The next step in nanotechnology | George Tulevski

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Joanna Pietrulewicz

번역: JY Kang 검토: Seo-Ho Cho

Let's imagine a sculptor building a statue,

조각가가 조각상 하나를 만들고 있다고 상상해볼까요.

just chipping away with his chisel.

정으로 조금씩 돌을 깎아내겠죠.

미켈란젤로는 그 과정을 이렇게 멋지게 표현했습니다.

Michelangelo had this elegant way of describing it when he said,

"Every block of stone has a statue inside of it,

"모든 돌덩이 속에는 이미 조각상이 들어있습니다.

그걸 발견하는 것이 조각가의 몫입니다."

and it's the task of the sculptor to discover it."

But what if he worked in the opposite direction?

하지만 작업 순서가 반대였다면 어땠을까요?

Not from a solid block of stone,

단단한 돌덩어리에서 시작하는 것이 아니라

but from a pile of dust,

무수한 먼지로 시작했다면요.

somehow gluing millions of these particles together to form a statue.

어떻게든 그 작은 입자들을 붙여서 조각상을 만들어야 했겠죠.

I know that's an absurd notion.

어림도 없는 얘기죠.

It's probably impossible.

아마 불가능할 것입니다.

먼지로 조각상을 만드는 유일한 방법은

The only way you get a statue from a pile of dust

is if the statue built itself --

조각상이 저절로 만들어지는 것 밖엔 없죠.

if somehow we could compel millions of these particles to come together

그런데 우리가 어떻게든 먼지들을 하나로 합쳐서

to form the statue.

조각상을 만든다면요?

Now, as odd as that sounds,

이상한 소리처럼 들리겠지만

that is almost exactly the problem I work on in my lab.

저희 연구소에서는 바로 이런 문제를 다루고 있습니다.

물론 저는 돌을 깎지 않아요.

I don't build with stone,

I build with nanomaterials.

나노물질을 가지고 일하죠.

They're these just impossibly small, fascinating little objects.

믿을 수 없을 정도로 작고 흥미로운 물질입니다.

They're so small that if this controller was a nanoparticle,

얼마나 작냐면, 이 장치를 나노입자라고 했을 때

a human hair would be the size of this entire room.

인간의 머리카락은 이 공간만 하다고 보면 됩니다.

And they're at the heart of a field we call nanotechnology,

이것들이 나노기술 분야의 핵심이죠.

which I'm sure we've all heard about,

다들 나노기술에 대해 들어보셨을 거예요.

and we've all heard how it is going to change everything.

또 이것이 세상을 어떻게 바꿀 건지도 들어보셨겠죠.

When I was a graduate student,

제가 대학원에서 공부할 때

it was one of the most exciting times to be working in nanotechnology.

나노기술을 공부하는 것이 가장 재미있었습니다.

There were scientific breakthroughs happening all the time.

과학적 발전이 계속 일어났죠.

The conferences were buzzing,

학회들은 술렁거렸고

there was tons of money pouring in from funding agencies.

연구비 지원 기관들은 엄청난 돈을 쏟아부었습니다.

And the reason is

그 이유는

어떤 물체가 아주 작아지면

when objects get really small,

they're governed by a different set of physics that govern ordinary objects,

우리가 상호작용하는 일반적인 사물에 대한 물리법칙과는

like the ones we interact with.

전혀 다른 물리학의 지배를 받습니다.

이걸 양자역학이라고 하죠.

We call this physics quantum mechanics.

이 이론에 따르면 여러분은 물질의 움직임을 정확히 조종할 수 있습니다.

And what it tells you is that you can precisely tune their behavior

just by making seemingly small changes to them,

겉보기에 아주 작은 변화를 줌으로써 말이죠.

like adding or removing a handful of atoms,

예를 들면, 적은 양의 원자들을 더하거나 빼고

물질을 비트는 겁니다.

or twisting the material.

It's like this ultimate toolkit.

이건 마치 최고의 공구세트 같습니다.

You really felt empowered; you felt like you could make anything.

무엇이든 만들 수 있는 능력을 얻었다는 느낌이 들 정도죠.

