금ㆍ은등 모든 소재 나노입자로 분해 항균ㆍ항생ㆍ항암…탁월한 효과 입증
가전ㆍ환경ㆍ의료 등 산업 전분야 활용 2010년 세계시장 1000억달러 달할듯
황금(黃金)을 머리카락 굵기의 1만분의 1로 쪼갠다면 과연 어떤 색깔이 나올까.
일반인들에게 이같은 물음을 던졌을 때 십중팔구 막연히 고운 입자의 금색일 것으로 답한다.
그러나 정답은 포도주 색이다. 일반 황금(黃金)을 우리가 눈으로 봤을 때는 가시광선이 물체에 닿고 그대로 반사돼 고유의 색으로 보이지만, 10억분의 1m 크기, 즉 나노(nano; 극미세)단위로 점차 작아지게 되면, 나노 입자와 빛이 산란되는 상호 작용으로 인해 보라색에서 붉은 색으로 바뀌게 된다. 입자가 나노화될 수록 은(銀)은 노란색에서 갈색, 백금(百金)은 카키색에서 갈색으로 변하는 것도 이같은 원리에서다.
하지만 이같은 색깔변화만을 놓고 신기해하지 마라. `귀금속과 나노기술의 만남', 이는 가전ㆍ환경ㆍ에너지ㆍ의료ㆍ환경 등 전 사회 분야에 걸친 새로운 혁명의 시작인 것이다.
◇은 나노입자가 함유된 껌을 씹는다〓귀금속 나노기술은 이미 알게 모르게 우리의 일생생활에 깊숙이 파고들기 시작했다. 현재 귀금속 나노기술이 가장 활발히 적용되고 있는 분야가 은 나노 가전제품이다.
일명 `나노 실버'로 불려진 은 나노 기술은 인체에 해가 없고 강력한 살균 기능을 가진 은을 나노미터(10억분의 1m) 수준으로 입자화 한 것으로, 이를 제품 표면에 코팅하거나 재료에 섞게 되면 세균이나 곰팡이 서식을 막아주는데 탁월한 효과가 입증됐다.
지난해 국내 대우일렉트로닉스가 나노와 은을 결합한 나노 실버 양문형 냉장고를 선보인 이래 삼성전자와 LG전자 등 대부분의 기업들이 경쟁적으로 백색 가전에 은나노 기술을 적용하고 있다.
실제, 대우일렉트로닉스가 내놓은 `나노 실버 클라쎄'는 때마침 불어닥친 `웰빙 열풍'과 더불어 출시 한 달만에 3000여대가 팔려나갔다. 이처럼 뜨거운 반응을 보이자 냉장고뿐 아니라 에어컨？세탁기ㆍ공기청정기？전자레인지？진공청소기？헤어드라이어？유아용젖병에 이르기까지 우리 생활과 밀접한 전 가전제품 영역으로 나노 실버 기술이 적용되고 있다.
전자재료 분야도 마찬가지다. 금？은？백금 등 귀금속 나노 분말의 경우, PDP？LCD 등의 전극재료, 첨단 디스플레이의 전자파 차폐재, 초소형 적층세라믹콘덴서(MLCC) 재료로 최근 활용되기 시작했으며, 향후 전도성 재료, 자성유체 코팅, 광섬유, 태양전지 등으로 빠르게 응용될 전망이다.
최근엔 은 나노입자가 첨가된 껌, 담배는 물론 화장품？비누？섬유 등 기능성 제품에도 적극 활용되고 있으며, 이외에도 진단시약？항생제？항암제？항바이러스제 등 바이오 분야에서 귀금속 나노 기술 개발이 활기를 띠고 있다.
◇나노 금속의 효과〓금？은 뿐 아니라 모든 소재를 나노 입자로 분해했을 때의 장점은 무게에 비해 부피가 급격하게 늘어나 기존 소재보다 몇 십 혹은 몇 백분의 1정도로 적은 사용량으로 그 이상의 효과를 볼 수 있다.
또한 기존 소재들의 특성이 해당 소재의 구성비ㆍ크기ㆍ모양 등 구조적 성질에 의해서 나타나지만, `양자역학(量子力學)의 법칙'에 따라 나노 단위로 바뀌었을 땐 전혀 다른 특성이나 성질이 나타날 수 있다.
