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1m가 10분의 1씩 아홉 번 작아지면? 10억분의 1m를 1nm(나노미터)라고 합니다. 이는 머리카락 굵기의 10만분의 1 정도로 작은 세계죠. 이화여자대학교 연구협력관에 위치한 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학연구단으로 어과동 독자기자단이 다녀왔습니다. 양자나노과학연구단에서는 나노의 세계를 어떻게 탐구할까요?

나노 세계를 연구하는 곳의 모습은?
“과학자는 어떤 일을 할까요?”
IBS 양자나노과학연구단 김선희 대외협력팀장과 장원준 연구기술원이 어과동 독자기자들을 반갑게 맞으며 물었어요. 독자기자단은 연구원의 하루가 담긴 브이로그를 함께 시청하며 과학자들이 어떤 일을 하는지 직접 확인해봤지요. 임주영 독자기자는 “과학자는 실험실에서 연구하는데 대부분의 시간을 쓸 거란 예상과 달리, 오히려 연구를 위해 미팅하는데 시간을 더 많이 쓴다는 사실을 처음 알았다”며 놀라움을 감추지 못했어요.

양자나노과학연구단 과학자들은 주사터널링현미경(STM)이라고 하는 특수한 현미경을 이용해 나노미터 크기의 두 원자가 가까이 있거나 혹은 멀리 있을 때 어떻게 서로 영향을 끼치고 정보를 전달하는지 연구해요. STM이 원자나 분자를 감지할 때는 ‘팁’이라고 하는 날카로운 바늘을 사용해요. 독자기자들은 직접 팁을 만들어보는 시간을 가졌어요. 장원준 연구기술원의 지도에 따라 긴 철사를 비스듬히 잡아당기면서 늘리는 느낌으로 끊어냈어요. 장원준 연구기술원은 “손가락으로 점자를 문지르며 글자를 읽는 것처럼, STM은 팁으로 금속 표면을 훑으면서 원자의 위치를 알아낸다”고 설명했죠. 도소현 독자기자는 “제가 만든 팁으로 원자를 볼 수 있다니 너무 신기하다”고 감탄했죠.

양자나노과학연구단 실험실에는 9대의 STM이 있어요. 어떤 STM은 높이가 4.5m에 달하는 거대한 크기를 자랑하죠. 마침 STM 한 대가 실험을 잠시 쉬고 있어서 그 모습을 살펴보러 방에 들어가니, 갑자기 어지러워졌어요. 김선희 팀장은 “외부 진동을 차단하기 위해 방 전체가 공기가 차 있는 에어스프링 위에 떠 있다”며, “사람에 따라 발판 위에서 움직이면 어지러울 수도 있다”고 말했죠.

●인터뷰

“과학자와 어린이의 공통점은?” 

안드레아스 하인리히(IBS 양자나노과학연구단 단장)

IBS 양자나노과학연구단을 이끄는 안드레아스 하인리히 단장님은 독자기자들과의 인터뷰를 통해 “과학자와 어린이의 공통점은 호기심이 많다는 것”이라며, 호기심의 중요성에 대해 여러 차례 강조했어요. 하지만 “사람들은 자라면서 호기심을 잃는 경향이 있다”고 말했지요. 이어 “음악가가 작곡 실력을 바탕으로 창의력을 발휘해 새로운 작품을 만드는 것처럼, 과학자는 과학 지식을 바탕으로 창의력을 발휘해 연구해야 한다”고 덧붙였어요. 호기심 가득한 어린이와 대화하는 건 언제나 즐겁다는 말과 함께 “모든 것을 궁금해하고 질문하며 절대로 호기심을 잃지 말라”는 단장님의 당부에 독자기자들이 고개를 끄덕였습니다.

단장님의 일과가 궁금해요.

학교와 실험실이 다른 점은 학교는 선생님이 모든 것을 다 알려주지만, 실험실은 실험 결과가 어떻게 나올지 아무도 모른다는 점이에요. 그래서 저를 포함한 모두가 함께 실험 결과를 이해하기 위해 노력하고 있습니다. 이를 위해 연구원들과 함께 머리를 끙끙 싸매며 얘기를 많이 합니다. 이뿐만 아니라 앞으로 연구단을 어떻게 꾸려나갈지, 실험을 어떻게 진행할지 등 토론도 많이 하죠.

미국에서 오래 일하셨다고 들었어요. 한국과 어떤 차이가 있나요?

한국은 최첨단 장비를 잘 만들어요. 저희 연구단의 자문위원이었던 DGIST 국양 총장님은 “한국에서는 불가능이 없고, 모든 것이 가능하다”라고 조언해주셨죠. 하지만 아쉽게도 기초과학에 분야에선 미국, 독일, 일본 등의 국가가 앞서고 있습니다.

20년 정도 전부터 한국도 기초과학에 투자를 많이 했고, 현재 한국의 기초과학 연구는 가파른 성장을 하고 있죠. 저는 이런 흐름을 함께하고 있어서 정말 좋아요.

실험실에 외부 진동을 없애야하는 이유가 있을까요?

여러분과 제가 있는 이화여자대학교 연구협력관은 한국에서 진동을 가장 잘 제어할 수 있는 건물입니다. STM을 위해 만들어진 건물이라고 할 수 있어요. STM으로 원자를 본다는 건 마치 서울과 부산 거리만큼 긴 막대를 가지고 실험을 하는데, 막대의 끝 겨우 몇 cm 앞에 있는 공을 조작해야하는 상황과 같아요. 엄청 정밀한 조작이 필요한 어려운 작업입니다. 그런데 이 막대에 진동이 생긴다면 정밀한 조작이 안 되겠지요. 그래서 진동을 최대한 없애야 한답니다. 일반적인 사무실에서도 사실 늘 진동이 생깁니다. 이곳은 이런 진동을 100만분의 1 정도로 없앨 수 있어요.

단장님이 최종적으로 만들고 싶은 것이 있나요?

저는 제가 탐험가라고 생각해요. 이 세상엔 아직도 우리가 모르는 게 너무 많아요. 저와 양자나노과학연구단의 연구원들은 원자가 서로 어떻게 의사소통하는지 알고자 하는 여정에 뛰어들었죠. 제 꿈은 양자나노의 세계에서 아무도 이해하지 못한 새로운 발견을 해내는 것이에요. 엄청난 발견을 한 거잖아요. 그럼 정말 행복할 것 같아요.

어린이를 위해서 무언가 만든다면 <;소년과 원자>;의 후속작을 만들고 싶어요. 이 영화의 목적이 바로 어린이에게 과학을 소개하는 것이거든요. 원자를 이용해 이모티콘도 만들어 보고 싶어요. 여러분 혹시 재미있는 이모티콘 아이디어 있나요?