나노과학의 분야별 사례와 발전동향

소개글

나노과학의 분야별 사례와 발전동향에 대한 보고서 자료입니다.

목차

I. 서론- 나노란 무엇인가-

II. 본론
1.나노 과학의 응용분야
(1) 정보화 분야
(2) 식품분야와 화학 및 의학
2. 나노기술을 활용한 나노로봇
3. 나노 과학 기술의 발전현황과 실태
4. 우리나라의 나노과학의 실태

III. 결론 -나노기술의 개발 방향-

본문내용

것은 마이크로 섬유보다 1000배나 가볍고 가늘어진 실을 생산해낼 수 있다는 의미가 된다. 이전의 제품과 비교할 수 없는, 방수성과 방풍성, 부드러움과 질김성을 지닌 꿈의 섬유가 등장할 수 있다는 이야기다.
최근 워릭 대학교 화학과 스테판 폰 박사 연구진은 라텍스 에멀전 페인트(latex emulsion paints)의 안정화에 이용하는 비누를 나노 수준의 점토 보호재로 대체함으로써, 내마모성 및 내연성이 우수한 페인트 재료를 개발할 수 있었다. 폰 박사가 새로운 나노 페인트를 개발할 수 있었던 것은 페인트에 사용되는 개개의 고분자 입자를 나노 크기의 라포인테 점토 디스크로 코팅하는 방법을 발견했기 때문이다. 점토 디스크는 두께 1nm, 직경 25nm로, 산업용 페인드 생산에 응용할 수 있으며, 상용화에 성공하면 기존 제품에 비해 품질이 월등한 페인트를 생산할 수 있다.
4. 우리나라의 나노과학의 실태
국내에서도 나노 기술개발과 관련하여 활발히 연구하고 있다. 지난 4월 과학기술부 국가지정연구실(NRL) 사업을 수행 중인 고려대 신소재공학부 김영근 교수팀은 철(Fe), 금(Au) 바코드 나노선(nanowire) 합성에 성공했다고 발표했다. 이 연구결과는 화학 분야의 권위 있는 잡지인 하안게반테 케미 4월 3일자 온라인 판에 게재됐다. 나노선이란 나노 크기의 직경에 수백nm에서 수백 마이크로 미터 길이의 구조를 말한다. 현재 나노선 연구에서 세계적으로 가장 큰 이슈는 자성, 광학, 생체적 합성 등 여러 기능을 동시에 갖는 나노구조를 개발하는 것인데 김영근 교수팀은 동일한 나노선 상에서 자성층(철층)과 광학층(금층)을 동시 구현해 다기능화가 가능한 나노구조체 제조를 실현했다는 점에서 획기적인 성과로 평가받고 있다.
LED 트랜지스터, 자성기억소자, 태양전지, 그리고 나노선의 바이오 적용 가능성을 크게 높일 것으로 예상되고 있다. 벤처기업 잉크테크(대표 정광춘)는 ‘투명전자잉크’라는 새로운 기술을 선보였다. ‘투명전자잉크’란 기존 잉크들과는 달리 은 나노입자의 분말을 특수한 기능의 화합물과 섞어 잉크 재료로 사용하는데 이 화합물의 작용에 따라 나노보다 더 작은 서브나노 수준의 정밀 인쇄가 가능하다. 이 기술로 잉크테크는 한국은 물론 미국·중국·EU 등에 특허기술을 등록한 세계 유일의 잉크 벤처기업이 됐다.
국내 연구진도 나노선 합성에 성공
초미립자를 생산하는 나노 분말기술을 놓고 세계적인 R&D 경쟁이 벌어지고 있는 가운데 나노기술(대표이사 권태원)은 기존의 화학적 나노분말 제조방식과는 다른 ‘전기폭발법(PWE)’에 따른 신기술을 선보이고 있다. ‘전기폭발법에 따른 금속나노분말 제조기술’은 금속 등의 물질에 화학적 처리를 통해 나노분말을 생산하던 기존 방식과는 달리 순간적인 전기에너지(펄스파워)를 가하는 방식을 사용하는데, 화학적 방식에서 나타날 수 있는 금속 산화작용의 부작용 등을 해소할 수 있는 장점이 있다. 나노기술에서는 이 기술이 “기존 나노분말 제조기술로 이용되던 화학적 나노 분말 제조방식에 비해 순도나 분말의 특성이 더 우수하며, 제조 과정 중 환경오염물질이 발생하지 않는 환경친화적 기술”이라고 설명하고 있다.