가령, 기존 기술로 백금 1g으로 실로 만든다면 약 3㎞ 정도를 뽑아낼 수 있는 반면, 백금 1g을 1㎚ 크기로 조작했을 경우, 180만㎞ 길이까지 선을 그을 수 있다는 것. 이는 지구를 10바퀴 감고도 남는 길이다. 이를 산업분야에 적용시킨다면 1g의 양으로 회로선폭이 1∼10㎚인 반도체 수십만∼수천만 개를 생산할 수 있다는 얘기다.
그러나 나노 금속의 가장 큰 장점은 전기적 특성은 물론 어떤 유기계 항균 약품보다 탁월한 항균 효과가 있다는 것이다. 실제 한국원사직물시험연구원의 연구결과, ㎖당 14만 마리의 세균이 함유된 물에 10ppm 농도로 20㎚ 크기의 금ㆍ은 나노분말을 투입했을 때, 99.9% 이상의 항균력을 보인 것으로 증명됐다.
나노 실버 세탁기도 이같은 원리로 개발됐다. 세탁기 급수부에 설치된 은 나노 발생장치에서 은 이온이 빠져나와 물 속에 섞여 세탁물에 있는 세균을 제거하게 된다.
마찬가지로 나노 실버 전자레인지의 경우, 조리실 벽면 전체에 미세한 은 입자를 첨가함으로써 기존 전자레인지 사용의 가장 큰 불만으로 지적됐던 음식 냄새 및 각종 세균 번식의 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.
공기 청정기에 나노 실버가 적용될 경우, 더욱 신선한 공기를 뿜어낼 수 있으며, 진공 청소기의 흡착부에 부착됐을 경우, 강한 항균력으로 깨끗한 청소를 할 수 있게된다.
이 중에서도 나노 백금의 경우, 어느 합성 의약품보다도 항균효과가 월등한 것으로 나타났다. 현재 세계 선진 각 국에서 나노 백금을 활용한 항생제ㆍ항암제 개발이 활발한 이유도 이 때문이다.
미지테크 강대삼 기술이사는 "금ㆍ은 나노분말은 입자가 작아질수록 전도성ㆍ항균성ㆍ탈취ㆍ원적외적 방출 등의 자체특성이 획기적으로 향상되기 때문에 아주 소량으로 그 이상의 효과를 볼 수 있다"며 "이같은 특성에 힘입어 귀금속 나노기술은 생활가전제품은 물론 항균 화장품, 항균 섬유, 항균 플라스틱 등 다양한 용도로 활용될 것"이라고 말했다.
◇나노 금속 기술현황 및 시장 전망〓현재 금ㆍ은ㆍ백금 소재를 나노단위로 분해하는 기술은 크게 `톱 다운(Top―Down) 방식'과 `버텀 업(Bottom―up)' 2가지 방식이다.
첫 번째 방식은 한마디로 화학적ㆍ물리적으로 소재를 분해해 나가는 원리로, 지금까지 보편적으로 사용돼왔던 방식이다. 가령, 직경이 10㎚ 크기의 모래가 있다면, 그것을 각종 분쇄기를 이용해 조각을 내는 것이라고 이해하면 된다. 그러나 이 방식은 마이크로 입자까지는 가능할 지 모르지만, 나노미터(㎚) 단위까지 분해하는 데는 상당한 어려움이 있는 것으로 알려졌다.
두 번째 방식은 미리 소재를 이온 상태로 만든 다음 화학적 방식을 통해 원하는 크기만큼 입자 크기를 키워나가는 기술이다. 최근 귀금속 나노기술에 빠르게 적용되는 방식이다.
귀금속 나노 소재는 그동안 금속 입자 자체의 응집력 때문에 전기분해 방식의 제조공법을 사용해 액상 형태로 제품화돼왔으나, 최근 국내에서 금속 입자 표면을 수 옹스트롱(Å) 두께의 실리콘 산화물로 코팅 처리함으로써 일종의 `분말 가루'와 같은 단분산 분체 형태로 개발해 주목을 받기도 했다.
세계 나노 시장 규모는 2001년까진 460억 달러에 불과했으나, 2010년엔 1000억 달러, 2020년엔 2000억 달러가 될 전망이다.
그러나 현재 의학ㆍ바이오ㆍ전자재료ㆍ생활용용품ㆍ건축재료 등의 응용 분야를 중심으로 기술개발이 예상보다 더욱 활발히 이뤄지고 있어, 성장속도 및 시장 규모 확산은 이보다 더욱 빠르게 진행될 것이란 게 전문가들의 대체적인 견해다.
