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by Pen 잡은 루이스 Dec 21. 2018

아이언맨의 나노슈트, 과연 가능할까?

#3. 나노테크놀로지의 가능성과 잠재력

안녕하세요. Pen잡은루이스입니다.

오늘 공유드리고자 하는 본 글의 아이템은 마블(Marvel)의 히어로인 아이언맨, 바로 그가 입고 있는 '나노슈트'입니다.

<아이언맨>은 전 세계적으로 우리가 매우 사랑하는 히어로 중 하나인데요. 저 역시 마블의 엄청난 팬이랍니다.

로버트 다우니 주니어(Robert Downey Jr.)가 연기한 <아이언맨>은 2008년 존 파브로 감독의 연출로 시작된 마블 시네마틱 유니버스의 서막이라 할 수 있습니다.

감독이었던 존 파브로 역시 토니 스타크의 운전기사로 등장한 바 있죠.

※ 영화 이야기가 포함되어 있어 스포일러가 있을 수 있습니다. 주의하세요!

Iron Man Mark 1 figure 출처 : https://www.goodsmile.info

포로로 잡힌 토니 스타크가 동굴 속에서 몇 안 되는 부품들로 아이언맨 마크 1에 해당하는 슈트를 만들어 탈출을 감행합니다. 이후 자신의 집인 말리부 저택으로 돌아가 본격적인 '아이언맨' 개발에 착수합니다.

빨간색으로 칠해진 슈트는 토니 스타크의 열정과 섹시함을 오롯이 드러냅니다. 더구나 심장에 박힌 아크 원자로(Arc reactor)의 파워는 실로 어마어마했죠. 손과 발에서 뿜어져 나오는 폭발력과 총알 하나도 뚫지 못하는 슈트의 강력함이 돋보였습니다. 15살의 토니 스타크가 MIT 공대에 입학했다고 하니 그의 천재성이 얼마나 대단한지 (비록 영화이지만) 알 수 있겠죠?

영화 <아이언맨>은 2013년까지 3편의 시리즈가 제작되었고 세 편의 영화를 전후로 <캡틴 아메리카>와 <스파이더맨>, <어벤저스>에 '아이언맨'이 연이어 등장하기도 했습니다. 참, <인크레더블 헐크>의 쿠키 영상에 토니 스타크의 반가운 얼굴이 깜짝 등장하기도 했었네요.

2018년 4월에 개봉한 <어벤저스 : 인피니티 워> 속에서 아이언맨의 슈트는 급격하게 변모했습니다.

무려 나노테크놀로지가 탑재된 아이언맨의 새로운 슈트라고 하는데요. 정말 가능한 일일까요?

짧게 알아보겠습니다.

<캡틴 아메리카 : 시빌워> 中 출처 : 다음 영화

아이언맨 슈트의 진화

우선 아이언맨 슈트가 어떻게 변했는지 볼까요?

아이언맨의 마블 스튜디오는 2018년 <어벤저스 : 인피니티 워>로 10주년을 맞이합니다. 기분 좋게 스타트를 끊게 된 아이언맨의 시작은 2008년이었죠. 당시 관객수만 약 430만 명이었답니다.

가슴에 박힌 포탄의 파편이 심장으로 유입되지 않도록 배터리와 연결해 간신히 목숨을 구하게 됩니다. 함께 포로로 잡힌 인센(샤운 토웁)의 도움이 있었죠. 동굴 속에서 만든 묵직한 슈트를 입고 화염을 발사하며 탈출을 감행합니다. 총알이 튕겨져 나가는 탄탄한 갑옷과 무기로 활용된 화염 발사기, 공중으로 (일시적이지만) 비행이 가능한 추진력을 갖기도 했죠. 마크 1은 시작에 불과했습니다.

아이언맨 슈트의 진화. 출처 : screencrush.com

토니 스타크는 인공지능 비서인 자비스의 도움을 받아 한층 더 업그레이드된 아이언맨 슈트를 만들기 위해 본격 작업에 착수합니다. 기본적으로 외부 영향에 큰 타격을 입지 않을 정도의 특수 재질로 이루어져 있음을 알 수 있습니다. 방탄은 기본이고 하늘 높이 솟구쳐 올라 낮은 기온에도 얼어붙지 않도록 해야 하는데 시행착오를 겪은 끝에 이 문제 역시 해결하기에 이르렀습니다.

통상 마하의 속도로 비행하는 전투기의 경우, 조종사들은 큰 압력을 느낀다고 합니다. 마하라는 속도는 '유체 속에서 움직이는 물체의 속력을 나타내는 단위인데요. 1 마하(Mach 1)는 시간당 1,224km에 이른다고 하니 어마어마한 압력을 견뎌내는 것이라 하겠습니다. F22 전투기에 쫓기는 아이언맨이 음속으로 비행하는 걸 볼 수 있는데 토니 스타크가 슈트 안에 멀쩡하게 있다는 것 자체는 영화이기에 가능한 일이라 할 수 있습니다.

