▲아이언맨 이미지(출처: 마블 공식 홈페이지)
수백 개의 총탄이 날아와도 모두 튕겨내고, 추락하는 항공기를 받아내고, 모든 전자 기기의 명령어를 음성으로 완벽 제어하는 웨어러블 기기의 교과서 ‘아이언맨’의 강철 슈트! 이렇게 강력한 아이언맨의 슈트는 무엇으로 만들어졌을까요? 강철보다 더 단단하고 어떤 충격에도 끄떡없으며, 몸에 딱 맞는 아이언맨 슈트를 만들기 위해서는 '단단함'과 '유연함'을 모두 갖춰야 하는데요. 이를 모두 충족시켜주는 소재가 바로 꿈의 신소재라 불리는 ‘탄소나노튜브’랍니다.
웨어러블 기기의 완성판인 ‘아이언맨 슈트’를 가능하게 해 줄 ‘탄소나노튜브’의 정체는 과연 무엇일까요? 최근 웨어러블 기기의 트렌드와 함께, 탄소나노튜브의 모든 것을 알아보겠습니다.
지금은 스마트 워치 전성시대!
▲애플 워치 이미지(출처: 애플 코리아 홈페이지 http://www.apple.com/kr/watch)
최근 SNS와 인터넷 핫 이슈는 바로 ‘스마트 워치’입니다. 지난 26일 애플워치가 본격 국내에 출시되면서 스마트 워치 전쟁에 돌입했는데요. 인기 아이돌 그룹이 애플워치를 구매하기 위해 새벽부터 줄을 서서 기다리는 해프닝이 벌어질 만큼 스마트 워치는 요즘 젊은이들 사이에서 큰 인기입니다. 스마트워치와 함께 ‘웨어러블 기기’에 대한 관심도 크게 상승했는데요. ‘웨어러블 기기’란 스마트폰이나 태블릿과 무선으로 연동해 사용하는 안경, 손목시계, 밴드형 기기를 일컫는 말입니다. 손목시계로 결재하고, 건강상태를 체크하거나 전화통화도 가능하기 때문에 웨어러블 기기 시장은 급속도로 성장하고 있습니다.
진화하는 웨어러블 기기
하지만 이제 ‘웨어러블 기기’하면 스마트 워치만 떠올리던 시대는 지났습니다. 지난 1월 미국 라스베이거스에서 열린 CES 2015에서는 셔츠에 디지털 센서를 장착한 ‘디지털 셔츠’, 피트니스 양말, 반지, 목걸이 등 다양한 웨어러블 기기들이 등장해서 눈길을 끌었는데요. 그중 몇 가지를 소개해드리도록 하겠습니다.
▲스마트 양말(출처: www.hotdigitalnews.com)
미국 센소리아에서 선보인 ‘피트니스 양말’은 발바닥 부분에 압력 센서가 달려 있는데요. 달릴 때 땅을 제대로 딛는지 부상 위험은 없는지 알려주며, 스마트 폰과 연동해 사용할 수 있습니다. 매일 조깅을 하거나 운동을 하는 선수들에게 유용한 제품인 것 같습니다. 한국 쓰리엘랩스도 건강 상태를 체크하고 잘못된 걸음걸이를 교정해주는 스마트 깔창 ‘풋로거’를 내놓기도 했습니다.
▲스마트 링(출처: www.smartnod.com)
또한, 일본 로그바에서는 손가락만 움직여 주변 스마트 기기를 제어할 수 있는 스마트 반지 ‘링’을 내놓았는데요. 손가락으로 알파벳 ‘C’를 그리면 스마트 폰의 카메라가 작동하는 방식입니다. 프랑스 에미오타는 착용자의 허리 사이즈에 맞춰 자동으로 조절되는 ‘스마트 허리띠’를 선보였는데요. 일어나거나 앉을 때, 그리고 식사 전후 달라지는 허리 사이즈에 맞춰 허리띠 사이즈가 자동으로 조절된다고 합니다. 허리 사이즈가 늘어나면 경고 메시지까지 보내준다고 하니 스마트 허리띠만 있으면 식욕 조절도 자동으로 될 것 같습니다.
▲스마트 벨트(출처: www.cnbc.com)
‘입는 컴퓨터’에서 '심는 컴퓨터'로
▲웨어러블 컴퓨터 이미지(출처: www.filehippo.com)
최근 스마트 기기는 점점 얇고 가벼워지고 있는 것이 특징입니다. 하지만 손목과 몸에 착용하는 것도 귀찮아졌는지, 이제 우리 피부에 직접 심는 컴퓨터가 활발하게 개발되고 있습니다. 피부에 컴퓨터를 심는다니, 어떻게 가능한 것일까요? 바로 얇은 칩 형태의 '전자문신'인데요. 전자 회로에 센서가 설치되어 있어 체온이나 심장박동, 뇌파 등을 감지합니다. 패치에 판독기를 대면 생체 정보가 전달되고, 다른 검사 없이 간단히 환자를 진단할 수 있습니다.
