세계과학계에 탄소열풍이 불고 있다. 탄소가 금속 산화구리에 이은
제3의 초전도체물질, 우주항공기의 표면재료, 나노(10억분의1)미터단위의
극세기계재료등에 쓰일 첨단신소재로 떠오르면서 세계물리및 화학계가
탄소연구에 불을 댕기고 있다.

일본 히타치제작연구소는 최근 나선형모양의 탄소분자 합성작업을
시작했다. 이연구소는 슈퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션을 통해 나선형
모양의 탄소분자가 존재할 것이라는 결론을 얻고 이의 합성연구에 착수
했다.

이탄소분자는 기본적으로 6개의 원자가 연결된 6각형의 구조를 갖고 있다.
여기에 한두개의 원자가 더해지거나 빠져 5각 혹은 7각 8각형도 나타나며
이것들이 모여 나선형의 분자를 이룬다. 현재 히타치에서 합성작업중인
탄소분자는 1번회전에 원자 3백60개, 5백40개, 1천80개가 모인 구조를
갖는 3종류이다.

3백60개가 모인 탄소분자의 경우 1회전당 거리는 1.29나노미터이고
바깥지름은 2.31나노미터이다. 5백40개는 3백60개에 비해 나선간격이
적고 1천80개는 이보다 배정도 몸체가 크다.

히타치연구소는 이분자들이 나선형으로 구성돼 섭씨 영상 1천2백도
에서도 열의 영향을 받지않고 안정된 상태를 유지할 것으로 전망하고
있다. 또 다각형 원자의 위치가 변화하면서 전기전도에도 영향을 미칠
것으로 보고 초전도체로 사용될수 있을 것으로 추측하고 있다.

탄소를 초전도체에 이용할수 있다는 연구결과는 지난 91년4월 처음
발표됐다. 미국 AT&T사의 벨연구소가 60개의 탄소분자가 모여 축구공
모양으로연결된 탄소덩어리 C60(벌키볼)에 칼륨을 주입, 섭씨 영하
2백55도(절대온도 18도)초전도현상을 일으켰다는 발표를 한후 세계
물리학계가 탄소연구를 본격화했다.

AT&T는 뒤이어 칼륨대신 루비듐을 첨가, 절대온도28도에서 초전도현상을
실현한데 이어 일본전기연구팀이 루비듐과 세슘의 합금을 이용, 절대온도
33도까지 끌어올렸다. 미국 얼라이드시그널사는 탄소를 초전도체에
이용할수 있다는 연구결과가 나온지 4개월만에 탈륨과 루비듐을 사용,
절대온도 42도에서 이를 구현, 탄소를 이용한 초전도체연구에 본격적인
경쟁을 촉발시켰다.

탄소를 초전도체에 이용하려는 연구외에도 튜브모양의 탄소분자를
합성, 튜브안을 다른 물질로 채워 활용하려는 시도도 최근 미국 일본을
중심으로 진행되고 있는 상황이다.

탄소가 이처럼 세계물리학및 화학계의 주목을 끌고 있는것은 열에
가장 잘견디면서 강도가 강한 물질이라는 점때문이다. 탄소는 공기중
에서 섭씨영상 4백도, 진공상태에서는 3천도까지 열에 견딜수 있는
것으로 알려지고 있다. 또 주위에서 손쉽게 구할수 있는 물질이라는
점도 탄소가 신소재원료로 꼽히는 이유이다.

우주항공 극한로보트 초전도등 새로운 기술분야에 쓰일 첨단소재의
원료로 내열성과 강도가 뛰어나고 초전도체에도 이용가능한 탄소가
각광을 받고있는것이다.

탄소는 이미 현대산업에서 중요한 위치를 차지하고 있다. "흙에서는
세라믹 공기에서는 탄소"라는 말로 탄소의 중요성이 비유될 정도이다.

전문가들은 국내에서만도 탄소를 원료로 만든 제품의 시장이 2천억원을
웃돌고있는 것으로 보고있다. 주원료가 아닌 부가원료로 사용되는
상품시장은 추산하기도 힘들 정도이다. 탄소를 이용한 섬유는 이미
각국에서 개발완료된 상태다.

그러나 한국과학기술연구원 손태원박사는 탄소관련연구는 지금부터가
시작이라고 말하고 있다. 90년대에 들어서야 탄소의 새로운 분자구조를
발견하는등 본격적인 연구가 시작됐다고 지적하며 "과학자들이 물질의
합성에 관심을 가지면서 사용빈도가 많은 탄소보다는 희소물질에 대한
연구에 몰두, 탄소가 그동안 연구테마로 떠오르지 못했다"고 말했다.

손박사는 최근 탄소관련연구가 활발해짐에따라 앞으로 또다른 형태의
탄소분자가 합성될 가능성이 있다고 말했다. 고온초전도체등 미래기술의
개발을 앞당길수 있는 신소재로 무한한 활용폭을 갖고 있다며 "앞으로
실용화될 탄소분자는 마이크로(1백만분의1)단위가 아닌 나노단위로
전환될 가능성이 높다"고 전망했다.
<조주현기자>