And we were doing it --

그리고 우리는

그러니까, 저와 함께 공부했던 대학원생들은

and by we I mean my whole generation of graduate students.

We were trying to make blazing fast computers using nanomaterials.

나노물질로 아주 빠른 컴퓨터를 만들고자 노력했습니다.

We were constructing quantum dots

저희는 양자 입자의 구성을 연구하고 있었고

that could one day go in your body and find and fight disease.

언젠가는 그것으로 우리 몸 속의 질병과 싸울 수 있을거라 생각했죠.

There were even groups trying to make an elevator to space

심지어 탄소 나노뷰트를 이용해서 우주로 가는 엘리베이터를 만들려는

using carbon nanotubes.

연구팀도 있었습니다.

You can look that up, that's true.

찾아보셔도 됩니다. 사실이니까요.

Anyways, we thought it was going to affect

어쨌든, 우리는 이것이

all parts of science and technology, from computing to medicine.

컴퓨터에서 의학까지, 과학과 기술 전분야에 영향을 줄거라고 생각했죠.

And I have to admit,

그리고서 깨달았습니다.

I drank all of the Kool-Aid.

제가 맹목적으로 빠져있었다는 걸요.

I mean, every last drop.

완전히 빠져있었죠.

But that was 15 years ago,

하지만 그건 15년 전입니다.

그리고

and --

fantastic science was done, really important work.

과학이 놀랍도록 발전했습니다.

We've learned a lot.

많은 것들을 배웠죠.

우린 그 과학 지식을 새로운 기술에 접목시킬 수 없었습니다.

We were never able to translate that science into new technologies --

into technologies that could actually impact people.

사람들에게 실제로 영향을 줄 수 있는 기술들 말이죠.

And the reason is, these nanomaterials --

왜냐하면, 이 나노물질들은

they're like a double-edged sword.

양날의 검과 같기 때문입니다

The same thing that makes them so interesting --

이것들이 흥미로운 이유 중 하나인

their small size --

작은 크기 때문에

also makes them impossible to work with.

그 물질을 다루는 것이 불가능했습니다.

말 그대로 먼지 더미로 조각상을 만드는 것과 같았죠.

It's literally like trying to build a statue out of a pile of dust.

And we just don't have the tools that are small enough to work with them.

게다가 그것들을 다룰 수 있을 만큼 세밀한 도구도 없었습니다.

But even if we did, it wouldn't really matter,

있었다고 해도 힘들었을 거예요.

because we couldn't one by one place millions of particles together

왜냐하면 기술에 적용하려면 그 수 백만의 입자들을 하나하나 모아야 하는데

to build a technology.

그럴 수 없었기 때문이죠.

So because of that,

바로 그 문제로

모든 가능성과 모든 기대감이 그대로 멈췄습니다.

all of the promise and all of the excitement

has remained just that: promise and excitement.

가능성과 기대감 모두 말이죠.

We don't have any disease-fighting nanobots,

질병과 싸우는 나노봇도 없고

there's no elevators to space,

우주로 가는 엘리베이터도 없으며

and the thing that I'm most interested in, no new types of computing.

제가 가장 관심있었던 새로운 컴퓨터도 사라졌죠.

여기서 마지막이 제일 중요합니다.

Now that last one, that's a really important one.

We just have come to expect

우리가 예상컨대

컴퓨터의 발전 속도는 무한대로 증가할 것입니다.

the pace of computing advancements to go on indefinitely.

We've built entire economies on this idea.

이 개념을 토대로 모든 경제 기반이 세워졌죠.

And this pace exists

그 발전 속도는

because of our ability to pack more and more devices

더욱 많은 장치들을 컴퓨터 칩에 넣을 수 있는 능력에 달려있습니다.

onto a computer chip.

And as those devices get smaller,

그리고 그 장치들이 작아질수록

they get faster, they consume less power

속도는 빨라지고, 에너지 소비도 줄어들며

and they get cheaper.

가격은 저렴해집니다.

And it's this convergence that gives us this incredible pace.

이들이 통합되어 놀라운 속도로 발전하는 것이죠.