가전ㆍ환경ㆍ의료 등 산업 전분야 활용 2010년 세계시장 1000억달러 달할듯
황금(黃金)을 머리카락 굵기의 1만분의 1로 쪼갠다면 과연 어떤 색깔이 나올까.
일반인들에게 이같은 물음을 던졌을 때 십중팔구 막연히 고운 입자의 금색일 것으로 답한다.
그러나 정답은 포도주 색이다. 일반 황금(黃金)을 우리가 눈으로 봤을 때는 가시광선이 물체에 닿고 그대로 반사돼 고유의 색으로 보이지만, 10억분의 1m 크기, 즉 나노(nano; 극미세)단위로 점차 작아지게 되면, 나노 입자와 빛이 산란되는 상호 작용으로 인해 보라색에서 붉은 색으로 바뀌게 된다. 입자가 나노화될 수록 은(銀)은 노란색에서 갈색, 백금(百金)은 카키색에서 갈색으로 변하는 것도 이같은 원리에서다.
하지만 이같은 색깔변화만을 놓고 신기해하지 마라. `귀금속과 나노기술의 만남', 이는 가전ㆍ환경ㆍ에너지ㆍ의료ㆍ환경 등 전 사회 분야에 걸친 새로운 혁명의 시작인 것이다.
◇은 나노입자가 함유된 껌을 씹는다〓귀금속 나노기술은 이미 알게 모르게 우리의 일생생활에 깊숙이 파고들기 시작했다. 현재 귀금속 나노기술이 가장 활발히 적용되고 있는 분야가 은 나노 가전제품이다.
일명 `나노 실버'로 불려진 은 나노 기술은 인체에 해가 없고 강력한 살균 기능을 가진 은을 나노미터(10억분의 1m) 수준으로 입자화 한 것으로, 이를 제품 표면에 코팅하거나 재료에 섞게 되면 세균이나 곰팡이 서식을 막아주는데 탁월한 효과가 입증됐다.
지난해 국내 대우일렉트로닉스가 나노와 은을 결합한 나노 실버 양문형 냉장고를 선보인 이래 삼성전자와 LG전자 등 대부분의 기업들이 경쟁적으로 백색 가전에 은나노 기술을 적용하고 있다.
실제, 대우일렉트로닉스가 내놓은 `나노 실버 클라쎄'는 때마침 불어닥친 `웰빙 열풍'과 더불어 출시 한 달만에 3000여대가 팔려나갔다. 이처럼 뜨거운 반응을 보이자 냉장고뿐 아니라 에어컨？세탁기ㆍ공기청정기？전자레인지？진공청소기？헤어드라이어？유아용젖병에 이르기까지 우리 생활과 밀접한 전 가전제품 영역으로 나노 실버 기술이 적용되고 있다.
전자재료 분야도 마찬가지다. 금？은？백금 등 귀금속 나노 분말의 경우, PDP？LCD 등의 전극재료, 첨단 디스플레이의 전자파 차폐재, 초소형 적층세라믹콘덴서(MLCC) 재료로 최근 활용되기 시작했으며, 향후 전도성 재료, 자성유체 코팅, 광섬유, 태양전지 등으로 빠르게 응용될 전망이다.
최근엔 은 나노입자가 첨가된 껌, 담배는 물론 화장품？비누？섬유 등 기능성 제품에도 적극 활용되고 있으며, 이외에도 진단시약？항생제？항암제？항바이러스제 등 바이오 분야에서 귀금속 나노 기술 개발이 활기를 띠고 있다.
◇나노 금속의 효과〓금？은 뿐 아니라 모든 소재를 나노 입자로 분해했을 때의 장점은 무게에 비해 부피가 급격하게 늘어나 기존 소재보다 몇 십 혹은 몇 백분의 1정도로 적은 사용량으로 그 이상의 효과를 볼 수 있다.
또한 기존 소재들의 특성이 해당 소재의 구성비ㆍ크기ㆍ모양 등 구조적 성질에 의해서 나타나지만, `양자역학(量子力學)의 법칙'에 따라 나노 단위로 바뀌었을 땐 전혀 다른 특성이나 성질이 나타날 수 있다.
