인류문명을 획기적으로 바꿀 나노 기술

2천년 전에 이미 우리 민족은 독창적 기법으로 나노기술를 사용했다

과학부 | 기사입력 2008/03/28 [14:33]

인류문명을 획기적으로 바꿀 나노 기술

2천년 전에 이미 우리 민족은 독창적 기법으로 나노기술를 사용했다
과학부 | 입력 : 2008/03/28 [14:33]
나노라는 말은 난쟁이를 뜻하는 고대 그리스어 '나노스'(nanos)에서 유래했는데 지금은 아주 미세한 물리학적 계량 단위로 사용된다. 나노세컨드(ns)는 1/1,000,000,000초, 나노미터(nm)는 1/1,000,000,000m를 가리킨다. 1nm는 머리카락 굵기의 1/100,000 정도의 크기로, 보통 원자 3~4개가 들어간다. 나노는 전자현미경을 통해서만 접할 수 있는 아주 미세한 세계인데, 이러한 나노 과학이 본격적으로 등장한 것은 1980년대초 주사원자현미경이 개발되면서부터이다.  



나노 기술은 처음에는 반도체 미세 기술을 극복하는 대안으로 연구가 시작되었지만, 전자 및 정보통신은 물론 기계·에너지·화학 등 대부분의 산업에 응용할 수 있다. 나노 기술이 의미를 갖는 것은 아주 미세한 세계까지 측정하고 관찰할 수 있다는 것뿐만 아니라, 물질의 최소 단위로 알려진 분자나 원자의 세계로 들어가 이를 조작하고 활용할 수 있는 점 때문이다. 즉 물질의 최소 단위까지 인간이 통제할 수 있게 되었다는 엄청난 변화를 내포하고 있는 것이다. 따라서 줄기세포혁명과 함께 인류 문명을 획기적으로 바꿀 수 있는 기술로 떠오르고 있다. 
 
참고로 '나노'는 우리 민요 "릴리리야 릴리리야 니나노"에서 오지 않았나 생각해 본다. "릴리리야 릴리리야 니나노"는 "키는 작지만 니때문에 정말 기분좋다"...즉, 슈메르.이집트.인더스.황하.마야.아즈텍 등 고대 인류문명의 주역으로 두뇌가 우수했던 한국인들을 의미하는 [니나노]에서 유래한 말은 아닐런지....???? 본래 고대 오리지날 한국인들(퉁구스인들=만주.시베리아.한반도인들)은 체형상 키가 크지 않았다. 전형적인 퉁구스인으로서 유럽과 로마를 공포에 몰아 넣어던 훈족의 아틸라도 키도 작았다고 기록되어 있다. 백인들의 동화에 '백설공주와 일곱 난쟁이'에 보면 백설공주는 검은 머리다. 백설공주 동화의 의미는 고대 키 작은 한국인들의 사회는 모계중심사회였다는 것을 서쪽으로 이동해 온 한국인들의 사회을 백인들이 보고 후대에 상징화했다고 보면 맞다. 그리고 황하문명보다 오래된 한국인들의 홍산문명.대문구 문명의 유적지에서 발굴된 유물들을 보면 당시 사회는 모계사회였다는 것을 알 수 있죠. 한국의 최고 신화인 [부도지]에도 '마고'라는 여성신이 최고의 신으로 나오죠..바로 모계사회의 반영이죠. 
 



우리에게 이미 나노기술의 상징유물이 있다.바로 청동문화의 꽃-'다뉴세문경'이다.

특히 이 거울 에서 놀라운 것은1만300여 개에 이르는 줄무니와,  정밀하게 맞물린 일정한 크기의 이등변 삼각형 모양, 그리고100여 개의 동심원 무늬이다.  현대의 정밀한 제도술로도 0.3mm간격으로 구성된 선을 그려넣기가 힘든데 과연 이 당시 어떠한 방법으로 이렇게 일정하고 규칙적인 기하학적 무늬를 세겨 넣었을지는 아직도 풀지 못한 미스테리이다.  주석이 많이 합금된 백동질(白銅質)로 되어 더욱 빛이 잘 반사되게 만든것 역시 주목할만한 특징이다.'


이러한 수법은 중국은 물론 세계 어디에서도  발견되지 않는 우리나라 독자의 수법이며, 또한 중국의 청동거울 등장시기보다 앞서있다.  더욱이 지금으로부터 2000년전에 이토록 정밀한 기하학적 무늬를 세길 수 있다는 것은 신비로움마저 자아내게 한다. 




