2030년. 심근경색으로 쓰러진 환자가 위급한 상황이다. 의사는 ‘나노로봇’을 주사해 문제가 생긴 곳을 발견한다. 나노로봇은 의사의 지사에 따라 혈관벽에 붙어 지방분해효소를 주사해 환자를 살려낸다. 작업을 마친 로봇은 소화효소로 분해되거나 노폐물로 배출된다.
이 뿐만 아니다. 양치질을 대신해주는 나노구강청결제, 노화를 예방해주는 나노크림, 온습도 조절이 가능한 나노섬유로 만든 의류 등 앞으로 나노기술들로 만들어질 미래 세계는 놀라운 일들의 연속이다.
‘나노기술(nano technology)’이라는 말을 처음 사용하면서 나노과학의 창시자로 알려진 에릭 드렉슬러(Eric Drexler)는 “앞으로 나노기술은 인류의 모든 것을 바꿔놓을 것이며 인류 삶의 혁명을 가져올 것”이라고 주장했다.

새로운 기술이 융합되는 4차혁명 시대는 나노기술의 시대

국내에서 나노기술은 어느 지점에 있을까? 26일 서울 양재동 엘타워에서 열린 ‘나노플러스 포럼’에서 카이스트 나노종합기술원 김희연 나노구조기술개발부장은 국내 나노기술의 현황을 분석하고 “4차산업혁명 시대는 나노기술이 새로운 일자리를 만들어내고 산업과 기술의 융합을 통해 새로운 시대를 열어갈 것”이라고 전망했다.
‘나노(nano)’란 10억분의 1을 나타내는 단위를 말한다. 1 나노미터는 머리카락의 1만분의 1에 해당한다. 나노기술은 원자를 조정하여 물질을 완벽하게 제어해주는 기술이다.  10억분의 1 수준의 정밀도를 요구하는 극미세가공 과학기술이다.
나노기술은 어제 오늘 나온 새로운 개념이 아니다. 물리학자 리처드 파인만(Richard Phillips Feynman, 1918~1988)은 1959년 처음 나노 시대를 예측했다. 당시 학계에서는 불가능하다고 일축했지만 20년 후 초고성능 원자현미경이 개발되면서 나노기술의 세계가 열렸다.
1990년 이후 나노기술은 반도체 분야를 시작으로 전자와 정보통신, 기계, 화학, 바이오, 에너지, 생명공학 등 거의 모든 산업에 응용할 수 있는 획기적인 기술로 떠올랐다.
4차 산업혁명의 핵심기술이라 불리우는 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터, 3D프린팅, 유전학, 생명공학, 자율주행차 등에 나노기술이 융합기술로 손꼽히면서 앞으로 산업의 변화에 획기적인 혁신을 가지고 올 것으로 예측되고 있다. 모든 기술들이 융합되며 새로운 문명이 만들어질 것으로 예측되는 4차 산업혁명 시대에 나노기술이 기대되는 이유이다.
앞으로 100년 뒤 인류의 미래는 어떻게 변화될까. 공중도시에서 생활하며 우주농장을 가지고 인공태양으로 작물을 키우며 전자칩이 인류의 몸에 들어올 지도 모른다. 분명한 것은 다가오는 미래는 기술 융합의 시대가 될 것이라는 점이다. 이제는 융합을 어떻게 할 것인가가 중요하다.
김희연 부장은 “앞으로 100년 뒤 미래 변화를 예측할 수는 없다. 하지만 여러 기술을 알고 있고 이를 새롭게 조합한다면 새로운 직업을 창출할 수 있다”며 “나노기술이 그 역할을 할 것’이라고 말했다.

반도체∙센서∙플렉시블 디스플레이∙고효율 전지 분야와 융합

나노기술은 그동안 국내 기술 융합화에 기여해왔다. 김희연 부장은 “나노기술이 국내의 기초과학을 고도화시키는데 많은 역할을 담당하고 있다”며 “국내에 기초과학에서 나노기술이 접목된 학과는 214개에 달하고 출연연에도 75개의 나노 관련 연구조직이 운영되고 있다”고 밝혔다. 물리와 나노, 생명과 나노, 기계공학과 나노가 접목되고 있다는 것.
김 부장은 4차 산업혁명과 관련한 국내 나노기술 분야를 크게 네가지로 축약했다.
먼저 반도체 분야이다. 최근 뇌를 닮은 컴퓨터 칩이라고 불리우는 ‘뉴로모픽(neuromorphic)칩’ 개발 경쟁이 뜨겁다. 뉴로모픽칩은 뇌신경의 구조와 기능을 모방한 칩으로  576개의 뉴런을 칩 하나에 담은 것이다. 뉴로모픽 반도체, 양자 컴퓨팅, 광 컴퓨팅 분야 등이 앞으로 나노기술로 실현될 전망이다.
두번째는 사물인터넷(IoT)와 인공지능으로 연결되는 스마트센서 분야이다. 김 부장은 인공지능(AI) 개발에 대표적인 구글이나 IBM 보다 더 눈여겨보아야 할 기업으로 엔비디아(NVIDIA)를 꼽았다. 엔비디아는 자율주행차에 들어가는 센서와 프로세싱을 결합한 제품을 만들어 시장에 내놓았다. 테슬라, 포드, 아우디, 벤츠 등 세계적인 자동차 회사들이 엔비디아의 인공지능 GPU(컴퓨터용 그래픽 처리 장치)를 채택했다.
접을 수 있는 플렉시블 디스플레이(Flexible Display)가 나노기술로 만들어질 세번째 분야이다. 김 부장은 기계와 인간을 연결해주는 소통의 도구로 플렉서블 디스플레이를 꼽았다. 나노소재에 의한 플렉시블 디스플레이 하나만으로 모든 인터페이스와 소통이 가능할 것으로 전망되고 있다.
마지막으로 고효율 전지 분야이다. 사물인터넷 세상이 오면 나노기술이 적용된 초소형 초전력형 센서가 필요하다. 김 부장은 사물인터넷과 연결해 전지분야의 소형화, 플렉시블화, 저가화 개발 및 자율주행차 및 에너지 저장장치에 들어가는 배터리의 고용량화, 안정성 구축, 저가화가 가능하도록 연구 개발해야 한다고 조언했다.
김 부장은 고효율 전지 분야는 반도체와 더불어 우리나라가 강점을 가지고 있다고 분석했다. 하지만 “반도체는 비메모리 부분이, 센서는 인프라가 취약하다”고 지적하고 “미흡한 분야에 정부의 주도적 역할이 필요하다”고 촉구했다. 또한 “다양하게 정부 투자가 이루어지고 있지만 원천기술기술 개발은 미흡하다”고 지적하고 “4차산업혁명 시대에 맞는 새로운 원천센서기술 개발이 필요하다”고 덧붙였다.
김 부장은 ”나노기술의 역할은 기술의 융합, 산업의 융합”이라고 설명하며 “앞으로 이 네가지 핵심분야 외에도 유전자 및 생명공학과 만나 혁신을 일으킬 것”이라고 전망했다.