첨단기술의 대명사로 불리는 나노! 어떤 사람들은 나노기술이 세상을 획기적으로 변화시킬 것이라는 장밋빛 미래를 확신하고, 어떤 사람들은 나노기술로 만든 새로운 지능을 가진 생명체는 종국에는 인간 세계를 파멸로 이끌 것이라는 비관적 미래를 예상한다. 이에 저자는 나노기술에 대한 맹목적이거나 불신의 시각을 벗어나 합리적인 미래기술로서의 발전 방향을 찾는 데 그 초점을 맞추고 있다. 그는 소프트 나노기술, 즉 생물학적인 소재를 이용한 나노기계를 통해서라면 인간과 기계의 충돌을 최소화하고 자연 진화의 원리를 구현할 수 있다고 주장한다.
출판사 서평
자연 진화의 원리를 이용한 살아 있는 나노기계,
지구환경에 적응할 수 있는 새로운 형태의 생명체로 살아남을 것인가?
나노기술의 새로운 패러다임, 생물학적 원리를 기반으로 진화하는 나노기계!
첨단과학기술의 대명사로 불리는 ‘나노’는 가늠조차 어려운 10억 분의 1이라는 극미세의 세계를 이루지만, 그 안에서 만들어지는 신소재는 인류의 미래를 바꿀 수도 있을 만큼 거대한 세계를 이룬다. 이러한 세계, 즉 나노기술이라는 용어와 이론을 처음으로 소개한 에릭 드렉슬러 이후 나노에 대한 인식은 재료과학 분야의 점진적 기술 변...
자연 진화의 원리를 이용한 살아 있는 나노기계,
지구환경에 적응할 수 있는 새로운 형태의 생명체로 살아남을 것인가?
나노기술의 새로운 패러다임, 생물학적 원리를 기반으로 진화하는 나노기계!
첨단과학기술의 대명사로 불리는 ‘나노’는 가늠조차 어려운 10억 분의 1이라는 극미세의 세계를 이루지만, 그 안에서 만들어지는 신소재는 인류의 미래를 바꿀 수도 있을 만큼 거대한 세계를 이룬다. 이러한 세계, 즉 나노기술이라는 용어와 이론을 처음으로 소개한 에릭 드렉슬러 이후 나노에 대한 인식은 재료과학 분야의 점진적 기술 변화뿐 아니라 드렉슬러의 환상적인 비전까지 포괄하는 단어가 되었다.
어떤 사람들은 나노기술이 세상을 획기적으로 변화시킬 것이라는 장밋빛 미래를 확신하고, 어떤 사람들은 나노기술로 만든 새로운 지능을 가진 생명체는 종국에는 인간 세계를 파멸로 이끌 것이라는 비관적 미래를 예상한다. 또 그 중간쯤에 이러한 기술 시도들을, 과학의 한 분야를 기업과 국가의 이해와 목적을 위해 이용하는 것이라고 의심의 눈길로 보는 이들도 있다.
이 책은 이처럼 나노기술에 대한 맹목적이거나 불신의 시각을 벗어나 합리적인 미래기술로서의 발전 방향을 찾는 데 그 초점을 맞추고 있다. 저자인 리처드 존스는 그 방법 중 하나로, 생명체의 자기결합 원리를 이용한 합성생물학(인공생물학)적 접근법을 강력한 패러다임으로 제시하고 있다. 이는 드렉슬러로 대표되는 비생물학적 원리에 기반을 둔 분자기계적 방식으로 조작하고 분석하고 제조하는 시스템에 맞서는 것이다. 이와 같은 기계화학적 원리에는 생명체의 힘에 대한 심각한 과소평가와 자연이 나노규모에서 작동하는 방식에 대한 오해와 피할 수 없는 인간과 기계의 충돌이라는 문제가 존재한다.
반면 저자가 제시하는 소프트 나노기술, 즉 생물학적인 소재를 이용한 나노기계를 통해서라면 인간과 기계의 충돌을 최소화하고 자연 진화의 원리를 구현할 수 있다고 주장한다. 일상세계에서 효용성을 입증했던 거시원리 사용의 단점을 보완하는 세포생물학의 이해를 통해 생물학적인 나노기술의 작동원리 모사를 가능케 하고, 나노규모의 구조와 장치를 보다 쉽게 만들어낼 수 있는 것이다.
더불어 이 책은 나노세계와 우리가 익숙하게 알고 있는 거시세계는 어떻게 다른지, 자연 나름의 물질을 엔지니어링 하는 방법으로부터 차세대 의료, 전자, 에너지, 환경기술에 엄청난 영향을 줄 기술들을 개발할 수 있는지에 대해 체계적인 지식을 제공해준다. 이러한 직관적인 이해를 바탕으로 독자들은 나노기술은 일반적인 의미의 분자기계보다는 오히려 생물학적 원리와 훨씬 더 공통점이 많다는 점을 알 수 있을 것이다.
나노기술에 가장 적합한 디자인 기법이자 설계 모델인
브라운운동과 자기결합으로 나노생명체의 잠재력을 활용하고 구현하다
나노규모의 물리적 성질은 거시적 규모의 물리적 성질과 전혀 달라서 일상생활에서 관찰할 수 있는 공학 기술과는 다른 원리를 필요로 한다. 자전거를 수리한다고 가정해보자. 거시세계에서 자전거 수리는 나사를 풀고 조이고 제 위치에 맞는 부품을 갈아 끼우면 된다. 반면 나노자전거는 각 부분이 아주 약할 뿐만 아니라 계속해서 요동치고 흔들리고 서로 다른 부분이 접촉할 때면 달라붙을 가능성이 높다. 공구함에 넣어둔 나사는 자기 스스로 튀어서 창고 문을 향해 이리저리 움직여갈 것이다.