나노기술의 핵심은 원자나 분자의 조작을 통하여 전혀 새로운 특성과 기능을 갖는 신물질 재료나 소자 또는 시스템을 만들어 내는 데 있다.  따라서 나노기술은 지금까지의 고전역학적 이론이 아닌 새로운 양자역학이 적용되며 연구범위는 보통 1∼100 나노미터 범위에서 이루어진다. 또한 물질을 나노단위에서 조작하면 기존 물질의 화학성분을 변화시키지 않고 현행의 마이크로미터 수준에서는 나타나지 않는 전혀 새로운 특성들의 구현이 가능해지며, 이를 통해 물리적·화학적·전기적·기계적 특성과 기능이 획기적으로 향상된다.


바이오 및 의료 분야에 나노 기술 적용이 한창이다. 피 한방울로 수천∼수만개 질병을 동시에 진단할 수 있는 바이오 칩,몸속 암세포와 염증을 빠르고 정확하게 찾아주는 첨단 의학 영상 등 나노 기술을 적용한 질병 진단법 개발이 속속 가시화되고 있다. 또 암세포만을 골라 죽이는 이른바 ‘스마트 약’ 등 새로운 개념의 치료법도 등장하고 있다. ‘나노 메디컬 시대’가 점점 현실로 다가오고 있다.
 
◇피 한방울로 수천∼수만개 질병 찾는다=현재 나노 기술 응용이 가장 활발한 분야는 바이오 칩. 나노 바이오칩은 엄지 손톱 크기의 작은 유리 판 위에 DNA,단백질,세포 등 생체 분자 수천∼수만개를 빽빽하게 배열해 유전자 결함이나 단백질 반응 양상 등을 분석하는 것이다. 말하자면 극소량의 혈액이나 조직을 반응시켜 단 시간에 질병 유무를 알수 있는 ‘손바닥 위의 실험실(Lab on a chip)’인 셈.
 
한국생명공학연구원 바이오나노연구센터 정봉현 박사는 “최근의 바이오 칩이나 센서 기술은 암같은 질병의 징후가 몸에서 느껴지기 전에, 병의 진행을 분자 수준에서 감지해 준다”면서 “특히 질병은 특이한 ‘표지 단백질’이란 것을 갖고 있어 각각의 단백질 칩을 개발하면 모든 질병의 조기 진단이 가능하다”고 설명했다.
 
미국의 경우 지금까지 최대 40여만개의 유전자와 단백질을 유리판 위에 심을 수 있는 바이오칩이 개발돼 있다. 우리나라도 벤처기업을 중심으로 다양한 바이오 칩이 개발돼 일부 실용화되고 있다.
 
㈜바이오메드랩은 지난해 7월 자궁경부암의 원인 바이러스(HPV) 유전자 19∼22종을 진단할 수 있는 DNA칩을 개발,국내 병원에 보급하고 있다. 또 ㈜에스디는 혈액으로 전염이 가능한 에이즈,매독,B형 간염 등 14개 질병을 피 한방울로 60분 이내에 동시 진단할 수 있는 단백질 칩을 개발했다.
 
이밖에 한국생명공학연구원과 다수의 벤처기업들이 폐암과 간암,대장암,유방암 등 한국인에게 발병률이 높은 주요 10대 암과 당뇨병 등 성인병 진단용 단백질 칩 개발에 나서고 있다.
 
◇병 발생 부위 빠르고 정확히 진단=‘의료용 나노 입자’를 이용해 암 등 질병 부위를 좀더 일찍,정확하게 진단할 수 있는 나노 영상 기술도 주목받고 있다. X-레이나 CT,MRI 촬영시 병 부위를 뚜렷하게 나타내어 진단을 쉽게 해 주는 특수 약품인 ‘조영제’가 대표적이다.
 
나노 조영제는 기존 조영제에 특수한 성질의 나노 크기 입자를 결합해 만든다. 가돌리늄,산화철,금 등이 인체에 쓸 수 있는 나노 입자로 연구되고 있다.

원광대 익산방사선영상과학연구소 윤권하 교수팀은 지난 7월 암과 염증의 특정 분자와 결합하는 가돌리늄 나노입자를 만들어 질병을 초기에 진단하는 MRI 조영제를 개발했다.
 
윤 교수는 “암세포나 염증에만 특이하게 반응하는 항체를 나노 입자에 붙여 인체에 투입하면 항원-항체 반응에 의해 표적 암세포나 염증에 선택적으로 작용한다”면서 “나노 입자를 이용한 조영제를 이용하면 각종 질병을 발생 단계에서 일찍 포착할 수 있다”고 말했다.
 