As an example:

한 가지 예를 들죠.

if I took the room-sized computer that sent three men to the moon and back

우주인 세 명을 달에 보낼 때 이 방만한 크기의 컴퓨터를 사용했는데

and somehow compressed it --

어떻게든 그걸 압축시키는 겁니다.

compressed the world's greatest computer of its day,

당시 최고 성능이었던 그 컴퓨터를 압축시켜

so it was the same size as your smartphone --

스마트폰 크기만 하게 만들었다해도

your actual smartphone,

실제 여러분이 쓰는 스마트폰

that thing you spent 300 bucks on and just toss out every two years,

300달러에 사서 2년마다 바꾸는 그 스마트폰이

would blow this thing away.

이 컴퓨터보다 한참 앞설 것입니다.

You would not be impressed.

놀랄 일도 아니죠.

It couldn't do anything that your smartphone does.

이 컴퓨터로는 스마트폰으로 하는 어떤 일도 할 수 없을 거예요.

It would be slow,

속도도 느리고

you couldn't put any of your stuff on it,

그 어떤 정보도 넣을 수 없죠.

"워킹 데드"의 처음 2분을 보면 배터리가 다 떨어질 걸요.

you could possibly get through the first two minutes

of a "Walking Dead" episode if you're lucky --

그나마 운이 좋다면요.

(Laughter)

(웃음)

The point is the progress -- it's not gradual.

중요한 것은 발전이 서서히 일어나는 것이 아니라

The progress is relentless.

멈추지도 않고

It's exponential.

기하급수적으로

It compounds on itself year after year,

해가 거듭될수록 발전 속도가 가중된다는 것입니다.

to the point where if you compare a technology

어느 정도냐면 어떤 기술을 가지고

from one generation to the next,

한 세대와 다음 세대를 비교해보면

they're almost unrecognizable.

구분이 안될 정도의 발전 속도입니다.

And we owe it to ourselves to keep this progress going.

그리고 우리는 이 발전이 계속 유지되도록 해야 합니다.

We want to say the same thing 10, 20, 30 years from now:

10년, 20년, 30년 후에도 지난 30년 간 해낸 걸 평가하며

look what we've done over the last 30 years.

같은 이야기를 하게 되겠죠.

Yet we know this progress may not last forever.

하지만 이 발전이 영원하진 않을 것입니다.

In fact, the party's kind of winding down.

사실, 이제 파티가 끝나는 시간이 가까워지고 있어요.

마치 이번이 마지막 건배인 것처럼 말이죠.

It's like "last call for alcohol," right?

If you look under the covers,

이면을 들여다 보면

속도나 성능 측면에서 보자면

by many metrics like speed and performance,

the progress has already slowed to a halt.

발전은 이미 느려져서 멈추기 직전입니다.

So if we want to keep this party going,

그래서 이 파티가 계속되길 원한다면

we have to do what we've always been able to do,

우리가 할 수 있는 일을 해야 하는데

and that is to innovate.

그게 바로 혁신이라는 것입니다.

So our group's role and our group's mission

우리 연구진의 역할과 임무는

is to innovate by employing carbon nanotubes,

탄소 나노튜브를 이용해서 혁신하는 것이죠.

because we think that they can provide a path to continue this pace.

그것이 기술발전의 속도를 계속해서 유지해 줄 거라고 믿기 때문입니다.

They are just like they sound.

탄소 나노튜브는 말 그대로

They're tiny, hollow tubes of carbon atoms,

탄소 원자로 이루어진 속이 빈, 작은 튜브입니다.

and their nanoscale size, that small size,

이 나노 단위의 작은 크기로 인해

gives rise to these just outstanding electronic properties.

놀라운 전자적 특성이 일어납니다.

And the science tells us if we could employ them in computing,

이 특성을 컴퓨터 개발에 적용하면

성능을 10배까지 향상시킬 수 있죠.

we could see up to a ten times improvement in performance.

It's like skipping through several technology generations in just one step.

몇 세대에 걸쳐 일어날 기술 발전을 한번에 건너뛰는 것과 같습니다.

So there we have it.

이제 보세요.

우리에겐 아주 중요한 문제가 있고

We have this really important problem

그걸 해결할 수 있는 아주 이상적인 방법도 있죠.

and we have what is basically the ideal solution.

