[와우! 과학] 지름 0.1mm - 세상에서 가장 작은 ‘피짓 스피너’ 개발

피짓 스피너(fidget spinner)는 일반적으로 유용한 공학적 도구보다는 특별한 의미 없이 돌리는 장난감으로 사용된다. 하지만 미국 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 나노페이즈 물질과학 센터(Center for Nanophase Materials Sciences, 이하 CNMS)의 과학자들이 최근 공개한 피짓 스피너는 공학적 쾌거라고 불러도 좋을 만큼 혁신적이다. 사진에서 보이는 피젯 스피너의 지름은 0.1mm에 불과해 현미경 없이는 피짓 스피너라는 사실을 확인할 수 없을 만큼 작기 때문이다.

CNMS는 650명의 과학자가 일하는 큰 연구부서로 나노물질의 합성 및 가공 기술을 개발하고 있다. 이들 가운데 하나인 아담 론디논이 이끄는 연구팀은 레이저를 이용한 초미세 금속 3D 프린터를 개발했다. 레이저를 이용해서 원하는 형태의 3차원 금속 제품을 출력하는 것은 기존의 금속 레이저 프린터와 같지만, 그 원리는 조금 다르다.

연구팀은 캐드(CAD)를 이용해서 원하는 물건의 3차원 구조를 컴퓨터에 입력한 후 이를 출력하기 위해 CNMS의 나노스크라이브 장치(Nanoscribe machine)에 전송했다. 나노스크라이브는 액체 금속에 원하는 3차원 구조를 새기기 위해 초미세 레이저를 발사하는 데, 독특한 점은 이 레이저가 고체 금속을 액체화하는 것이 아니라 반대로 액체 금속을 고체화시켜 출력하는 방식이라는 점이다. 이 레이저를 매우 작은 점에 집중시킬 수 있기 때문에 복잡한 미세 구조물도 출력할 수 있다.

물론 연구의 궁극적인 목적은 현미경으로 확인할 수 있는 피짓 스피너를 만드는 것이 아니라 매우 작은 초소형 부품을 경제적으로 양산하는 것이다. 이런 미세 부품은 마이크로 로봇처럼 매우 작은 크기의 장치를 만들거나 혹은 과학 실험에 필요한 초미세 액체 이동 시스템 등을 개발하는 데 사용될 수 있다. 이외에도 초미세 부품이 필요한 여러 분야에 응용이 기대된다.

기술이 발전할수록 인간은 가공 기술의 한계를 극복해왔다. 앞으로 연구를 통해 더 작은 크기의 금속 부품을 출력할 수 있다면 SF 영화에서 나왔던 마이크로 로봇이 상상이 아닌 현실로 바뀔지도 모른다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com