한국과학기술연구원(KIST) 나노소재개발단 우경자 박사팀은 최근 10 나노미터급 ‘산화철 나노 입자’ 제조에 성공,효능에 대한 동물실험을 진행중이다. 삼성서울병원 서수원 박사,박근칠 교수팀은 한국과학기술원(KAIST) 연구진과 함께 산화철 등 다양한 나노입자를 이용해 폐암을 조기 진단하고 치료하는 방법을 연구하고 있다.
 
KIST 우경자 박사는 “암세포는 정상세포보다 고온에 쉽게 죽는다”면서 “자성(磁性)을 띠는 산화철 나노 입자를 특정 암 조직에 위치하게 한 후 자기장을 걸어주면 그 조직의 온도가 42.5∼43℃까지 상승해 암세포를 죽일 수도 있다”고 말했다.
 
최근에는 ‘양자점(quantum dot)’이라는 특수한 나노입자를 이용해 영상의 해상도를 높이는 연구도 활발히 진행되고 있다. 양자점은 폭이 불과 수 나노미터에 지나지 않은 화합물 반도체 결정으로,레이저를 맞으면 ‘형광 빛’을 내는 특성이 있다. 종래의 화학 염료보다 3000배나 더 밝은 빛을 내기 때문에 조직 속을 훨씬 더 깊숙이 들여다 볼 수 있다는 것.
 
전문가들은 앞으로 양자점을 활용해 난소암 등 몸속 깊숙이 묻힌 암을 찾아낼 수 있게 될 것으로 보고 있다.
 
◇암세포만 골라 죽이는 ‘미사일 약’=질병 치료 분야에선 ‘나노 약물 전달체(DDS)’의 개발이 탄력받고 있다. 나노 약물 전달체는 나노 입자로 이루어진 일종의 캡슐. 이 캡슐에 약물을 담은 뒤,특정 질병의 항체를 결합해 몸 안으로 넣어주면 ‘타깃을 향해 날아간 뒤 폭발하는 미사일’처럼 핏속을 헤엄쳐 다니다가 암세포나 특정 질병의 바이러스를 만나면 약물을 방출해 격퇴한다.
 
연세의료원 송시영 교수팀이 지난해 이같은 개념의 ‘항암 나노 캡슐’을 개발했다. 송 교수팀은 췌장암,폐암 등에 효과가 있는 항암제를 자성 물질과 혼합한 뒤,이를 164나노미터 크기 캡슐에 담았다. 이 캡슐을 암에 걸린 쥐에 투여해 외부에서 자기장을 걸어주자 항암 캠슐이 암 부위까지 이동한 뒤 항암제를 집중적으로 방출,치료 효과를 높였다.
 
항암 나노 캡슐은 건강한 세포에는 전혀 영향을 주지 않기 때문에 일반 항암 치료에서 나타나는 구토,탈모,체중 감소 등 심각한 부작용이 없다. 연구팀은 임상 시험 등을 거쳐 안정성이 확인되면 수년내 신약으로 상용화할 계획이다. 이밖에 태평양 제약,한미약품,LG생명과학 등도 나노 약물 전달체를 이용한 신약개발에 앞다퉈 나서고 있다.
송 교수는 “미국 등 선진국들은 암세포 깊숙이 침투해 폭발함으로써 암세포를 죽이고,암세포에 영양분을 공급하는 신생혈관까지 파괴하는 이른바 ‘항암 나노 폭탄’까지 개발한 상태”라면서 “나노 약물 전달 기술은 인류의 무병 장수를 앞당길 ‘꿈의 미래 신약’으로 각광받게 될 것으로 전망된다”고 말했다.


[보도자료]청동문화의 꽃 - 다뉴세문 경  

다뉴 세문 경( 多細文鏡)은 청동기시대 후기~초기철기시대의 시기에 만들어진 구리거울이며 우리말로는 무니가 가늘고 섬세하다고 하여 잔무늬 거울로 불리운다. 지름 21.2㎝, 테두리 너비 1cm이고 현재 숭실대학교 박물관에 있다. 이 거울은 청동기시대 전기에 나타났던 거친무늬거울[粗紋鏡(조문경)]에 비해 작은 삼각형을 기본으로 하여 기하학적 무늬를 세밀하게 새긴 것이 특징이다. 현존하는 다뉴세문경 중 가장 크고 정교한 것으로, 거울면 중심을 기준으로 하여 내구·중구·외구로 3등분하고 각 구에 삼각형구성문대를 동심원문식으로 배치하였다.
그리고 한 면은 거울로 비출 수 있도록 하고, 뒷 면에는 거울을 멜 때 사용하는 고리인 "뉴"가 2개 있다. 거울을 어딘가에 멜 수 있도록 만들었다는 것은, 단순히 자신의 얼굴을 비추는 것 외에 다른 용도도 있었음을 시사해 주고 있다.  