▲체온을 측정해주는 웨어러블 전자문신(출처: pdjournal.com)
전자문신은 의료부문에서 이미 성과를 거두고 있는데요. 이제 머지않아 피부 속에 스마트 폰 칩을 심어, 내 손이 스마트 폰이 되거나. 안경을 쓰지 않고 콘택트렌즈처럼 눈에 컴퓨터 칩을 심어 원하는 정보를 바로 보거나, 귓속에 이어폰을 심어 손으로 귀를 누르기만 하면 상대방의 목소리나 음악이 들리는 등. 우리들의 상상 속에서나 가능했던 이야기들이 현실이 되는 그 날이 머지않아 보입니다.
웨어러블 기기의 핵심 기술, ‘플렉서블 소자 기술’
▲플렉서블 디스플레이 이미지(출처: www.businesskorea.co.kr)
웨어러블 기기의 핵심은 바로 소자 기술인데요. 유연하게 휘어지는 ‘플렉서블 소자’가 없다면 구글 글래스도, 애플워치도 나올 수 없었을 거에요. 기기를 제멋대로 구부리고 접었다 폈다 할 수 있게 된다면, 마치 옷감처럼 우리 몸에 밀착해서 움직임에 따라 자동으로 변형될 수 있겠죠? 그래야만 진정으로 ‘입을 수 있는(Wearable)’ 기기라고 말할 수 있을 것입니다. 따라서 웨어러블 기기는 자유롭게 변형되지만, 절대 망가지지 않는 유연성과 강도가 요구됩니다.
이것이 가능하게 해주는 물질이 바로 ‘탄소나노튜브(Carbon Nanotube. CNT)’인데요. 탄소나노튜브의 지름은 머리카락 굵기의 10만분의 1(1nm) 크기밖에 되지 않으며, 강도는 철의 100배 이상, 무게는 알루미늄의 1/2 저도 밖에 되지 않습니다. 여기에 어떠한 금속보다 전류나 열을 더 많이 운송할 수 있어 ‘꿈의 신소재’라 불리지요. 바로 이러한 특성 때문에 아이언맨 슈트의 소재로 '탄소나노튜브'가 거론되는 거랍니다.
탄소나노튜브에서 '플렉서블 디스플레이'로!
▲탄소 결합체 종류(출처: web.mit.edu) 및 탄소나노튜브(출처: carbonallotropes.com)
탄소 결합체는 ‘다이아몬드’, ‘흑연’, ‘나노튜브’ 이렇게 3가지 종류가 있는데요, '탄소나노튜브'는 흑연(Graphite)의 면이 나노 크기의 직경으로 둥글게 말린 상태입니다. 평평한 종이 위에 벌집무늬를 그린 후 둥글게 말면 나노튜브 구조가 되는데요. 튜브의 직경이 1 나노미터(10억 분의 1미터)라고 해서 ‘나노튜브’라고 불린다고 합니다.
▲ 탄소나노튜브 기술을 이용한 플렉서블 기술 이미지(출처: www.hmirrorwall.com)
탄소나노튜브는 탄소 결정이기 때문에 강도도 높을 뿐만 아니라 유연성도 탁월해 ‘웨어러블 기기’에 딱 맞는 소재인데요. 이미 항공우주, 생명공학, 환경에너지, 의약 의료, 전자 컴퓨터, 과학교육 등 거의 모든 분야에서 응용되고 있습니다. 최근 서울대 전기정보공학부 교수팀이 탄소나노튜브로 전극을 형성하는 기술을 확보하고, 탄소나노튜브와 은나노 끈을 재배열하는 방식으로 웨어러블 기기 개발에 필요한 '전기가 잘 통하는 유연한 섬유'를 제조할 수 있는 기술을 개발했다고 발표해 국내 웨어러블 산업 발전에 대한 전망을 더욱 밝게 했습니다.
한화케미칼은 탄소나노튜브(CNT) 사업의 가치 극대화를 위해 CNT 핵심제조기술을 우선 확보하고, CNT 응용기술의 단계적 확보를 통해 응용제품을 직접 개발 추진함으로써 CNT 분야의 원료/제품 수직 계열화를 구축해 나가고 있는데요. 한화케미칼의 CNT는 우수한 분산성 및 안정성으로 세계 최고 수준의 CNT로 평가받으며 다양한 응용제품 개발 및 사업화에 활용되고 있습니다. 이제 '플렉서블 디스플레이'와 새로운 '웨어러블 기기'를 보신다면, 한화케미칼의 CNT를 함께 떠올려주세요.
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