[나노기술이 대한민국 바꾼다]나노지도로 탄생할 30대 미래기술은?

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제3기 국가나노기술지도는 미래 보고서와 과학기술 예측 조사 등을 참고해 나노기술이 기여할 수 있는 미래사회 3대 목표를 △편리하고 즐거운 삶 △지구와 더불어 사는 삶 △건강하고 안전한 삶으로 제시했다. 나노기술로 구현할 수 있는 미래 기술 후보 30가지를 도출했다.

지도는 10년 후 미래에는 각종 기술 혁신으로 '편리하고 즐거운 삶'이 가능해질 것으로 전망했다. 미래 기술로는 △개인이 휴대할 수 있는 인간 두뇌 수준의 인공지능(AI) △속도 무제한의 통신 환경 △스마트폰으로 맛보는 음식 기행 △충전 없이 날 수 있는 드론 △옷처럼 입을 수 있는 배터리 △화장을 자동으로 해주는 마스크팩 등이 꼽힌다. 이를 현실화하기 위해서는 극미세 나노공정 기술을 활용해 보다 빠르고 정확한 특성을 가지는 AI 반도체, 사물인터넷(IoT), 미래 디스플레이 등 개발이 필요하다.

예를 들어 현재 AI 칩은 부피가 크고 전력을 많이 소모하지만 시냅스 나노소자 같은 신개념 나노소자 설계 기술과 수직형 나노소자 공정기술이 발전하면 현재 반도체보다 전력소모가 100분의 1 적은 저전력 AI 칩을 개발할 수 있다.

반면에 미래에는 환경오염과 기후변화, 자연재해 등 환경 위험이 심화될 것으로 전망된다. 에너지와 자원 고갈 문제도 대두된다. '지구와 더불어 사는 삶'이라는 목표를 달성하기 위해서는 나노크기 소재에서 나타나는 특이현상을 활용해 무한 청정에너지, 미세먼지 제거, 경제적 수자원 생산 기술을 확보해야 할 것으로 보인다.

이를 위한 대표 미래기술로는 △초고효율 차세대 태양광 발전 △블랙아웃에 대비할 수 있는 연료전지 △수소로 가는 자동차 △5분 충전으로 서울에서 부산까지 가는 전기차 △전기공급이 필요 없는 에너지 자립형 주택 △자급자족이 가능한 도시 농업 등이 포함됐다.

현재 실리콘 태양전지 기술은 효율 한계에 봉착해 있다. 페로브스카이트 나노 소재나 탠덤구조 광전변환소자를 활용해 현재보다 효율을 1.5배 이상 개선할 수 있는 초고효율 태양전지에 대한 연구가 활발하다.

저출산·초고령화 사회로 진입하면서 '건강하고 안전한 삶'에 대한 관심도 높아질 것으로 보인다. 나노물질 계면에서의 빠른 전달 특성을 활용해 간편하고 정확한 예방·진단·치료를 가능하게 하고 나노기술을 활용한 안전한 식품과 재난 안전 기술 개발도 요구된다.

대표적으로 △폭발 위험이 없는 배터리 △건강 100세를 위한 예방의학 △진단과 치료를 동시에 하는 약 △거부 반응이 없는 인공장기 △나쁜 바이러스를 알려주는 AI 시스템 △세균을 막아주는 의류 △우주에서도 한 알로 해결되는 식사 △재난현장 조난자를 신속하게 찾아내는 마이크로봇 등이 미래기술 후보로 포함됐다.

예를 들어 나쁜 바이러스를 알려주는 AI 시스템을 구축하려면 생체물질을 포집하는 나노구조체를 활용해 고감도 나노바이오물질 식별 기술을 개발하고 저전력 나노바이오센서를 활용해 유해 바이오물질을 검출하는 고감도 센서를 만들어 공기 중 바이러스 검출 능력이 200배 강화된 공기 부유 바이러스 검출기를 개발할 수 있다.

조진우 나노융합PD는 “언제 어디서든 즐길 수 있는 편리한 세상, 청정에너지로 만드는 깨끗한 사회, 질병 걱정이 없는 건강 100세 시대는 누구나 꿈꾸는 미래의 모습”이라면서 “상상을 현실로 만들고 4차 산업혁명을 주도하며 대한민국 혁신성장을 이끌어가는 중심에 나노기술이 있다”고 말했다.

정현정 배터리/부품 전문기자 iam@etnews.com