지난 23일 일본 도쿄 빅사이트에서 막을 내린 '나노테크 2007'에서 가장 관심을 모은 나노기술은 꿈의 첨단소재라 불리는 탄소나노튜브(CNT)였다. 우리나라를 비롯해 각국이 고순도 탄소나노튜브 제조기술과 탄소나노튜브를 응용한 시제품을 선보이며 기술을 뽐냈다. 본지는 나노기술 중 가장 상용화 기술 단계에 접근한 탄소나노튜브의 특성, 활용분야 등을 3차례에 걸쳐 게재한다 [편집자 註]

본격적인 카본나노튜브 상용화 시대가 왔다. 각국은 카본나노튜브를 스포츠 용품에 적용해 국가대표팀이 활용하고 있으며, 10년 후에는 반도체 등 IT분야에서도 본격적인 활용이 기대된다.

활용이 무궁무진한 탄소나노튜브는 열방출 특성과 화학적/기계적 내구성이 뛰어나 디지털TV 등 응용분야가 넓다. 국내에서는 삼성전자 등을 중심으로 TV 브라운관 기술에 적용하고 있다. 즉 전자방출이 뛰어난 탄소나노튜브를 디지털TV 내의 전자총에 적용하면 이 TV의 전력소모가 액정TV의 1/6로 감소하고, TV 두께를 줄일 수 있다. 또한 미래 자동차의 배터리로 사용될 연료전지에 이 탄소소재를 사용하면 기존보다 무게를 줄이고 주 연료인 수소저장능력을 개선할 수 있어 충전효율도 높아지게 된다.

CNT 스포츠 용품, 국가대표팀 사용

탄소나노튜브를 스포츠 용품에 적용하면 무게를 감소시키면서도 강도는 높여 더 좋은 성적을 기대할 수 있다. 미국에서는 테니스라켓에 이미 이 탄소나노튜브를 사용하고 있다. 금속보다 가볍고 단단하기 때문이다. 탄성도 뛰어나 더 강한 스매싱을 때릴 수 있다. 현재는 아이스하키 스틱, 야구 배트, 크로스컨트리 스키, 스노보드, 골프채 등 응용범위가 확대되고 있다.

아스피린 제조업체로 유명한 독일의 바이엘(Bayer)은 카본나노튜브를 직접 생산하고 다른 유럽 업체와 협력해 카본나노튜브를 활용한 아이스하키 스틱과 야구 배트, 크로스컨트리용 스키 등을 나노테크 2007에 선보였다.

바이엘은 독일의 한 회사와 협력해 아이스하키 스틱을 제조, 현재 핀란드 국가대표팀이 공식 사용하고 있다. 바이엘의 탄소나노튜브가 소재가 된 야구 배트도 독일 아마추어 야구 대표팀이 사용 중이다. 또한 탄소나노튜브가 사용된 크로스컨트리 스키도 독일 국가대표팀이 사용하고 있다. 따라서 탄소나노튜브를 적용한 스포츠 제품을 사용하는 각국 국가대표가 앞으로 어떤 국제성적을 낼지 귀추가 주목된다.

CNT 골프채 1개당 40만원

일본은 탄소나노튜브를 활용해 골프채와 스키, 스노보드를 개발. 나노테크 2007에 전시했다. 해당 골프채는 1개당 40만원 정도의 가격으로 시장에 나와 있다. 업체 관계자에 따르면 이 골프채는 기존 금속 소재보다 15배나 강도가 강하면서 가볍고 신축성이 뛰어나 골프공을 더 멀리 정확하게 보낼 수 있다고 말한다.

향후 탄소나노튜브는 이처럼 스포츠뿐만 아니라 건축용 자재로도 조만간 적용될 예정이다. 높은 강도와 내구성으로 기존 철강의 대체재로 활용할 수 있기 때문. 일례로 건축용 대형나사 등에 사용될 수 있고, 철과 섞어 사용하면 강도가 높은 강도의 철 생산도 가능하다.

또한 전기전도도가 높아 전기가 흐르는 전열벽지 등으로 활용할 경우 적은 전기소모로 방안의 공기를 24시간 훈훈하게 해 줄 것으로 기대된다.

미래 선폭 4나노 반도체에도 적용

이와 함께 장기적으로 반도체의 성능을 높이는 물질로 사용될 전망이다. 삼성전자 측은 현재 50나노 선폭 반도체가 탄소나노튜브를 반도체 재료로 활용하는 2020년이 되면 선폭이 4나노미터인 반도체가 나올 것으로 전망하고 있다. 이번에 나노테크 2007 대상을 수상한 일본의 대기업 후지쯔도 탄소나노튜브를 활용한 자사의 IT연구 동향을 선보인 바 있다.

한편 우리나라의 (주)카본나노텍은 이번 전시회에서 세계 최초로 탄소나노튜브와 철을 결합시킨 KTX용 브레이크 패드를 개발, 시제품을 선보였다. 업체 관계자는 "탄소나노튜브 소재를 브레이크 패드(마찰재)로 활용할 경우 KTX처럼 브레이크 부하가 많이 걸리는 곳에 쉽게 열방출을 시킬 수 있다"며 "앞으로 비행기 바퀴를 잡아주는 브레이크에도 활용될 것"이라고 기대했다. 업체는 현재 철도청과 제품 공급을 위해 접촉 중이다.