극미세 기술과 경제파급 효과

극미세 기술과 경제파급 효과

 

극미세기술이란 극미세 단위에서 물질을 제어하여 유용한 재료, 소자 및 시스템 등을 창출해 내는 기술을 말한다.

이전의 극미세기술이라 하면 미크론미터(㎛-백만분의 1m) 수준에서의 미세기술이었지만, 나노미터(㎚-10억분의 1m) 단위에서 이루어지는 기술 개발이 속속 선보이는 현재의 극미세기술은 이제 나노기술을 일컫는 또 다른 표현이라 할 수 있다.

길이단위를 간단히 비교해보면 아래와 같다.

1m
=100cm
=1,000mm
=1,000,000㎛ (1백만분의 1m)
=1,000,000,000㎚ (10억분의 1m)

 

나노기술은 분자 또는 원자 단위 수준(1㎚~100㎚)에서 물질을 제어하는 것으로 이러한 나노분자 또는 원자크기(1㎚~100㎚)의 물질은 단순히 크기가 나노미터 수준으로 줄었다는 것을 의미하는 것 뿐아니라 100nm이상의 크기를 갖는 물질들에서는 찾아볼 수 없는 새로운 물리적, 화학적, 생물학적 성질이 나타낸다. 이에 따라 소재의 강도가 현저히 증가하거나 화학적 반응성 또한 커진다.

이에 따라 나노기술은 초집적화되어가고 있는 현대산업의 전 분야에 혁신을 일으킬 수 있는 기술로 주목받고 있다.

* 참고 (길이, 크기의 단위)

아토미터(attometer; am): 1000분의 1 펨토미터; 10의 -18승 m
펨토미터(femtometer; fm): 1000분의 1 피코미터; 10의 -15승 m
피코미터(picometer; pm): 1000분의 1 나노미터; 10의 -12승 m
옹스트롬(Å): 10의 -10승 m
나노미터(nanometer; nm): 1000분의 1 마이크로미터; 10의 -9승 m
마이크로미터(micrometer; ㎛): 1000분의 1 미리미터; 10의 -6승 m
밀리미터(millimeter; mm): 1000분의 1 미터; 10의 -3승 m
센티미터(centimeter; cm): 10의 -2승 m
데시미터(decimeter); 10의 -1승 m
미터(meter; m)
데카미터(decameter): 10 m
헥토미터(hectometer): 10의 2승 m
킬로미터(kilometer; km): 미터의 1000배; 10의 3승 m
메가미터(megameter; Mm): 킬로미터의 1000배; 10의 6승 m
기가미터(gigameter; Gm): 메가미터의 1000배; 10의 9승 m
AU(천문단위): 1 AU= 지구와 태양과의 거리= 약 1억 5000만 Km= 0.15 Tm
테라미터(Terameter; Tm): 기가미터의 1000배; 10의 12승 m
페타미터(petameter; Pm): 테라미터의 1000배; 10의 15승 m
LY(light year): 1 광년= 9.4608 Pm
파섹(Parsec): 1 파섹= 3.258 광년= 약 30.823 Pm= 0.030823 Em
엑싸미터(exameter; Em): 페타미터의 1000배; 10의 18승m

나노기술의 개념

□ 나노기술은 물질을 나노크기의 수준에서 조작·분석하고 이를 제어할 수 있는 과학과 기술을 지칭

○ 물질을 나노미터(10-9m) 크기인 원자·분자수준에서 현상을 규명하고, 구조 및 구성요소를 조작·제어하는 기술

※ 1959년 미국의 파인만 박사가 소형화의 개념을 처음 제시한 후 1980년대에 개발된 주사형 검침현미경을 이용한 미국, 일본, 유럽 각국을 중심으로 본격적인 연구에 착수
※ 나노미터 : 나노는 희랍어인 나노스(난쟁이)에서 유래되었으며, 1 나노미터는 머리카락 두께의 약 5만분의 1

 

응용가능 분야(예시)

○ 전자/통신 : 새로운 정보저장·메모리 반도체, 평판표시, 포켓컴퓨터
- 처리속도 100만배, 집적도 1000배 이상, 주파수대역 100배 증가 등

○ 재 료 : 분자단위에서 설계된 고기능성/고성능/고효율 소재
- 100℃에서 녹고 강도는 3배이상인 고분자 소재 등

○ 의 약 : 선택성 신의약, 인체적합 약물전달체계 확립
- 부작용이 없고 효과는 5배이상인 약물 등

○ 생명과학 : 하이브리드 시스템의 합성피부, 유전자 분석·조작, 혈액대체 물질
- 인체에 부작용이 없는 장기, 피부 등

○ 환 경 : 오염물 감소 및 제거용 소재, 재활용소재
- 눈에 보이지 않는 분진, 미세먼지등의 제거 등

○ 에 너 지 : 고성능 배터리, 청정연료의 광합성, 양자태양전지
- 기존 배터리 용량과 태양 집열판 효율을 3배 이상 향상 등

○ 우 주 : 경량 우주선, 극소형 로봇 시스템
- 무인 초소형 비행체(크기는 곤충규모) 등

○ 안 보 : 나노구조전자장치, 나노로봇, 무인전투차량, 초소형 정찰기, 화학 및 생물학적 탐지기
- 여러기술을 군사기술에 응용한 초소형 무기, 생화학 무기 등 


사회적·경제적 파급효과

○ 기존 정보·전자 부품의 대용량화, 다기능화, 초소형화, 초고속화로 핵심부품의 정보기기의 휴대화 및 생활밀착 가속화와 우리나라 경제 견인
- 2010년경 1조불로 예상되는 세계반도체 시장에서 선진국 입지의 지속적 확보

○ 에너지 문제 해결
- 고효율 에너지 변환, 저에너지 화학경로의 사용, 제조공정의 효율성, 고효율 태양 에너지의 변환 및 저장기능의 개선 등으로 가능

○ 인간의 생명연장과 삶의 질 향상
- 유전자 조작, 생체센서, 진단 및 치료장치, 약물 전달체계 개발 등 유전자 차원에서 생명현상의 이해와 질병의 진단 및 치료 효과의 획기적 개선
- 유전자 조작 및 병충해 제어로 농업생산성의 획기적 향상 및 식량문제의 근본적 해결 예상 - 환경오염의 원인과 결과를 측정, 제어하여 환경문제를 근본적으로 해결

○ 길이, 질량, 화학조성, 전기, 자성 및 기타 물성을 원자크기의 수준에서 측정할 수 있게 되어 기존 표준화, 측정 및 도량화 개념과 체계의 변화 불가피
 - 역 효과로서 가공할 무기의 출현 가능