[‘과학 한국’의 희망-국가석학에 듣는다] (3) 나노기술의 대가 국양 서울대 교수

발길 닿지 않는 곳에 길을 내며 가는 것 만큼 외롭고 힘겨운 일은 없다. 하지만 자유롭게 선택하고 도전할 수 있기에 나만의 소중한 길이 되는 법이다. 국양(54) 서울대 연구처장(물리학부 교수)은 우리나라 나노 과학계의 ‘길’ 같은 존재다. 미개척 영역이었던 나노기술 분야에서 독보적인 연구 성과를 내놓으며 세계 나노 과학을 선도하는 연구자로 인정 받는다. 나노기술은 나노미터(1m를 10억개로 나눈 길이) 수준에서 물체들을 만들고 조작하는 기술, 물질의 크기가 작아짐으로써 얻을 수 있는 정보 저장 및 처리의 극대화를 이용하는 기술이다. 지난달에는 교육인적자원부와 한국학술진흥재단이 선정한 ‘2006 국가석학(Star Faculty)’ 10명 중 한 사람으로 선정됐다.

●눈으로 원자 볼 수 있는 현미경 개발

국양 교수

지금의 국 교수를 있게 한 결정적 연구 성과는 주사터널링현미경(STM)의 개발이다. 그동안 눈으로 볼 수 없었던 실리콘이나 철ㆍ구리 등 금속의 원자를 들여다 볼 수 있게 해줘 나노기술을 한 단계 끌어올린 쾌거로 평가받는다.STM은 손의 역할을 하는 특수한 침을 이용해 원자의 표면을 읽어낸다.

그가 STM과 인연을 맺게 된 것은 벨연구소 연구원 시절인 1982년. 국 교수는 이미 STM 개발 아이디어를 갖고 있었다. 그러던 차에 IBM연구소의 물리학자 하인리히 로러를 만났고, 그가 같은 아이디어를 공개하자 ‘이거다.’라는 생각을 굳혔다. 84년 국 교수는 STM을 개발, 반도체 재료인 실리콘의 표면을 눈으로 확인해 세상을 놀라게 한다. 세계에서 네 번째 쾌거였다.

이후 그는 나노 연구 분야에 매진하며 속속 업적을 발표했다. 최근에는 ‘나노튜브’ 속에 풀러린 분자(fullerene:탄소원자 82개가 축구공처럼 결합된 분자)를 삽입하면 반도체 소자로 기능할 수 있음을 밝힌 논문이 ‘네이처’에 게재됐다.

●완전히 새로운 저장·처리 개념 연구할 것

국 교수는 앞으로의 나노기술은 완전히 다른 패러다임에서 접근하지 않으면 한계에 직면할 것이라고 경고했다.“현재의 반도체 메모리 저장 논리는 ‘평면’에서 이뤄지죠. 모두 평면 소자예요. 메모리 양이 기하급수적으로 늘어날 텐데 더 이상 평면에 집착해서는 집적도를 향상시킬 수 없죠.”

특히 그는 반도체의 정보처리 방식도 완전히 새로 찾아야 한다고 지적했다.“인간의 뇌를 보세요. 뇌의 기억 방식은 평면상에서만 이뤄지지 않습니다. 메모리와 처리장치 모두 나노 수준에서 이뤄지는데, 반도체 등 현행 IT 기술의 기억·처리 방법과는 달리 다차원적이에요.”

국 교수는 20∼30년 뒤엔 모든 정보의 저장과 처리가 나노수준에서 생체의 그것과 같은 방식으로 이뤄질 것으로 예견했다. 원자의 전기적 특성을 이용한 나노기술이 지금의 한계를 극복해 줄 수 있다는 설명도 덧붙였다.

그의 향후 연구도 이와 궤를 같이 한다. 국 교수는 “생체의 기억 논리, 에너지 전환 방식과 현재 IT기술 방식과의 간극을 좁히면 새로운 결과물이 나올 것”으로 기대했다. 구체적으로는 초전도체의 기본원리 파악 문제, 빛 또는 전자로 분자에 에너지를 주었을 때 분자에서 일어나는 상전이 문제, 전도체의 전도 현상 중 전자의 회전 문제 등을 새로운 시각으로 접근할 계획이다.

●“나노 기술의 발전 위해 기다릴 줄 아는 지혜를 가져야”

인터뷰 도중 그는 갑자기 왕(Wang)이라는 중국인 얘기를 꺼냈다.80년 그가 컴퓨터 회사를 차렸지만 시대를 앞서가는 바람에 이내 망했다는 것.“왕이란 사람이 ‘모든 서류나 문서를 이미지 형태로 저장하는 종이없는 사무실을 만들 수 있다.’고 주장했죠. 당시엔 모두 비웃었지만,20여년 뒤 현실이 됐습니다.”

국 교수는 나노기술도 마찬가지 결과로 나타날 수 있다고 강조했다.“나노 기술은 너무도 중요한데 그것을 너무 앞서서 열매를 보려고 기대하고, 사회가 강제로 밀어붙이려 하고 있어요. 조급하게 열매를 기다리면 꽃을 피우기 전에 죽고 말죠.”

●조급한 성과 위주 지원은 선진 과학국 진입 걸림돌

국 교수는 특히 정부와 기업의 성급한 기대가 문제라고 지적했다. 그는 “현재 기술의 연장선상에 있음에도 새로운 나노라고 세일즈하며 성과주의에 매몰돼 있다.”면서 “7살 어린아이들에게 빨리 애 낳으라고 독촉하는 꼴”이라고 꼬집었다.

그는 단추에서 지퍼로의 획기적 발명을 예로 들며 “진짜 새로운 과학적 성과는 한 발짝이 아닌 열 발짝 이상 나아가는 것”이라면서 “정부도 긴 안목을 갖고 단순 업적보다 미래 기술을 선도할 상상력과 창의력 위주로 평가, 지원해야 한다.”고 조언했다.

국 교수는 학생들이 진지한 학문적 자세를 잃는 세태도 아쉬워했다.“학문을 출세와 돈벌이를 위한 ‘사다리’로 여기는 것이죠. 세상을 목적 지향적으로 바라보는 시각이 싫어요. 학문 자체를 즐거워하면 새로운 것이 나오고 그릇도 커지는 걸 왜 모를까요.”

■ 국양 교수는

1953년 서울에서 태어났으며 71년 서울대 물리학과에 입학, 석사 과정을 마친 뒤 78년 미국 펜실베이니아주립대로 유학을 떠났다.81년 박사 학위를 받았고,91년까지 10년간 AT&T 벨연구소에서 연구원으로 활동했다.91년 “하고 싶은 연구를 통해 세상을 깜짝 놀랄 역작을 만들겠다.”는 생각으로 서울대 교수로 자리를 옮겨 나노 기술 연구에 매진하고 있다.

글 이영표 사진 류재림기자