신소재가 이끄는 미래 산업

[객원 에디터 3기 / 강동균 기자] 신소재는 기존의 재료들과는 달리 여러 군데에서 뛰어난 특성이 있는 재료를 통틀어 말한다. 즉, 금속·무기·유기 원료 및 이들을 조합한 원료를 새로운 제조기술로 제조하여 기존에 없던 새로운 성능 또는 용도를 가지게 된 소재이다. 오늘날, 많은 사람에게 알려진 신소재는 기계에 쓰일 뿐만 아니라, 의료, 생물, 항공우주, 더 나아가 생활용품에까지 다양하게 이용되고 있다. 

오늘날뿐만 아니라 미래에도 발전 가능성이 있는 신소재로는 형상 기억 합금(Shape-memory alloy)이 있다. 이 신소재는 다른 모양으로 변형시킨다고 해도, 높은 온도로 가열하면 다시 변형 전의 모양으로 되돌아오는 특이한 성질을 가졌다. 기계 신문에 따르면, 아주대학교 이황 교수의 연구팀이 이 신소재를 사용함으로써, 4D 프린팅을 통해 기온 변화에 감응하여 자동으로 움직이는 건축 외피 모듈까지 개발했다고 한다. 이를 통해 신소재의 사용이 현재의 기술이 미래를 도약하는 전망 좋은 기술이라는 것을 분명하게 보여준다.

미래에서 사용될 수 있는 또 다른 예시의 신소재로는 파인 세라믹스 (Fine Ceramics)가 있다. 이 신소재의 가장 큰 특징은 제조 기술을 통하여 재료의 섬세한 미세조직을 얻음으로써, 그 기능을 최대한 발휘할 수 있다는 것이다. 신소재를 만들기 위한 주재료로는 지구 위에 존재하는 탄소, 질소, 규소, 알루미늄 등의 원소를 이용하기에 재료의 고갈된 가능성이 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 살려 인공 뼈, 인공관절, 인공치아 등 의학 분야에서 주로 이용된다.

오늘날 기술의 발전으로 인하여 일상생활에서 가장 많이 볼 수 있는 신소재로는 광섬유 (Optical fiber)가 있다. 광섬유란 고순도의 석영이나 광학적 성질이 우수한 고분자 재료를 사용하여 빛 신호를 전달하는 가느다란 유리 또는 플라스틱 섬유를 일컫는 말이다. 이 신소재는 기존의 사람들이 사용하던 구리선보다 강하고 얇고 가볍기 때문에, 더 높은 용량을 빛을 많은 신호 증폭 없이 이동시킬 수 있다. 

이러한 장점을 살려 광섬유는 미래에 발전 가능한 여러 가지 분야에서 이용되고 있다. 대표적으로 이용되는 분야는 IT이다. 한국경제에 따르면, 네덜란드 연구팀이 광섬유를 이용하여 네트워크로 연결되지 않은 노드 간의 양자 전송 구현했다고 한다. 이는 신소재를 이용하여 처음으로 양자 전송을 성공시킨 것으로 양자 인터넷 구현을 위한 중요한 진전이기 때문에 그 의미가 있다. 이렇듯 광섬유는 그 가능성이 무궁무진한 만큼 미래에도 일반화될 수 있는 중요한 신소재이다.

결과적으로, 신소재는 과학의 발전에 매우 중요한 역할의 한 부분을 담당하고 있다. 오늘날까지 수많은 개발을 통하여 과학의 많은 분야에 적용되고 있다. 이 점은 과학이라는 한 곳에서만 영향을 미칠 뿐만 아니라 사회에 적용되어 사람들에게까지 도움을 줄 것이다. 미래에는 새로운 재료를 통해 특정 상황에 좀 더 적합한 소재를 만듦으로써, 높은 효율성과 높은 안정성을 얻을 수 있을 것이다.