III. 결론 -나노기술의 개발 방향-
나노기술은 두 방향에서 개발이 모색되고 있다. 첫번째 접근방법은 주사 터널링 현미경(STM)이나 원자력 현미경(AFM)으로 물질 표면의 분자 또는 원자를 조종하는 기술이다. 1990년 미국 ABM사의 원자를 배열하여 5나노 미터 높이로 회사 로고를 만들었다. I자는 9개, B와 M자는 각각 13개씩을 사용했다. 이와 같이 STM으로 개가 양떼를 몰 듯이 분자를 몰 수 있게 됨 에 따라 분자를 원하는 곳에 옮겨놓을 수 있게 되었다. 이른바 분자몰이( molecular herding)의 최종목표는 하나의 특정분자를 다른 특정분자에게 로 옮긴 뒤에 이들을 서로 합쳐서 분자기계를 조립하는 데 있다.
올해 들어서는 STM으로 버키볼(bucky ball)을 이동시켜 나노미터 크기의 구조를 조립하는 연구가 성과를 올리고 있다. 60개의 탄소원자로 구성된 축구공 모양의 버키볼을 발견한 공로로 1996년 노벨상을 받은 리처드 스몰리가 나노기술연구에 앞장서는 이유이다.
STM과 AFM은 나노기술의 독보적인 개발도구이지만 근본적인 한계를 갖고 있다. 다름 아닌 속도 문제이다. 한번에 한 개씩 분자를 이동시킬 수 있으므로 눈으로 볼 수 있을 만큼 큰 물체를 조립하려면 상상을 초월하는 오 랜 시간이 소요될 것이다.
나노기술에 이르는 또 다른 길은 자연에 존재하는 분자기계로부터 실마리를 찾는 접근방법이다. 생물의 세포는 분자기계로 가득 차 있다. 가령 단백질은 아미노산으로 구성된 분자기계이다. 세포는 단백질 제조회사에 비 유될 수 있다. 세포 안에 있는 리보솜이 유전정보의 지시에 따라 아미노 산(원료)으로 제품(단백질)을 만들기 때문이다. 단백질 생산 공장인 리보솜은 고성능의 나노 기계인 셈이다. 나노기술의 궁극적인 목표는 리보솜처럼 사람의 개입없이 자력으로 분자 기계를 만들 수 있는 나노 기계를 개발하는 것이다. 드렉슬러는 <창조의 기관>에서 이러한 나노 기계를 어셈블러(assembler)라고 명명했다. 전문가 들은 대부분 15년 뒤, 그러니까 2010년 전후에 최초의 어셈블러가 모습을 나타내게 될 것으로 전망하고 있다. 어셈블러의 개발로 나노기술 시대가 개막되면 컴퓨터·제조산업과 의학분야등에 혁명이 일어날 것은 불문가지다. 먼저 단백질과 같은 유기분자가 스위치 구실을 하는 나노 컴퓨터를 개발하면 실리콘 반도체를 사용하는 현재의 컴퓨터보다 속도가 빠른 것으로 전 망된다. 또한 전문가들은 나노기술이 과학기술 분야에 미칠 파급 효과는 거의 혁명에 가깝지만 그 중에서도 정보기술 분야와 생명공학과 의학 발전에도 큰 영향을 미칠 것으로 보고 있다. 그러나 새로운 기술이 속속 개발되면서 우려의 소리도 없지 않다. 나노 크기의 입자가 대량 발생할 경우 공기를 통한 유입으로 건강에 큰 문제를 일으킬 수 있다는 지적이다. 그러나 이 같은 공포의 시나리오는 과학적 시각에서 볼 때 가까운 미래에는 상상하기 어렵다는 것이 과학기술계의 견해다.

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