The science is screaming at us,

과학은 우리에게 이렇게 외칩니다.

"This is what you should be doing to solve your problem."

"문제를 해결하려면 이 방법뿐이야."라고 말이죠.

So, all right, let's get started,

좋아요, 시작해봅시다.

해보자고요.

let's do this.

앞서 말한 '양날의 검'으로 다시 돌아가볼까요.

But you just run right back into that double-edged sword.

그 "이상적인 해결법"은 우리가 다룰 수 없는 물질을 의미합니다.

This "ideal solution" contains a material that's impossible to work with.

I'd have to arrange billions of them just to make one single computer chip.

컴퓨터 칩 하나를 만들려면 그 물질을 수십억 개를 배열해야만 했죠.

아주 어려운 일이었고 끝이 보이지 않는 듯 했습니다.

It's that same conundrum, it's like this undying problem.

At this point, we said, "Let's just stop.

그래서 이쯤에서 멈추자고 했죠.

Let's not go down that same road.

똑같은 짓을 계속할 게 아니라

Let's just figure out what's missing.

우리가 놓친 것이 무엇인지 찾아보자고 했습니다.

What are we not dealing with?

우리가 간과한 것이 무엇인지

What are we not doing that needs to be done?"

어떤 중요한 것을 놓친 건 아닌지 생각했죠.

It's like in "The Godfather," right?

영화 "대부"의 한 장면 같죠?

When Fredo betrays his brother Michael,

영화에서 프레도가 동생 마이클을 배신했을 때

we all know what needs to be done.

그 다음으로 그가 했어야 할 일을 우리는 알고 있죠.

Fredo's got to go.

프레도는 떠났어야 했어요.

(Laughter)

(웃음)

But Michael -- he puts it off.

그러나 마이클은 보복을 나중으로 미뤘습니다.

Fine, I get it.

좋아요.

Their mother's still alive, it would make her upset.

어머니가 살아 계셨기 때문에 어머니를 생각해서 그랬던 거죠.

We just said,

우리는 물었습니다.

"What's the Fredo in our problem?"

"우리 문제에서 프레도는 무엇일까?"

"생각지 못한 게 무엇일까?"

What are we not dealing with?

What are we not doing,

"우리가 놓친 것 중에

성공을 위해 필요한 것은 무엇일까?"

but needs to be done to make this a success?"

And the answer is that the statue has to build itself.

그 대답은 조각상은 스스로 만들어져야 한다는 것이었습니다.

We have to find a way, somehow,

어떻게든 방법을 찾아내야 했죠.

to compel, to convince billions of these particles

그 수십억개의 입자들을 어르고 달래서

to assemble themselves into the technology.

스스로 뭉쳐서 기술로 완성될 수 있도록 말이죠.

We can't do it for them. They have to do it for themselves.

우리가 그렇게 만들 수는 없고 입자 스스로 만들어내야 합니다.

And it's the hard way, and this is not trivial,

아주 어렵고 중요한 일이죠.

but in this case, it's the only way.

하지만 그것이 유일한 방법입니다.

Now, as it turns out, this is not that alien of a problem.

이제와서 결과를 놓고 보면 말도 안되는 문제는 아니에요.

We just don't build anything this way.

우리는 뭔가 그렇게 만들지는 않죠.

People don't build anything this way.

그렇게 스스로 만들어지도록 하는 것은 하나도 없습니다.

But if you look around -- and there's examples everywhere --

그런데 주위를 둘러보면 사방에 그렇게 만들어진 게 있죠.

Mother Nature builds everything this way.

대자연은 모든 것이 스스로 창조되게끔 합니다.

Everything is built from the bottom up.

모든 것이 새롭게 생겨납니다.

You can go to the beach,

해변에 가보면

you'll find these simple organisms that use proteins --

이런 단순한 유기체들이 단백질을 이용해서

basically molecules --

기본적으로는 단백질 분자로

바닷속에서 고른 모래의 형상을 본떠서

to template what is essentially sand,

just plucking it from the sea

and building these extraordinary architectures with extreme diversity.

정말 다양하고 독특한 형태를 만들어냅니다.

And nature's not crude like us, just hacking away.

