“눈에 보이지 않을 만큼 작은 세계에 무한한 가능성이 숨어 있다.”
나노기술의 탄생부터 무한한 쓰임새, 그리고 나노기술이 불러올 새로운 미래까지,
21세기 인류의 삶을 획기적으로 바꾸어 놓을 나노기술의 모든 것을 한 권의 책으로 읽는다.

세상에서 가장 작은 물질을 손으로 만지듯 마음대로 다룰 수 있다면 어떤 일이 벌어질까? 물질의 가장 작은 단위인 원자와 분자를 블록 놀이 하듯이 조립하고 움직일 수 있다면? ‘나노기술’은 원자나 박테리아 수준의 극미세 단위에서 물질을 다루는 첨단 기술을 말한다. 나노기술이 완벽하게 실현되면 어떤 일이 펼쳐질까. 각설탕만큼 작은 공간에 국회도서관의 모든 장서를 담을 정도로 엄청난 양의 정보를 기록할 수 있는가 하면, 미세한 부분까지 물질을 제어하는 일이 가능하므로 정교한 물건을 생산할 수 있다. 이러한 특성 때문에 나노기술은 생명공학기술이나 에너지기술, IT, 반도체기술 등과 융합하여 기존 기술의 한계를 뛰어넘을 돌파구로 주목을 받고 있다. 나노기술은 무한한 가능성을 지닌 21세기의 블루칩이라고 해도 과언이 아니다.

나노기술은 물질을 다루는 방법을 바꾸는 데 그치지 않고 사회의 모든 부문에서 혁명적인 변화를 초래할 것으로 전망된다. 이 책 『나노기술이 세상을 바꾼다』는, 21세기의 교양으로 알아두어야 할 나노기술의 모든 것을 쉽고 재미있게 설명한다. 나노기술의 탄생부터 다양한 쓰임새, 그리고 나노기술이 불러올 새로운 미래까지, 가장 작은 세계의 무한한 가능성을 들여다본다.

『나노기술이 세상을 바꾼다』는 2009년 출간된 『한 권으로 읽는 나노기술의 모든 것』을 청소년의 눈높이에 맞추어 이해를 돕는 삽화와 나노기술의 최신 소식을 보충해 ‘이인식 선생님의 주니어 교양 시리즈’의 세 번째 책으로 출간되었다. 이 책의 일부분은 「나노기술이 세상을 바꾼다」라는 제목의 칼럼으로 8차 교육과정 고등학교 국어 교과서(금성출판사)에 수록되었다.

1부 ‘나노미터의 세계’는 원자와 분자의 세계를 다룬다. 물질을 점점 더 작은 단위로 쪼개어 들어가면, 나노 크기의 미시세계인 원자와 분자를 만나게 된다. 1부에서는 원자와 분자의 개념을 설명하고, 생명체를 이루는 가장 작은 분자인 단백질과 그 속에 담긴 유전자에 대해 소개한다. 단백질 분자는 몇 개의 단순한 물질로 이루어져 있지만, 몸속에서 다양한 기능을 수행하고 막대한 양의 유전 정보를 저장하기도 한다. 이러한 생명체의 메커니즘이야말로 나노기술의 핵심 개념을 완벽하게 구현하고 있다고 할 수 있다.

2부에서는 나노기술의 역사가 한눈에 펼쳐진다. 1959년 최초로 나노기술의 아이디어를 제시한 리처드 파인만의 강연부터, 나노기술이 가져올 미래의 모습을 구상한 에릭 드렉슬러, 그리고 전 세계가 나노기술을 21세기를 바꾸어 놓을 신기술로 주목하기까지의 발전 역사를 정리하고 있다. 축소된 잠수함이 사람의 몸속으로 들어가거나(스티븐 스필버그 연출의 영화 「이너스페이스」, 무한히 증식하는 나노로봇이 인간을 위협한다는(마이클 크라이튼의 소설 『먹이』) 설정 등의 영화와 소설이 그려 낸 나노기술의 미래상도 소개되어 있다.