이러한 현상은 나노세계의 주요 특징인 브라운 운동(물 분자로 구성되어 끊임없이 아무데로나 날아다니는 성질)과 자기결합(분자들이 상호작용을 통해 서로 결합하여 안정적이고 규칙적인 거대분자를 형성하는 과정) 때문에 발생한다. 나노 수준의 물리세계에서 이 특수한 현상은 걸림돌로 간주될 뿐이지만, 세포생물학에서는 그 관점을 달리한다. 생물학적 나노기술은 자기결합 방식을 통해 브라운운동과 강력한 표면 장력을 활용해 나노크기 수준의 구조체를 대량으로, 그것도 정확한 설계대로 만들 수 있다. 브라운운동과 생물체의 상대적으로 부드럽고 가소성이 높은 구조적 특성을 결합한 결과, 모든 종류의 기계장치에 대해 적용이 가능한 기본 메커니즘을 만들어내는 것이다. 결과적으로 나노바이오기술을 통해 나노세계의 특수한 물리적 법칙과 대결하기보다는 나노생명체의 잠재력을 활용하고 구현할 수 있다. 이러한 방식은 생물세포 수준에서 작동하는 방법을 빌려와 인공분자를 이용한 복제를 가능케 한다.
나노기술의 미래, 자연 진화의 원리에서 그 방법을 모색하다
과거에는 과학적 진보가 긍정적인 결과를 가져올 것이라고 예상하는 것이 당연했다. 그러나 최근의 유전자 조작 식품에 관한 논란처럼, 현재는 과학적 진보 자체가 논란의 대상이 되고 있다. 나노기술 역시 반도체에서부터 화장품, 운동기구와 같은 일상생활 용품에 이르기까지 아주 다양하게 이용되면서 잠재적인 위험 요인들에 대한 우려의 목소리가 크다. 일반적으로 아주 작은 물질이 침투력이 더 강하고 독성이 더 크다고 볼 때, 나노크기 수준의 입자가 인체에 미칠 영향은 매우 치명적이지 않을까? 가까운 미래에 나노로봇의 전염병이 인간의 생존 조건을 고갈시키고 멸종되는 사태에 직면하게 되지는 않을까? 더 나아가 나노기술의 혜택을 받는 사람과 받지 못하는 사람의 사회경제적 갈등 문제는 어떻게 풀 수 있을까?
이에 대해 저자는 나노기술의 미래에 관한 여러 논란과 우려의 밑바닥을 관통하는 근본적인 주제는 인간과 자연 간의 적절한 관계 설정과 관련한 문제임을 지적한다. 나노크기 수준에서 생명체의 기능을 모사하려는 시도가 계속되고, 그 어떤 생명체보다 지구 환경에 잘 적응할 수 있는 온전한 합성 생명체를 만든다면 우려는 한낱 기우에 불과할 것이다. 결국 나노생명체의 문제에 대한 최적의 해결법은 자연 진화의 원리를 이용한 생물학적 접근이 효과적 방식임을 다시 한 번 강조하고 있다.

목차
한국어판 저자 서문
저자 서문
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1장 환상여행
새로운 산업혁명? / 나노기술의 급진적 전망 /
어디에나 있는 나노 / 나노의 세계로
2장 나노세계 들여다보기
광학현미경 / 단일(거대)분자 보기 / 다른 유형의 파동 /
전자현미경 / 이미징 대 산란 / 주사탐침현미경법 / 나노세계의 삶
3장 나노조작
들어가며 / 트랜지스터 / 집적회로 만들기 / 무어의 법칙, 그 이후 /
직접인쇄법 / 값싸고 작으며 곡선적인 것 - 소프트 리소그래피 /
칩 외의 유용한 장치 만들기 - MEMS 와 NEMS
4장 브라우니안 세계 : 나노세계의 물리학
들어가며 / 유체역학 / 나노봇비행? / 브라운운동 / 끈적거림 /
작은 물체의 기계적 성질들 / 양자효과 / 다시 떠나는 '환상여행'
5장 소프트 머신은 어떻게 만들어지는가?
자기결합 / 무질서에서 질서로 / 비누 / 신발창에서 오팔까지 /
자기결합과 생명 / 단백질 접힘 / 핵산 / 살아있는 소프트 머신 /
단순 자기결합을 넘어서 / 분자들은 어떻게 진화하는가? /
자연모사
6장 기계와 메커니즘
들어가며 / 핵심 동력 - 크고 작은 엔진들 /
메커니즘과 기계 / 센서와 쌍방변환기
7장 ??웨어(Wetware) : 박테리아에서 두뇌로
들어가며 - 갈바니와 화학적 컴퓨팅 / 반사, 본능 그리고 지능 /
대장균이 환경에 반응하는 방식 / 화학적 컴퓨팅의 원리들 /
세포의 사회적 생활 /
왜 커다란 동물들은 원거리 신호발생 메커니즘을 발전시켰을까? /
신경에너지 / 컴퓨터와 두뇌의 차이점
8장 단일분자로 만들어진 전자
초록색 점성물질의 재앙 / 염색과 광합성 / 청정에너지 - 비전통적 방식의 광발전법 /
유기금속과 플라스틱 반도체 / 레이저에 색칠하기, 말아 올리는 스크린 /
플라스틱 회로 / 분자전자학의 부침 / 전자장치로서의 단일분자 /
단일분자 전자장치의 통합
9장 나노기술의 미래
나노기술의 향방 / 정말로 걱정해야 할 것들
옮긴이 해설
더 읽어볼 만한 책들
참고문헌
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