방법 및 연결 발전 방향, 그리고 그에 따른 우리 생활의 변화 모습을 하나하나 살펴보도록 하겠습니다. 오늘은 그 첫 시간으로 나노와 나노기술의 전반적인 의미에 대해 함께 생각해 보려고 합니다.

초기에 소수의 과학자들에게만 언급되었던 ‘나노‘의 개념은 이제는 세탁기나 냉장고 등 가전제품에서부터 치약이나 비누 등 생활용품까지 우리 주변에서 볼 수 있는 여러 제품에 이용될 만큼 상용화되어 있습니다. ‘나노’라는 단어를 처음 접하게 된 사람들은 보통 그 의미를 정확하게 과학적으로 인식하지는 못하더라도 아주 작은 입자를 뜻한다는 추상적인 의미로나마 실생활에서 받아들이고 있는 경우가 많습니다. 좀 더 구체적으로 한번 들어가 볼까?

나노(nano)라는 단어는 ‘난쟁이’를 뜻하는 ‘나노스(Nanos)’에서 유래되어 지금은 아주 미세한 물리학적 계량 단위로 쓰이고 있습니다. 나노는 10억분의 1이라는 단위로서, 나노세컨드(ns)는 10억 분의 1초, 나노미터(nm)는 10억 분의 1m를 가리킵니다. 예를 들어 1nm는 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당됩니다. 눈으로는 볼 수 없는 세계, 전자현미경을 통해야 접근 가능했던 극미의 세계가 나노의 세계입니다.

전자현미경을 통해 본 나노의 세계

나노기술이란 한마디로 이러한 나노미터 크기의 물질(나 물질)들이 갖는 독특한 성질과 현상을 찾아내, 나노물질을 정렬시키고 조합하여 매우 유용한 성질의 소재나 시스템을 생산하는 과학과 기술을 통칭하고 있습니다.

나노물질은 적어도 한 변의 길이가 nm 크기에 이르는 물질을 말합니다. 즉, 세 변이 모두 100nm 이하의 물질은 물론이고, 한 변만이라도 100nm 이하의 크기를 갖는다면 그것은 나노물질이 됩니다.

그런데 보통 흔히 보는 물질이라도 nm 크기를 갖는 나노물질이 되면 물리적ㆍ화학적으로 독특한 성질과 현상을 나타냅니다. 예를 들어 일반적인 ‘금’은 보통 우리가 생각하는 것처럼 누런색을 띱니다. 그런데 크기가 20nm 이하가 되면 금은 빨간색을 띱니다. 또 ‘은’도 나노크기가 되면 노란색을 띠게 됩니다. 이처럼 나노물질은 그 크기가 조금만 변해도 색깔이 변합니다. 색깔과 같은 물리적 성질뿐만 아니라 화학적 성질도 크게 달라지게 됩니다. 예를 들면 매우 안정하여 화학 반응에 잘 참여하지 않는 금은 나노크기가 되면 매우 강한 촉매 반응성을 보입니다.

처음 나노기술은 반도체 미세 기술을 극복하는 대안으로 연구가 시작되었습니다. 전자와 정보 통신은 물론 기계ㆍ화학ㆍ바이오ㆍ에너지 등 거의 모든 산업에 응용할 수 있어 인류 문명을 획기적으로 바꿀 기술로 떠올랐습니다.

머리카락과 나노섬유의 굵기 비교

나노기술이 다루는 범위는 원자나 분자 수준 정도로 제한됩니다. 즉 0.1∼100nm에 해당하는 물질을 다루는 기술이 나노기술에 해당되는 것입니다.

이러한 나노기술을 이용하면 눈에 보이지 않는 원자 하나하나를 기계적으로 결합시켜 완전히 새로운 물질을 만들어 낼 수 있습니다. 이를 조합해 실크처럼 부드러운 것에서부터 고무처럼 질긴 것에 이르기까지 다양한 성질을 가진 첨단 신소재를 만들어 낼 수 있습니다. 또 나노기술로 만든 단백질 칩은 인체의 건강 여부를 간단하면서도 정확히 진단할 수 있습니다.

머리카락 1000분의 1 굵기의 ‘나노 실‘

또한 나노기술은 현재의 정보 기술과 바이오 기술을 극대화하기 위한 기초 수단입니다. nm 크기의 회로선 폭을 이용해 기억 소자를 만들 경우 지금의 기가바이트(GB)보다 1000배 빠른 속도와 용량의 테라바이트급으로 집적화할 수 있습니다. 즉 슈퍼컴퓨터를 데스크톱 크기로 작게 만들 수 있는 것입니다.

현재 컴퓨터의 하드 디스크나 플로피 디스크 등의 기억 매체를 고밀도화하는 데는 한계가 있습니다. 현재 상업적으로 이용되고 있는 집적 회로의 최고 밀도는 제곱인치당 1GB며 실험실에서는 10GB까지 개발된 상태입니다. 100GB 이상은 ‘초상자성 한계’로 인해 더 이상 기억 밀도를 높이기는 불가능한 것으로 생각되고 있습니다. 그러나 원자 한 개를 기억 매체로 사용할 경우 최고 1000GB까지 기억 밀도를 높일 수 있습니다. 나노기술을 이용하면 이러한 일이 가능해지는 것입니다.

플래시메모리가 휴대전화, 디지털카메라, 디지털 캠코더, 초소형 저장장치인 USB드라이브 등의 휴대용 제품의 주(主) 저장장치로 쓰인다는 점을 감안하면, 이들 제품을 통해 향후 엄청난 부가 기능이 가능해지게 되었습니다. DVD 영화는 10편 이상을, MP3 음악은 4000곡을 한 장의 메모리 카드에 담을 수 있게 되었습니다. 전문가들은 “플래시메모리가 이처럼 대용량이 가능해지면 앞으로 출장을 갈 때 메모리 카드 한 장이면 사무실의 모든 것을 옮겨갈 수 있는 ‘모바일 오피스’시대도 가능해질 것”이라고 예측하고 있습니다.

반도체의 집적도와 성능은 18개월마다 2배씩 향상된다고 합니다. 이것은 ‘무어의 법칙’이라 일컫는 것인데요. 이를 적용하면 앞으로 5년 뒤 반도체칩은 10배 많은 정보를 담고 프로세서의 성능도 10배 향상될 것입니다. 전문가들은 “이런 발전 속도로 볼 때 5년 뒤에는 핸드폰이 전자수첩, 캠코더로 쓰이고 PC가 통째로 핸드폰 안에 들어가게 될 것”이라고 내다보고 있습니다.

 이때쯤 되면 선폭이 현재 90nm에서 5∼10nm수준까지 떨어지는 것이 가능하게 될 것으로 예상됩니다. ‘단전자소자’ 회로를 개발한 충북대 최중범 교수는 “현재 PC의 128메가 DRAM에서는 하나의 트랜지스터에서 전자가 1만개 움직이지만 단전자소자에서는 단 한 개의 전자가 이동해 정보를 처리하므로 전기소모량이 1만분의 1로 줄어든다”고 말하고 있습니다. 1년 동안 배터리를 충전하지 않아도 되므로 모바일 컴퓨터에 혁명이 일어나게 되는 것입니다.

나노기술 제품 - 손목시계 컴퓨터

반도체 산업 분야는 점점 더 좁은 영역에 더 많은 소자를 집적하는 방향으로 진행되고 있습니다. 현재는 반도체 집적 회로가 마이크로미터(백만분의 1미터)의 수준에서 제어되지만 21세기에는 그것의 천분의 1인 나노미터 수준에서 소자들을 제어하는 나노 기술이 본격화 될 것입니다.