인류 최고의 발명품 종이, 그 속살은…

[나노 세계 여행] 종이의 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

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지식과 정보의 전달은 인류 발전에서 가장 중요한 과학 기술 발전의 계기였다. 지금 이 순간에도 끊임없이 변화하고 개발되는 인터넷과 휴대전화와 같은 통신기기들은 더욱 빠르고, 효과적으로 인류의 지식을 전 세계가 함께 공유 및 저장하고 의사소통을 원활히 하기 위한 또 하나의 과학 혁명 과정이다.

기원전 3000년경 메소포타미아 시대의 벽화에서부터 21세기에 이르기까지 인간은 가장 기본적인 그들의 의사 전달과 보존의 욕구를 위해 그들의 상상력과 과학기술을 총 동원하여 발전시키고 있다. 인류의 위대한 발명 가운데, 인터넷의 개발보다도 인류에게 커다란 영향을 주었던 발명은 바로 '종이'의 등장이다.

종이의 발명에는 105년 중국 후한(後漢)의 채륜(蔡倫) 등 여러 가지 설이 있으나 영어 (paper)의 기원이 된 이집트의 파피루스(papyrus)가 널리 알려져 있다. 기원전 2500년경부터 고대 이집트 사람들은 나일 강 변에 야생하는 파피루스라는 식물을 얇게 저며서 서로 이어 접착성이 있는 액체를 발라서 압착시킨 후 건조하여 기록하는 재료로 만들어 사용하였다.

현대의 종이는 원목을 여러 가지 화학 작용을 거쳐서 섬유질 등 종이를 만드는데 필요한 물질만을 뽑아낸 것을 말한다. 그 이후에 세척, 농축, 희석, 고해, 사이징(Sizing), 전료 첨가 작업, 초지기(抄紙機), 압착, 건조, 광택 그리고 제단 단계 등의 많은 공정을 거쳐서 우리가 매일 쓰는 종이를 제조하게 된다.

인류 역사의 사회적, 경제적, 문화적 활동과 밀접한 관련을 지닌 전달 매체로써 수천 년 동안 가장 독보적인 입지를 가지고 있는 종이를 전자 현미경을 이용하여 자세히 들여다보면 매끈한 하얀 종이도 그 원료가 나무라는데 반문할 수는 없을 것 같다. 저배율(첫 번째)부터 고배율(세 번째)의 사진까지 나무의 섬유질들이 균일하게 잘 압축되어 있는 모습을 볼 수 있다.

뿐만 아니라 종이 가장 자리(네 번째)는 가장 마지막의 제단 단계에서까지 얼마나 정교하게 공정이 이루어지는지 짐작할 수 있다. 인류의 가장 기본적인 사회적 욕구를 충족하기 위한, 자연을 가공한 종이의 발명에서부터 21 세기의 구부리고 접을 수 있는 액정디스플레이(LCD) 또는 발광다이오드(LED)를 이용한 전자 종이의 발명까지 결국 인간의 욕구는 과학 기술 발전의 가장 기본적인 영양분이라 할 수 있다.