마블 시리즈를 놓치지 않으셨다면, 아이언맨은 영화에 등장할 때마다 늘 새로운 모습을 선사했다는 걸 쉽게 인지할 수 있을 겁니다. <아이언맨 2>에서는 마치 '007 가방'을 연상시키는 휴대용 슈트가 있었고 <아이언맨 3>에서는 원격으로 조종되는 모습을 볼 수 있었으며 무엇보다 아이언맨의 다양한 종류를 확인할 수 있었답니다. 그러고 보니 헐크버스터와 비슷하게 생긴 '이고르'라 불리는 녀석도 있었네요. 아이언맨 골수팬들에게 이러한 '진화'는 큰 재미를 가져다주었죠.

2018년 <어벤저스 : 인피니티 워>에 등장한 아이언맨의 슈트는 더욱 큰 변화를 가져왔습니다.

아크 원자로와 연결되어 작동하는 수많은 모듈과 회로, 외부와 커뮤니케이션이 가능한 통신장비, 폭발력을 선보이는 추진기나 각종 무기들까지 아우르는 슈트는 우리가 상상할 수 없는 수준의 무게를 견뎌내야 했을 것입니다. 토니는 <인피니티 워>를 통해 4차 산업혁명의 '나노기술(nano-technology)'을 선보입니다.

※ 영화 이야기가 포함되어 있어 스포일러가 있을 수 있습니다. 주의하세요!

토니 스타크의 나노테크놀로지, 가능할까?

기본적으로 토니는 슈트를 입기 위해 번거로웠던 절차와 물리적인 시간을 최대한 축소시켰습니다. 성격 급한 주인이라면 화가 날 법도 할 텐데 토니 역시 그러했겠죠? 휴대성은 물론 탄성과 강도까지 겸비하게 됩니다. 또한 레깅스나 트레이닝복을 입은 듯 몸에 착 달라붙은 느낌이 매우 탄력적이고 가벼워 보이기까지 합니다. 토니가 스파이더맨(톰 홀랜드)에게 선사한 슈트 역시 같은 소재로 만들어진 것을 알 수 있습니다.

그리고 또 하나의 기능!

대기권을 벗어나면 산소가 부족하기 때문에 <인피니티 워>에 등장했던 스파이더맨이 잠시 정신을 잃게 되지만 아이언맨이 선사한 슈트는 우주 공간에서도 숨을 쉴 수 있도록 만들어졌기 때문에 다시 깨어나게 됩니다. 장소와 환경에 관계없이 얼마든지 활동할 수 있도록 구현된 것이죠. 이렇게 토니와 스파이디는 나노기술이 접목된 '나노슈트'를 입고 타노스 무리와 맞붙게 됩니다.

그렇다면 이러한 나노슈트는 무엇으로 만들어진 걸까요? 그저 상상력에서 기인하는 컴퓨터 그래픽일 뿐인 건가요? 나노 슈트의 소재로 가장 많이 언급되는 것이 바로 탄소 나노튜브(Carbon Nanotube)라는 존재입니다. 이는 실제로 존재하는 신소재 중 하나입니다.

Carbon Nanotube Cylindrical Structure. 출처 : stanford.edu

하나의 탄소 원자가 3개의 다른 탄소 원자와 결합되어 있고 위 그림처럼 육각형의 벌집무늬 구조로 구성되어 있습니다. 이를 원통형으로 둥글게 말면 튜브 형태가 되겠죠. 그래서 이를 '나노 튜브'라고 말합니다. 둥근 형태의 나노 튜브는 머리카락의 10만 분의 1 수준이라 굉장히 가늘고 깁니다.

한국정보통신기술협회와 한국과학기술연구원에 따르면, 1960년대 물리학자인 베이컨(R. Bacon)이 최초로 관찰했고 이후 92년 일본 NEC의 이지마 스미오 박사가 합성했다고 합니다. 또한 2014년 탄소 나노튜브의 구조가 원통 구조가 아니라 그래핀 리본이 나선형으로 휘감아진 구조라고 하네요.

학계에서는 탄소 원자들의 결합 자체가 실리콘보다 강하고 화학적으로도 안정적이라고 말합니다. 특히 열전도율에 있어 다이아몬드와 같고 강도 면에서도 강철보다 100배나 우수하다고 언급합니다. 또한 열과 마찰에 우수성을 보이기 때문에 아이언맨의 슈트로 최적이라 하겠네요. (참고 : 스탠퍼드 대학교, Caleb Kumar)

육안으로는 확인이 어려울 정도의 작은 입자들이 모여 슈트의 완벽함을 이루고 적절한 상황에서 강력함을 뿜어내는데 이러한 과학적 근거가 숨겨져 있었답니다.

