‘꿈의 소재’ 탄소나노튜브 생활 속으로

많은 테니스 라켓에 탄소섬유가 이용된다. 금속보다 가볍고 단단하기 때문이다. 최근 미국에서는 또다른 ‘탄소 라켓’이 나와 인기를 끌고 있다. ‘탄소나노튜브 라켓’이다. 이 라켓은 탄소섬유 라켓보다 훨씬 더 가볍고 견고하다. 탄성도 뛰어나 더 강한 스매싱을 날릴 수 있다. 앞으로 골프채, 스키보드에도 탄소나노튜브가 널리 쓰일 전망이다.

탄소나노튜브는 탄소가 긴 빨대 모양으로 연결된 신소재다. 1991년 일본 NEC의 이지마 수미오 박사가 처음 발견했다. 지름이 머리카락 굵기의 10만분의 1에 불과하지만 전기 전도도는 은과 비슷하고 강도는 철강보다 100배나 높다.

한동안 꿈의 소재로 각광받던 탄소나노튜브가 이제 연구실을 넘어 실생활에서도 꽃을 피우고 있다. 다음달 6일 서울대에서도 ‘탄소나노튜브2003’ 국제심포지엄이 열려 최신 연구와 응용기술에 대해 논의된다.

자동차 연료통의 큰 골칫거리는 정전기다. 탄소나노튜브는 정전기의 해결책으로 최근 각광받고 있다. 전기가 잘 통하는 탄소나노튜브를 연료통 재료에 섞으면 정전기가 지면으로 흘러 사라진다. 미국에서는 새 차의 60%에 탄소나노튜브가 쓰이고 있다.

한양대 이철진 교수(나노공학과)는 “연료통처럼 전기가 통하는 플라스틱에 탄소나노튜브가 많이 쓰일 것”이라고 전망한다. 플라스틱에 전기를 통하게 하려면 탄소를 30%나 넣어야 한다. 그러면 타이어처럼 시커멓게 된다. 탄소나노튜브는 3%만 섞어도 전기가 잘 통한다.

전자파를 막는 것도 탄소나노튜브의 임무다. 긴 탄소나노튜브가 전자파를 흡수하는 피뢰침이 된다. 미국에서는 전투기를 비롯해 탱크, 지프, 군함에 가벼운 탄소나노튜브 페인트를 발라 레이더를 피하는 연구도 활발하다. 스텔스 탱크, 스텔스 군함이 나온다.

전자가 잘 튀어나오는 탄소나노튜브를 전자총으로 이용하면 평면 모니터가 된다. 서울대 임지순 교수(물리학과)는 “탄소나노튜브 디스플레이(FED·Field Emission Display)는 전력 소모도 적고 아주 납작하게 만들 수 있다”고 밝혔다.

FED는 이미 미군이 쓰고 있다. 미군은 2년 전부터 탄소나노튜브로 5∼7인치 소형 디스플레이를 만들어 사막, 정글의 군용 차량에 달았다. 전기도 적게 들고 고열에도 잘 견딘다. 이 교수는 “이번 이라크 전쟁에서도 탄소나노튜브 디스플레이가 쓰였을 것”이라고 예상했다.

일반 사람도 머지않아 탄소나노튜브 디스플레이를 볼 수 있다. 삼성SDI는 현재 탄소나노튜브를 이용한 38인치 평면 디스플레이를 개발하고 있다. 일본 소니와 도시바는 4월 40인치 디스플레이를 선보였다. 아직 시험 제품이어서 해상도는 떨어지지만 전문가들은 2년 안에 상용제품이 나올 것으로 전망하고 있다. NEC가 올들어 탄소나노튜브 연료전지를 선보이는 등 전지의 전극에도 탄소나노튜브가 많이 쓰일 전망이다.

삼성경제연구소는 이달 초 탄소나노튜브를 산업 판도를 바꿀 10대 기술로 선정했다. 앞으로 여러 분야에서 눈부신 성장을 할 것이라는 기대다. 특히 탄소나노튜브는 차세대 반도체의 유력한 후보 중 하나다. 5∼10년 뒤 이야기지만 좋은 연구 성과가 계속 나오고 있어 가능성이 높다.

탄소나노튜브 생산비가 갈수록 떨어지는 것도 실용화에 한몫하고 있다. 전문가들은 탄소나노튜브 생산비가 앞으로 연필심(흑연) 수준으로 떨어질 것으로 예상한다. 일진나노텍㈜ 유재은 이사는 “2005년부터 한국에서도 탄소나노튜브가 널리 쓰일 것으로 보여 대량생산 시설을 갖추고 있다”고 밝혔다.

▼탄소나노튜브란?▼

탄소6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있는 신소재. 1991년 일본의 이지마 수미오 박사가 처음 발견했다. 지름이 수 나노미터(1nm=10억분의 1m)로 보통 머리카락의 10만분의 1 굵기, 열전도율이 다이아몬드만큼 뛰어나고 강도는 철강보다 100배나 높다

김상연 동아사이언스기자 dream@donga.com