3부, 4부, 5부에는 나노기술이 활용되는 사례를 간추려 놓았다. 21세기의 신기술은 나노기술을 통해서 이루어질 것으로 보인다. 기존의 기술이 나노기술과 접목되어 시너지 효과를 발생시키는 것이다. 나노기술은 산업재의 효율성을 높이는 데 쓰인다. 나노입자를 입힌 자동정화 타일은 얼룩이나 긁힘이 생기지 않아 화장실과 부엌용으로 안성맞춤이다. 또한 선박의 선체에 나노입자를 입히면 부식이 방지되고 조개 따위가 달라붙지 않아 연료비가 절감된다.

나노기술과 바이오기술을 결합한 나노바이오기술로 센서를 만들면 환경에 해가 되는 독성 물질을 탐지하고 제거할 수 있다. 환경오염을 막기 위해 나노바이오센서를 투입할 수 있는 분야는 한두 가지가 아니다. 나노바이오센서는 공장에서 배출되는 폐수의 감시에서부터 의약품의 독성 검사 또는 식품의 품질 검사에 이르기까지 다양하게 활용된다.

나노기술의 활용이 기대되는 또 다른 분야는 나노의학이다. 인체의 질병은 대개 나노미터 수준에서 발생한다. 바이러스는 가공할 만한 나노기계라 할 수 있다. 이러한 자연의 나노기계를 인공의 나노기계로 물리치는 방법 말고는 더 효과적인 전략이 없다는 생각이 나노의학의 출발점이다. 나노기술을 이용해 항암제를 특정 부위에만 전달하여 종양만을 공격하고 다른 부위에는 타격을 주지 않는 약물 전달 방법이 고안됐다. 약물 분자를 몸속으로 주사하지 않고 폴리머 같은 물체 안에 집어넣어 입안으로 삼키면 폴리머 구조가 열리면서 약물이 몸 안으로 방출된다. 이 방법을 사용하면 하루에 한 번 또는 일주일에 한 번만 약을 먹더라도 오랜 시간 약물이 조금씩 연속적룀로 병든 부위에만 전달되므로 암 치료에 효과적이다.

나노기술의 미래는 나노로봇과 어셈블러에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 나노로봇은 6부에 묘사되어 있다. 나노로봇의 활약이 가장 기대되는 분야는 의학이다. 극미세 나노로봇이 개발되면, 몸속을 돌아다니는 나노로봇이 바이러스를 퇴치하고, 고압 산소가 압축된 초소형 인공 적혈구가 혈류를 따라 흐르며 산소를 공급할 것으로 전망된다(159쪽). 또한 손상된 세포를 수리하는 나노로봇의 세포 수복 기술은 냉동인간의 소생을 가능케 할 핵심 기술로 여겨지고 있다.

7부에서는 어셈블러를 소개하고 어셈블러의 실현 가능성과 위험성을 진단한다. 에릭 드렉슬러가 제안한 어셈블러는 원자를 찾아내서 적절한 위치에 옮겨 놓을 수 있는 분자 수준의 조립 기계이다. 최초의 어셈블러는 또 다른 어셈블러를 만들어 내고, 이 과정이 되풀이되면서 어셈블러의 수는 기하급수적으로 늘어난다. 이렇게 수십억 개의 어셈블러가 만들어지면 일정한 크기가 되는 제품을 만들 수 있다. 그러나 어셈블러의 실현 가능성을 두고서는 과학자들마다 의견이 분분하다. 어셈블러의 실현 가능성을 두고 논쟁을 벌인 리처드 스몰리와 에릭 드렉슬러의 사례를 소개한다.

만약 자기복제가 가능한 어셈블러가 무한대로 증식하면 어떠한 일이 벌어질 것인가. 자기증식하는 나노기계가 무리를 형성하여 지능을 가진 존재처럼 행동하고, 전 지구를 뒤덮어 버려 인류의 생존을 위협할 수도 있다. 미래에는 인간이 더 이상 필요하지 않은 재앙과 같은 상황이 올 수도 있음을 학자들은 경고하고 있다.

나노기술은 눈부신 발전을 거듭하며 상당한 성과를 거두어 가고 있으며, 우리는 이미 나노기술이 도입된 세계를 살고 있다. 나노기술은 우리에게 어떤 미래를 예고하는가. 이 책은 나노기술의 탄생과 현재를 짚어 보고, 나노기술이 가져다줄 미래를 균형 있게 조망한 청소년 미래교양서이다.