[표지로 읽는 과학] 탄소나노튜브, 식물처럼 기른다

2014.08.10 18:00

네이처 제공
네이처 제공

이번 주 ‘네이처’ 표지는 탄소 나노튜브의 성장 모습을 담았다. 표지 그림에서 탄소 나노튜브는 마치 식물이 자라는 것처럼 뿌리를 땅에 박고 하늘을 향해 뻗어 가고 있다.

 

실제로 기사 내용 역시 식물을 심을 때처럼 씨를 뿌려 탄소 나노튜브를 생산할 수 있는 기술이 소개됐다. 스위스 연방재료과학연구소(EMPA)의 주안 산체즈-발렌시아 박사팀은 탄소 나노튜브로 성장할 수 있는 전구체를 개발했다.

 

이 전구체는 탄소와 수소로 이뤄진 길이가 짧은 물질이다. 이를 기판 위에 쓱쓱 뿌리고 생산 조건에 따라 온도를 770K 등으로 맞춰주면 전구체 아래로 탄소 나노튜브가 길게 자라난다.

 

연구팀은 이 방법으로는 일반 금속판을 기판으로 써도 탄소 나노튜브를 만들 수 있다는 사실을 추가로 알아냈다. 그동안은 탄소 나노튜브를 만들기 위해 그래핀 등 나노입자로 이뤄진 기판을 써 왔다.


산체즈-발렌시아 박사는 “이 전구체를 이용하면 반도체를 생산하듯 탄소 나노튜브를 대량생산할 수 있을 것”이라고 설명했다.

 

사이언스 제공
사이언스 제공

  이번 주 ‘사이언스’ 표지는 푸른 색 컴퓨터 칩이 장식했다. 컴퓨터 칩 위에 노란 물질이 붙어 있는데, 모양이 매우 익숙하다. 이는 사람 뇌를 구성하는 세포인 ‘뉴런’을 나타낸 것. 사이언스 이번호 표지 그림은 사람의 뇌를 흉내 낸 컴퓨터 칩을 의미한 것이다.
 
  사람의 뇌는 상황에 맞게 올바른 판단을 내리고, 복잡한 수식을 계산하는 등 여러 가지 업무를 한 번에 빨리 수행할 수 있다. 뇌 속 뉴런이 복잡한 연결망을 가지고 있어 서로 전기 신호를 빠르게 주고 받을 수 있기 때문에 가능한 것이다. 사람 뇌에는 평균 1000억 개의 뉴런이 있는데, 각각의 뉴런은 1만 개의 다른 뉴런과 연결돼 있다.


  최근 미국 IBM 연구소는 이 뉴런의 연결망을 본 딴 컴퓨터 칩 ‘트루노스(TrueNorth)’를 개발해 이번 주 사이언스에 발표했다. 연구팀은 논문에서 “트루노스에는 디지털 뉴런 100만 개를 심었고, 이들 뉴런 사이의 연결망(디지털 시냅스)도 2억 5600만 개를 연결했다"고 소개했다. 

 
  트루노스 속 디지털 뉴런은 전기 신호를 받을 수 있고, 다른 뉴런에게 전달할 수도 있다. 사람 뉴런의 기능 까지 재현한 것이다. 이 결과 트루노스는 사람의 뇌처럼 여러 물체를 발견하고 분류할 수 있는 등 매우 정교한 임무를 수행할 수 있었다. 정보를 처리하는데 드는 에너지도 매우 적었다. 매 초 고화질의 동영상을 찍는데 63mW(밀리와트) 정도의 전력이 필요했다. 

 

  연구팀은 “컴퓨터로 사람의 뇌를 구현하는데 한 발 다가갔다”고 연구의 의의를 밝혔다.

 

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