“배터리 없이 전자 제품이 작동할 수 있을까?”
“영원히 음식이 썩지 않는 포장지는 존재할까?”
우리 일상에 숨어 있는 신기한 소재부터
아직 한 번도 경험해 본 적 없는 미래 소재까지!
그동안 신소재 관련한 책들은 세상을 변화시키는 데 크게 기여한 신소재에 관한 역사를 기술하거나 우리 생활에 엄청난 파급 효과를 가져온 중요한 소재들을 중심으로만 다루어져 아쉬움이 있었다. 이 책은 신소재의 정의부터 그 형성 과정에 감추어져 있는 신비한 비밀, 그리고 새로운 소재의 등장이 우리 삶과 얼마나 밀접한 관계를 맺고 있으며 그것이 앞으로 맞이할 미래 사회에 어떤 가치를 가지는지까지 폭넓지만, 그 실체에 보다 가까이 다가갈 수 있는 내용으로 구성되어 있다. 즉, 신소재에 관해 꼭 알아야 할 A부터 Z까지 거의 모든 것을 포괄하고 있다고 할 수 있다.
1부 ‘소재 이해의 시작’에서는 우리 눈에 보이는 모든 물질을 이루는 소재에 관해 정의하면서 그것의 등장으로 인류 문명이 어떻게 획기적인 발전의 순간을 맞이하게 되었는지, 그 변화를 이끈 ‘최초의 소재’들을 살펴본다. 초기 인류 문명을 석기, 청동기, 철기 시대로, 모두 소재로서 명명하고 있다는 점은 그 변화와 발전에 소재가 얼마나 큰 기여를 하였는지 짐작할 수 있다. 또한 ‘쓸모’에 의해 ‘선택’되어지고, 끊임없는 시행착오를 겪으며 개선을 거듭해온 신기한 소재들이 우리 일상생활에 어디에, 어떻게 쓰이고 있는지 숨어 있는 소재에 관해 이야기한다.
2부 ‘주변의 소재 이야기’에서는 소재는 무엇으로, 어떤 과정을 통해 형성되는지 그 보이지 않는 세계의 비밀에 대해 알아본다. 물질을 이루는 최소 단위인 원자의 결합과 이동을 통해 우리 눈에 보이는 모든 세계가 구성된다는 것은 신기한 경험일 것이다. 또한 ‘반전의 과학, 개선된 소재들’에서는 소재는 모두 완벽하지 않으며, ‘결함’을 인정하고 그것을 개선하거나 의도적으로 결함을 이용해야 소재 개발에 새로운 가능성을 열 수 있다고 말한다. ‘쓸모의 재료, 세라믹ㆍ금속ㆍ폴리머’에서는 크게 세 분류로 나누어 소재의 속성에 대해서 자세히 들여다보고, 그것이 가진 단점과 한계를 극복하여 탄생한 인위적인 소재들, 즉 복합 재료ㆍ반도체ㆍ나노 소재ㆍ탄소 소재처럼 첨단 산업을 이끌고 있는 중요한 소재에 대해서도 알아본다.
3부 ‘반응하는 소재의 세계’에서는 소재의 기본적인 특성이라 할 수 있는 외부에서 전기, 빛, 열, 힘 같은 자극이 들어왔을 때 소재가 어떻게 반응하는지에 대해 살펴본다. 이러한 반응이 중요한 이유는 최적의 소재를 ‘선택’하여 첨단 제품을 만드는 데 중요한 과학적 근거가 되기 때문이다. 또한 신소재의 발전이 현재 시급한 숙제인 에너지 문제와 환경 문제를 해결하는 데 중요한 열쇠임을 태양 전지와 배터리, 연료 전지를 중심으로 살펴본다. 마지막으로 노벨상을 수상한 중요 소재와 과학적 이론을 살펴보며 이미 다가온, 앞으로 다가올 4차 산업 혁명을 선도하기 위해서는 어떤 미래 소재에 주목해야 하고 어떤 과학 기술의 발전이 필요한지 알아본다.
“세상을 변화시키는 상상력”
꿈의 신소재로 펼치는 가능성의 미래
우리 주위의 신기한 소재 중에는 상상에서 시작되어 연구를 통해 현실로 구현된 것도 많다. 스크래치가 자동으로 복원되는 금속, 찢어지거나 불에 타지 않는 종이, 투명 망토를 만드는 옷감 등 지금도 일반적인 상식을 뛰어넘는 연구가 진행되고 있다. 그러므로 과학자가 아닌 누구라도 기발한 상상력을 통해 소재에 대한 새로운 아이디어를 제공하는 것은 충분히 가능하다.
그렇다면 미래에는 어떤 소재가 살아남을까? 꿈의 신소재로 어떤 가능성의 미래가 펼쳐질까? 이 책의 작가가 연구원으로 일했던 듀폰 연구소 벽면에 붙은 포스터에 적힌 “성공과 실패 사이에는 매우 가는 선이 있을 뿐이다”라는 문구처럼 신소재에 대한 호기심을 항상 유지하고 불가능에 대한 도전을 멈추지 않는다면 무한한 가능성의 미래를 꿈꿀 수 있을 것이다.