그리고 자연은 인간처럼 대충하지 않고 아주 정교합니다.

She's elegant and smart,

자연은 우아하고 영리해서

building with what's available, molecule by molecule,

분자 하나하나를 이용해서

아주 복잡한 구조를 만들어내죠.

making structures with a complexity

and a diversity that we can't even approach.

그리고 인간이 범접할 수 없을 정도의 다양성을 가집니다.

And she's already at the nano.

자연은 이미 나노 단위로 일하고 있습니다.

수억 년 동안이나 그렇게 해왔죠.

She's been there for hundreds of millions of years.

We're the ones that are late to the party.

오히려 우리가 늦은 것입니다.

그래서 우린 자연이 일하는 방식을 그대로 따라 하기로 했죠.

So we decided that we're going to use the same tool that nature uses,

and that's chemistry.

바로 화학입니다.

화학을 놓친 거였어요.

Chemistry is the missing tool.

And chemistry works in this case

화학이 효과적인 이유는

because these nanoscale objects are about the same size as molecules,

나노 단위의 물질은 분자와 거의 같은 크기이기 때문입니다.

so we can use them to steer these objects around,

그것들을 조종하기 위해서

화학을 도구로 사용할 수 있습니다.

much like a tool.

That's exactly what we've done in our lab.

그게 저희 연구실의 성과였습니다.

We've developed chemistry that goes into the pile of dust,

먼지 구덩이 속을 볼 수 있는 화학적 도구를 개발한 것이죠.

나노 입자들로부터

into the pile of nanoparticles,

and pulls out exactly the ones we need.

우리가 원하는 것을 정확히 끄집어 낼 수 있었습니다.

Then we can use chemistry to arrange literally billions of these particles

화학을 이용해서 말 그대로 수십억 개의 나노 입자를 배열하고

into the pattern we need to build circuits.

회로를 구성하기 위한 패턴을 만들 수 있습니다.

And because we can do that,

그것이 가능해진 덕분에

we can build circuits that are many times faster

과거에 나노 물질을 다룰 때보다

than what anyone's been able to make using nanomaterials before.

몇 배 더 빠른 회로를 구성할 수 있게 되었습니다.

Chemistry's the missing tool,

우리가 놓쳤던 화학이란 도구는

and every day our tool gets sharper and gets more precise.

날이 갈수록 정교하고 정확해지고 있습니다.

And eventually --

그리고 결국에는

and we hope this is within a handful of years --

바라건대 수 년 내에

we can deliver on one of those original promises.

처음 약속했던 결과를 내놓을 수 있을 거라 기대합니다.

Now, computing is just one example.

이제 컴퓨터는 단지 하나의 사례에 불과합니다.

It's the one that I'm interested in, that my group is really invested in,

제가 관심을 갖고, 저희 팀이 연구하고 있는 것들 중 하나죠.

but there are others in renewable energy, in medicine,

다른 분야도 있습니다. 재생 에너지, 의학

in structural materials,

신소재

이들 과학 분야에 나노 기술이 접목되어야 합니다.

where the science is going to tell you to move towards the nano.

모두 가장 많은 잇점을 얻을 수 있는 분야입니다.

That's where the biggest benefit is.

But if we're going to do that,

그런데 그러기 위해서는

the scientists of today and tomorrow are going to need new tools --

현재와 미래의 과학자들에게는 새로운 도구가 필요할 것입니다.

tools just like the ones I described.

제가 설명한 그런 도구들 말이죠.

And they will need chemistry. That's the point.

그리고 화학도 필요할 거예요. 그게 핵심이죠.

The beauty of science is that once you develop these new tools,

과학이 아름다운 이유는 일단 새로운 도구를 개발해내면

they're out there.

세상에 공개됩니다.

They're out there forever,

영원히 공개되죠.

and anyone anywhere can pick them up and use them,

그래서 어디서든 누구나 그걸 골라서 쓸 수 있고

and help to deliver on the promise of nanotechnology.

나노기술의 목표 실현에 도움을 줄 수 있습니다.

Thank you so much for your time. I appreciate it.

경청해 주셔서 고맙습니다.

(박수)

(Applause)