나노기술에 가장 적합한 디자인 기법이자 설계 모델인
브라운운동과 자기결합으로 나노생명체의 잠재력을 활용하고 구현하다

나노규모의 물리적 성질은 거시적 규모의 물리적 성질과 전혀 달라서 일상생활에서 관찰할 수 있는 공학 기술과는 다른 원리를 필요로 한다. 자전거를 수리한다고 가정해보자. 거시세계에서 자전거 수리는 나사를 풀고 조이고 제 위치에 맞는 부품을 갈아 끼우면 된다. 반면 나노자전거는 각 부분이 아주 약할 뿐만 아니라 계속해서 요동치고 흔들리고 서로 다른 부분이 접촉할 때면 달라붙을 가능성이 높다. 공구함에 넣어둔 나사는 자기 스스로 튀어서 창고 문을 향해 이리저리 움직여갈 것이다.
이러한 현상은 나노세계의 주요 특징인 브라운 운동(물 분자로 구성되어 끊임없이 아무데로나 날아다니는 성질)과 자기결합(분자들이 상호작용을 통해 서로 결합하여 안정적이고 규칙적인 거대분자를 형성하는 과정) 때문에 발생한다. 나노 수준의 물리세계에서 이 특수한 현상은 걸림돌로 간주될 뿐이지만, 세포생물학에서는 그 관점을 달리한다. 생물학적 나노기술은 자기결합 방식을 통해 브라운운동과 강력한 표면 장력을 활용해 나노크기 수준의 구조체를 대량으로, 그것도 정확한 설계대로 만들 수 있다. 브라운운동과 생물체의 상대적으로 부드럽고 가소성이 높은 구조적 특성을 결합한 결과, 모든 종류의 기계장치에 대해 적용이 가능한 기본 메커니즘을 만들어내는 것이다. 결과적으로 나노바이오기술을 통해 나노세계의 특수한 물리적 법칙과 대결하기보다는 나노생명체의 잠재력을 활용하고 구현할 수 있다. 이러한 방식은 생물세포 수준에서 작동하는 방법을 빌려와 인공분자를 이용한 복제를 가능케 한다.

나노기술의 미래, 자연 진화의 원리에서 그 방법을 모색하다

과거에는 과학적 진보가 긍정적인 결과를 가져올 것이라고 예상하는 것이 당연했다. 그러나 최근의 유전자 조작 식품에 관한 논란처럼, 현재는 과학적 진보 자체가 논란의 대상이 되고 있다. 나노기술 역시 반도체에서부터 화장품, 운동기구와 같은 일상생활 용품에 이르기까지 아주 다양하게 이용되면서 잠재적인 위험 요인들에 대한 우려의 목소리가 크다. 일반적으로 아주 작은 물질이 침투력이 더 강하고 독성이 더 크다고 볼 때, 나노크기 수준의 입자가 인체에 미칠 영향은 매우 치명적이지 않을까? 가까운 미래에 나노로봇의 전염병이 인간의 생존 조건을 고갈시키고 멸종되는 사태에 직면하게 되지는 않을까? 더 나아가 나노기술의 혜택을 받는 사람과 받지 못하는 사람의 사회경제적 갈등 문제는 어떻게 풀 수 있을까?
이에 대해 저자는 나노기술의 미래에 관한 여러 논란과 우려의 밑바닥을 관통하는 근본적인 주제는 인간과 자연 간의 적절한 관계 설정과 관련한 문제임을 지적한다. 나노크기 수준에서 생명체의 기능을 모사하려는 시도가 계속되고, 그 어떤 생명체보다 지구 환경에 잘 적응할 수 있는 온전한 합성 생명체를 만든다면 우려는 한낱 기우에 불과할 것이다. 결국 나노생명체의 문제에 대한 최적의 해결법은 자연 진화의 원리를 이용한 생물학적 접근이 효과적 방식임을 다시 한 번 강조하고 있다.