외구에는 사선 삼각형을 조직적으로 종으로 배치하면서 그 중간에 4쌍의 동심원을 균형있게 배치하였고, 중구에는 사선 삼각형 무늬를 가로로 조합하였으며, 내구는 꼭지를 둘러싸고 5겹으로 사선원을 두른 다음 그 내부에 중구와 대치되게 삼각선 무늬를 조합하였다. 따라서 이 거울은 어느 쪽에서 보아도 엇물린 삼각형집선문에 빛이 반사되어 반짝이는 삼각문이 나타난다.

특히 이 거울 에서 놀라운 것은1만300여 개에 이르는 줄무니와,  정밀하게 맞물린 일정한 크기의 이등변 삼각형 모양, 그리고100여 개의 동심원 무늬이다.  현대의 정밀한 제도술로도 0.3mm간격으로 구성된 선을 그려넣기가 힘든데 과연 이 당시 어떠한 방법으로 이렇게 일정하고 규칙적인 기하학적 무늬를 세겨 넣었을지는 아직도 풀지 못한 미스테리이다.  주석이 많이 합금된 백동질(白銅質)로 되어 더욱 빛이 잘 반사되게 만든것 역시 주목할만한 특징이다. 이러한 수법은 중국은 물론 세계 어디에서도  발견되지 않는 우리나라 독자의 수법이며, 또한 중국의 청동거울 등장시기보다 앞서있다. 더욱이 지금으로부터 2000년전에 이토록 정밀한 기하학적 무늬를 세길 수 있다는 것은 신비로움마저 자아내게 한다.

전북 완주 갈동유적 출토 동경은 지름 14.6cm에 무게 447g이다. 형상을 비추는 앞면은 오목 렌즈 모양이며 테두리 단면은 반원형에 가깝다. 뒷면에는 뉴(고리의 일종) 2개가 나란히 부착돼 있다.
조사단은 이런 동경이 함평 초포리ㆍ경주 입실리ㆍ횡성 강림리 유적 출토품과 비교될 수 있다고 말했다. 특히 일본 후쿠오카현 오구리시 와카야마 유적 출토품과는 하나의 틀에서 찍었다고 할 만큼 흡사한 것으로 나타났다.

7호묘 동경(지름 9.2cm, 무게 141g)은 전체적으로 5호묘 출토품과 비슷하나 세부적인 차이를 보인다. 이런 다뉴세문경은 함평 초포리ㆍ장수 남양리ㆍ함흥 이화동ㆍ금야 용산리 유적과 일본 야마구치현(山口縣) 가지구리하마(梶栗浜) 유적 등지에서 출토사례가 보고됐다.
현재까지 출토된 것을 모두 합쳐도 30여기 정도밖에 안되는데, 이것으로 보아 잔무늬 거울은 단순한  얼굴을 비추는 것 이상의 의미를 가지고  있다.

얼굴을 비추는 것이야 맑고 잔잔한 물에 비추어보면 충분히 가능하다. 그렇다면 왜 이 같이 정밀한 무늬를 새긴 거울을 만들엇을까?

그것은 거울이 권력을 상징하며 신령스러운 힘을 지니고 있었다고 믿었기 때문일 것이다. 즉 거울은 세상이 어떠한 것도 그 속에 담을 수 있다. 이것은 곧 모든 것을 갖고자 하는 지배자의 권력과 일맥한다.

이런 잔무늬 거울이 방울과 함께 주로 출토된 다는 것 역시 제천 행사 때 사용되었던 무구(巫具)라는 추측을 확인시켜준다 . 햇빛을 반사시켜 사람의 눈을 일시적으로 멀게 하는 거울은, 당시로서는 두려움과 신비로움의 대상이 되기 충분하엿을 것이다. 이것이 방울의 요란한 소리와 함께 어울러져 하늘의 뜻을 모은다면, 모든 사람들은 그 뜻에 복종하게 되었을 것이다.

세상을 다 담을 수 있는 거울처럼, 세상을 지배하고자 하였던 고대의 지배인들이 만들어낸 청동문화의 꽃.......2000년전 한반도에서는 세계 최고 수준의 청동제품을 생산해 내고 있었던 것이다.

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