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[최무웅 칼럼-(86)제4차 산업혁명시대] 미래의 신소재

[최무웅 칼럼] 생활의 편리를 추구하면 디자인, 물질, 친환경, 목적에 따라 내구성 등은 무엇으로 만들었는가 즉 어떤 소재로 만들었는가가 무엇보다 중요한 것이다. 특히 어린이의 장난감은 특별히 신경을 써야하는데도 불구하고 중금속 또는 아이들에게 악영향을 주는 소재를 사용했다는 것은 이것이야말로 중대한 문제이므로 소재 선택이 인류의 건강과 행복을 좌우한다고 말하고 싶다.

3차 산업혁명 시대보다 4차 산업혁명시대엔 이루 헤아릴 수 없는 정도의 많은 종류의 생활필수품을 비롯 완구 등의 뉴 모델들이 제조되고 있다. 그러나 몇 가지 소재만 중점적으로 만들어지고 있는 것이 큰 문제이다. 그러므로 인간에게 충격을 주지 않는 지구소재를 활용하는 것이라 한다면 문제가 없지만 여러 가지 이유에서 화학물질의 소재로 사용하고 있어 지구규모로 자연환경과 인간 환경에 충격을 주고 있다.

현재 인간이 만들어 내는 모든 것들은 모두 지구의 물질이지만 순수 자연적 지구물질이 아니라 인공적 물질 즉 화학적 물질이며 그것이 인간과 지구환경에 악영향을 주는 물질이라면 그것은 큰 문제이다. 지금까지는 그런 것을 선호한 것은 화학적 인공합성물질이 새로운 호기심을 불러내기에 선호했지만 결과적으로는 지구환경에 악영향을 끼치므로 새로운 소재 즉 지구물질을 찾기 시작하고 있다. 그러나 인공물질은 사용에 편리하고 원하는 양을 쉽게 얻을 수 있는 반면 지구물질은 풍부하나 가공하기에 어려운 점이 많다는 것 때문에 과거보다 현재는 화학물질에 비하여 그 사용량이 감소하고 있는 현실이다. 일반적으로 단열을 하려면 흙벽돌 즉 자연물질을 활용하는 것이 보다 유용하나 시대적 흐름으로 보기 좋고 변화를 다양하게 할 수 있는 인공물질을 선호하게 된다.

그러므로 제4차 5차 산업혁명시대에는 지구물질 즉 발에 차이는 돌멩이가 신소재라는 것은 인간에게 악영향을 주지 않는 친환경적 물질이기 때문에 미래가치가 크다고 말하고 싶다. 지구물질은 그 수가 이루 헤아릴 수 없을 정도의 종류가 많고 입자가 큰 것이 많아 이를 가공하는데 많은 경제적 비용이 소요된다고 사용을 피해왔으니 과학기술의 발달로 나노(1미터를1/10억) 기술의 발달로 인해 지구 광물과 암석을 사용하게된 것이 지구의 신소재 이다. 이것은 지금까지 인간이 사용하던 화공물질보다 인간에게 친환경적이며 소재가격도 비교적 저렴하여 제4차 산업사회의 주 물질이 되어오고 있다. 그러나 사람들은 그것을 그대로 사용하지안고 인공적으로 기타 물질과 혼합하여 사용하려는 생각이 지배적이라서 많은 문제를 일으키고 있다.

현재 솔라셀은 실리콘으로 여러 가지를 혼합하여 10cm x 10cm의 판의 COP는 21.46%의 최고 수준이라는 고지를 넘지 못하고 있으며 새로운 소재로 Perovskite(CaTiO3)로 사용한 솔라셀 10 x 10cm의 효율이 20%의 COP이며 6층의 적층을 만들어 유기무기로 만들어지는 복잡한 공정으로 만들면서 새로운 것이라고 하는 것은 발상의 문제이다. 지구의 소재 즉 광물은 광물 그자체가 소재이다. 다른 말로 표현하면 그 소재가 엘엑트론이다. 그러므로 다른 물질과 섞을 필요가 없는데도 왜 혼합하는지 의문이다. 혼합해서도 실리콘의 효율만 하지 못한 것이라 한다면 그것은 큰 문제이다고 말하고 싶다. 이 광물의 특성을 그대로 나노 스켈로 싱글소재로 사용하면 COP가 100으로 아니 그보다 10배 이상의 효율을 낼 수 있다는 생각을 하면 간단하게 그리고 저비용으로 현재의 솔라셀 규격의 효율의 10배 이상이 되는 신소재를 그 광물의 특성을 발휘 못하게 꽁꽁 묶어 놓는 것과 같은 방법은 미래가치를 저해하는 것이라고 말하고 싶다.

위에서 언급한 것과 같이 지구는 인간이 원하는 어떤 종류의 소재도 갖고 있다는 생각으로 전환한다면 현재 수 만개의 화학합성물질보다 친환경적이면서 경제적 효과를 거둘 수 있는 소재 즉 지구물질만이 제5차 산업혁명시대의 메인 신소재가 될 것이라고 힘주어 제안합니다.

이학박사 최무웅 건국대학교 명예교수. 땅물빛바람연구소대표. 세계타임즈 고문(mwchoi@konkuk.ac.kr).

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