매끈한 지우개? 그건 너의 착각!

[나노 세계 여행] 지우개의 비밀

길을 걷다 보면 곳곳에서 사진을 찍는 사람의 모습을 쉽게 볼 수 있습니다. 성능이 좋은 카메라가 널리 보급되면서, 세상의 모든 것이 피사체가 되었습니다. 바야흐로, '사진의 시대'입니다. 이런 흐름에서 과학도 예외가 아닙니다.

오늘날 과학의 가장 중요한 화두 중 하나는 '나노(1㎚=10억 분의 1m)' 세계의 비밀을 파헤치는 것입니다. 이런 나노 세계를 항해하는 과학자들에게 나침반 역할을 하는 것이 바로 '사진'입니다. 1981년 개발된 주사터널링현미경(STM·Scanning Tunneling Microscopy) 등을 이용해서 나노 세계를 들여다볼 수 있게 되었기 때문입니다.

그렇다면, 사진으로 본 나노 세계의 모습은 어떨까요? 홍진기 미국 MIT 연구원(화학공학과 Post-Doctor)과 강상욱 상명대학교 교수(화학과)가 여러분에게 나노 세계의 비밀을 살짝 보여줍니다. 일주일에 화, 목 두 차례씩 여러분을 찾아갈 세상에서 제일 신기한 사진과 함께하는 특별한 과학 에세이 '나노 세계 여행'을 놓치지 마십시오. <편집자>

ⓒ홍진기

지우개하면 제일 먼저 떠오르는 건 연필이나 샤프로 쓴 글을 지우기 위한 용도일 것이다. 사람들이 필기용으로 연필과 샤프 사용을 멈추지 않는 이상, 고무지우개의 사용도 멈추지 않을 것이라 데에는 이견이 없을 것으로 생각된다.

1772년 이후로 200여 년간 인류의 필기 생활과 함께 하는 고무지우개의 경우 핵심 요소는 한마디로 종이 위에 놓인 흑연의 확실한 제거일 것이다. 확실한 흑연의 제거를 위해 고무지우개 표면은 어떻게 생겼을까? 위의 현미경 사진에서 보이는 것처럼 확대해서 보면 마치 곰보 모양처럼 매우 오돌오돌하게 생겼음을 확인할 수 있다. 마치 곰보빵(소보로빵)의 표면처럼 말이다.

실제로 곰보빵 표면의 달콤한 곰보는 손으로 살짝 힘만 주면 쉽게 떨어지는 것을 알 수 있다. 마찬가지로 우리가 지우개를 종이 위에 대고 힘을 주고 밀게 되면, 그 미세한 곰보 형태들이 흑연을 안고 떨어져 나간다. 제일 표면에 존재하는 지우개 표면 곰보들이 흑연을 안고 떨어져나가게 되면, 지우개 표면은 그 뒤에 숨어있던 곰보들이 다시 표면위로 나오게 돼서 새로운 흑연을 맞을 준비를 한다.

만약에 고무지우개가 이러한 곰보 형태가 아니라 아주 매끈한 유리 표면 같았다고 생각해보자. 그래서 이런 식으로 하나둘씩 떨어져나가기 힘든 형태라면, 그 지우개는 1회용으로도 사용하기가 힘들었을 것이다. 우리가 흔하게 쓰는 지우개가 표면을 이렇게 예쁜(?) 모양으로 하고 있어, 우리는 20세기를 넘어 21세기에도 지우개를 애용할 수가 있는 것이다.