가령, 기존 기술로 백금 1g으로 실로 만든다면 약 3㎞ 정도를 뽑아낼 수 있는 반면, 백금 1g을 1㎚ 크기로 조작했을 경우, 180만㎞ 길이까지 선을 그을 수 있다는 것. 이는 지구를 10바퀴 감고도 남는 길이다. 이를 산업분야에 적용시킨다면 1g의 양으로 회로선폭이 1∼10㎚인 반도체 수십만∼수천만 개를 생산할 수 있다는 얘기다.
그러나 나노 금속의 가장 큰 장점은 전기적 특성은 물론 어떤 유기계 항균 약품보다 탁월한 항균 효과가 있다는 것이다. 실제 한국원사직물시험연구원의 연구결과, ㎖당 14만 마리의 세균이 함유된 물에 10ppm 농도로 20㎚ 크기의 금ㆍ은 나노분말을 투입했을 때, 99.9% 이상의 항균력을 보인 것으로 증명됐다.
나노 실버 세탁기도 이같은 원리로 개발됐다. 세탁기 급수부에 설치된 은 나노 발생장치에서 은 이온이 빠져나와 물 속에 섞여 세탁물에 있는 세균을 제거하게 된다.
마찬가지로 나노 실버 전자레인지의 경우, 조리실 벽면 전체에 미세한 은 입자를 첨가함으로써 기존 전자레인지 사용의 가장 큰 불만으로 지적됐던 음식 냄새 및 각종 세균 번식의 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.
공기 청정기에 나노 실버가 적용될 경우, 더욱 신선한 공기를 뿜어낼 수 있으며, 진공 청소기의 흡착부에 부착됐을 경우, 강한 항균력으로 깨끗한 청소를 할 수 있게된다.
이 중에서도 나노 백금의 경우, 어느 합성 의약품보다도 항균효과가 월등한 것으로 나타났다. 현재 세계 선진 각 국에서 나노 백금을 활용한 항생제ㆍ항암제 개발이 활발한 이유도 이 때문이다.
미지테크 강대삼 기술이사는 "금ㆍ은 나노분말은 입자가 작아질수록 전도성ㆍ항균성ㆍ탈취ㆍ원적외적 방출 등의 자체특성이 획기적으로 향상되기 때문에 아주 소량으로 그 이상의 효과를 볼 수 있다"며 "이같은 특성에 힘입어 귀금속 나노기술은 생활가전제품은 물론 항균 화장품, 항균 섬유, 항균 플라스틱 등 다양한 용도로 활용될 것"이라고 말했다.
◇나노 금속 기술현황 및 시장 전망〓현재 금ㆍ은ㆍ백금 소재를 나노단위로 분해하는 기술은 크게 `톱 다운(Top―Down) 방식'과 `버텀 업(Bottom―up)' 2가지 방식이다.
첫 번째 방식은 한마디로 화학적ㆍ물리적으로 소재를 분해해 나가는 원리로, 지금까지 보편적으로 사용돼왔던 방식이다. 가령, 직경이 10㎚ 크기의 모래가 있다면, 그것을 각종 분쇄기를 이용해 조각을 내는 것이라고 이해하면 된다. 그러나 이 방식은 마이크로 입자까지는 가능할 지 모르지만, 나노미터(㎚) 단위까지 분해하는 데는 상당한 어려움이 있는 것으로 알려졌다.
두 번째 방식은 미리 소재를 이온 상태로 만든 다음 화학적 방식을 통해 원하는 크기만큼 입자 크기를 키워나가는 기술이다. 최근 귀금속 나노기술에 빠르게 적용되는 방식이다.
귀금속 나노 소재는 그동안 금속 입자 자체의 응집력 때문에 전기분해 방식의 제조공법을 사용해 액상 형태로 제품화돼왔으나, 최근 국내에서 금속 입자 표면을 수 옹스트롱(Å) 두께의 실리콘 산화물로 코팅 처리함으로써 일종의 `분말 가루'와 같은 단분산 분체 형태로 개발해 주목을 받기도 했다.
세계 나노 시장 규모는 2001년까진 460억 달러에 불과했으나, 2010년엔 1000억 달러, 2020년엔 2000억 달러가 될 전망이다.
그러나 현재 의학ㆍ바이오ㆍ전자재료ㆍ생활용용품ㆍ건축재료 등의 응용 분야를 중심으로 기술개발이 예상보다 더욱 활발히 이뤄지고 있어, 성장속도 및 시장 규모 확산은 이보다 더욱 빠르게 진행될 것이란 게 전문가들의 대체적인 견해다.
