축구공 모양의 분자 풀러렌.사진=열려라 즐거운 화학세상 캡처
◆ 인류 최고가 소재 플러렌(Fullerene, C60)의 혁명적 가능성
일단 플러렌은 인류가 만든 소재 중 가장 고가 품목이다. 금처럼 순도와 형태에 따라 값은 다르지만, 1g에 60만 원대에서부터 600만 원까지 다양하다. 과거 독일과 일본에서만 생산되었다. 이제 대한민국도 생산국 대열에 합류했다. 무엇보다 쓰임새가 무궁무진하다는 점에 주목해야 한다. 산업 측면에서만 보더라도 무려 2만 가지의 직업군을 산출할 수 있다. 만약 가격만 낮출 수 있다면 기존 산업 체계가 박살 날 정도로 혁명적인 파급력을 지닌다.
흥미로운 사실은 최근 세계적으로 주목받는 K-뷰티와 K-방산의 성장 배경에 플러렌이 있다는 점이다. K-뷰티의 경우, 가격이 너무 비싸 대량으로 첨가하기는 어렵다. 그러나 부자들이 원료를 구해 기능성 화장품에 이를 첨가한다면 그 효과는 엄청날 것이다. 화장품 원료를 공급하는 콜마는 이미 시범적으로 사용 중이다. K-방산 분야에서도 국방과학연구소(ADD)가 모든 시험을 완료했다. 이를 제반 무기 소재에 활용하고 있다.
예를 들어 플러렌을 전자현미경으로 보면 우리 인체의 모든 세포처럼 축구공 형태의 육각형으로 나타난다. 노화에 따라 피부 세포는 오각형으로 변한다. 그러면 우리는 바람 빠진 축구공처럼 쭈글쭈글해진다. 하지만 플러렌만 공급되면 육각형으로 즉각 원상 회복된다. 농도가 약한 공업용 플러렌을 유리에 분사하면 강화유리가 된다. 농도를 더 짙게 해 분사하면 방탄유리가 된다. 그뿐 아니라 탱크에 칠하면 방탄탱크가 된다. 전투기에 칠하면 스텔스 기능을 갖게 된다.
한국전력의 한수원(한국수력원자력)은 방사능에 오염된 물질들에 플러렌을 분사하면 24시간 뒤 방사능의 세슘 성분이 인체에 유익한 게르마늄 성분으로 치환된다는 사실을 알고 경악을 금치 못했다. 그렇지만 사회적 분위기를 고려해야 한다. 일단 핵폐기물은 플러렌 분사 고화처리 후 보관해야 할 것이다. (후쿠시마 핵폐기물 처리 시 일본은 우리 기술이 월등하다는 것을 인정했다. 그들은 우리 제품을 사용하는 조건으로 '메이드인 재팬' 플러렌으로 표기해 줄 것을 요청했다. 그러나 우리 측의 거절로 무산되었다.)
플러렌의 효능은 여기서 그치지 않는다. 쓰레기에 분사해도 악취 나는 쓰레기가 게르마늄 형태의 유용한 물질로 변한다. 고비 사막에서는 실험 지역에 플러렌을 도포했다. 그리고 물을 대자 물이 밑으로 새어 나가지 않았다. 이는 농경도 가능하다는 것이 입증될 정도였다.
◆ 플러렌의 발견과 의료·산업 분야의 무한한 확장성
이러한 가공할 플러렌은 과연 어떻게 나타났을까? 1985년 미국 라이스대(Rice University)의 해럴드 크로토(Harold Kroto), 로버트 컬(Robert Curl), 리처드 스몰리(Richard Smalley) 등이 흑연(graphite)을 레이저로 증발시키는 실험을 했다. 이들은 이 과정에서 축구공 모양의 탄소 분자(C60)를 발견했다. 세 과학자는 1996년 노벨화학상까지 수상했다.
순도가 높고 입자가 균일할수록 가격은 천정부지로 치솟는다. 99.9% 이상 고순도의 플러렌 파우더는 의학 분야와 연구용으로 1g당 1억 원을 호가할 정도다. 생명과학 분야에서 플러렌이 강력한 항산화제 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다. 이는 활성산소를 제거하고 각종 암세포를 박멸하는 의약품으로서 주목받게 되었다. 노화, 신경 질환, 염증 관련 연구 또한 활발하게 진행되고 있다.
공업용으로는 흥미로운 사례가 있다. 현대자동차에 엔진오일을 납품하는 회사에서 엔진오일 폐유 20리터에 플러렌 0.4cc를 넣고 휘저었다. 그러자 즉각 윤활유로 변했다. 이것을 한 번 넣으면 엔진 코팅이 완료된다. 2만 km까지는 오일 교체가 필요 없다는 데이터가 현대연구소에서 나왔다.
◆ 대한민국의 플러렌 대량 생산 기술 개발과 희망의 메시지
문제의 관건은 가격이었다. 그런데 천행으로 우리나라의 양자물리학을 전공한 천재 과학자가 이 문제를 해결했다. 그는 흑연을 여러 차례 찌고 증발시키고 짜내는 복잡한 공정을 거쳐 생산하던 플러렌을, 양자 역학을 응용하여 식물에서 직접 추출하는 방법을 개발했다. 이로써 생산 단가를 현저히 낮췄다. 100% 고순도 플러렌을 생산할 채비를 갖추게 되었다.
거기에 더하여, 의료계는 물론 산업계 전반에 끼칠 급격한 충격을 완화하기 위해 공식적인 발표를 자제해 왔다. 그러나 실제로는 암 치료를 비롯한 각종 질병에 대한 임상 실험을 완료한 상태다. 이는 향후 대한민국의 커다란 먹거리로 플러렌이 자리매김할 것임을 예고한다. 이제 대량 생산을 위한 공장 설비 등 준비가 완료되는 대로 한국형 피앤시7(PNC7) 플러렌이 세계를 누비게 될 것이다. 대한민국 홍익인간 국민이여, 희망을 품고 세계로 태극기를 휘날리자는 메시지가 전달된다.