나노 슈트를 입은 스파이더맨. 출처 : slashfilm.com

사실 영화 <스파이더맨>에서도 '나노' 영역을 언급해볼 수 있습니다. 거미는 3차원 나노 구조로 형성된 거미줄을 이용한다고 합니다. 수많은 원자들이 일정한 규칙에 따른 배열 구조로 형성되어 있는데 결정질 즉 크리스탈라인(Crystalline)과 같은 형태의 섬유들이 불규칙적으로 뭉쳐져 있어 강철선보다 최대 10배는 강한 면모를 보인답니다. 스파이더맨이 총알을 맞고도 멀쩡할 수 있었던 것은 이처럼 미세한 구조로 이루어진 슈트가 방탄섬유 역할을 하기 때문입니다. 특히 거미줄을 이용해 마천루를 날아다니고 사람들을 위기에서 구출하는 경우, 상대방과 격투를 벌이는데 영리하게 활용할 수 있었던 것은 모두 이러한 원리가 숨어있었기 때문입니다.

탄소 나노튜브는 미래의 신소재로 불립니다. 군대에서 활용되는 군복이나 헬맷이 전투용으로 더욱 강력해지기 위함이라면 이러한 소재들이 쓰일 수 있다고도 했습니다. 그만큼 나노 테크놀로지는 여러 분야에서 활용될 수 있기 때문에 4차 산업혁명 시대에 각광받는 그리고 향후에도 집중하게 될 분야라고 할 수 있겠습니다.

※ 이 글이 다른 곳에 몇차례 공유되어 코멘트를 조금 더 붙입니다.

- 이 글을 작성한 후 "그게 진짜 가능하다고?"라는 질문을 받았습니다. 위에서 언급한 '탄소나노튜브'는 실제 존재하는 신소재이지만 아이언맨 슈트가 탄소나노튜브로 구현할 수 있다라는 것 자체는 이론적인 '근거'에 기반한 것입니다. 더구나 사람이 탈 수(입을 수) 있는 수준의 '상용화'까진 수십번, 수백번 또는 수천번의 연구와 개발과 노력이 뒤따라야 할 것입니다.

무엇보다 이 글을 작성했을 때 <아이언맨>과 같은 SF 영화를 바탕으로 그 안에 숨겨진 과학기술에 대해 언급하고자 했습니다. 결과적으로 '억지'일 수 있는 내용을 '끼워맞추기식'으로 끄집어낸 것도 없지 않습니다. '끼워맞추기' 위함은 제가 궁금했던 부분들에 대한 과학기술 분야의 스터디를 영화를 보면서 해보는 것이 이해하기 좋을 것이라 판단했습니다. 많은 분들이 말씀해주신 것처럼 통신도 되고 무기도 장착했으며 심지어 방탄에 하늘을 날아다닐 수 있는 아이언맨 슈트 자체의 개발도 무리가 있을 수 있습니다. 세기말이 되어도, 과학이 진보한다고 해도 만들지 못할 영화 속 상상에 불과한 슈트라고 해도 과언은 아니겠죠. 아니 팩트겠죠! 더구나 아크 원자로는 영화에서도 보셨듯 상위 클래스의 과학자도 손댈 수 없는 영역이기도 했습니다. 그래서 오베디아가 토니 스타크 가슴에서 이를 훔치죠. 만들지 못했으니까요. 아이언맨 슈트나 아크 원자로의 실현 불가능에 대해서는 인지하고 있습니다. 단지 '현실 구현'을 떠나 '탄소나노튜브'라는 소재가 (비록 상상이라 하더라도) 나노슈트를 구현할 수 있을지도 모를 수만가지 신소재 중에서 (그나마 가장 가까운 물질로) 국내외 언론이 가장 많이 언급했기에 '그래서 그게 무엇인가?' 알아보고자 했던 것입니다. 참고 부탁드립니다.

※ 참고 문헌 및 참고 사이트

- <어벤저스:인피니티 워> 아이언맨 슈트에는 어떤 비밀이 숨겨져 있을까? : SK 하이닉스 블로그, blog.skhynix.com(필자 작성)

- Caleb Kumar Research Data, Stanford University : http://large.stanford.edu/courses/2015/ph240/kumar1

- Spider silk and chemical structure(University of Bristol, School of Chemistry) : chm.bris.ac.uk/motm/spider/page3.htm

- <살아있는 과학 교과서>(2011.6.20) : 홍준의, 최후남, 고현덕, 김태일, <휴머니스트>

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