2017 과학기술연감

고토크, 고출력 전동기 설계, 제작, 평가 기술을 바탕으로한 로봇용 스마트 액추에이터 기술을 개발했다. 토크 밀도, 출력 밀도 등에서 최고 수준이다. 전동기/감속기/제어기 일체형 3축 스마트 액추에이터 설계/구동성능 평가 기술 확보로 3축 액추에이터 위치 및 반복 정밀도에서 50마이크로미터(um)를 달성했다. 특수전원장치 기술인 솔리드 스테이트 모듈레이터(Solid State Modulator) 능동드룹제어 기술도 확보됐다. 낮은 펄스 전압 드룹은 레이더, 전자가속기 등 장펄스 응용분야에서 중요한 요구사양이다. 고전압 전원 직렬 구동 및 고정밀 전원설계의 기술적 어려움 극복한 국내 최초 개발 성과다. 개발된 엘리베이터용 선형전동기는 선형전동기로 추진하는 엘리베이터 기술로 승강로에 다수의 차량을 순환식으로 운전하여 빌딩내 이동성을 획기적으로 개선할 수 있다. 도시화와 고층화로 인해 빌딩 내에서 수송성 향상에 필요한 기술이다. 양성자가속기는 물질의 구조와 특성을 변형하여 신소재, 신물질, 유전자원, 동위원소 개발 등 다양한 분야에 활용하는 가속장치이다. 우리는 21세기 새로운 원천기술 및 국가 미래 전략 과학기술 개발을 위해 2002년부터 2012년까지 총 사업비 3,143억 원(정부 1,836억 원, 경주시 1,182억 원, 민간 125억 원)을 투입하여 미국, 일본에 이어 세계 3번째로 대용량 선형 양성자가속기(100MeV, 20mA급)를 개발･구축하였다(경주 양성자가속기연구센터(한국원자력연구원 경주 분원)). 2017년에는 20MeV 빔라인 1기와 100MeV 빔라인 1기를 활용하여 총 511건(이용자 1,312명)의 연구를 지원하였으며, 추가적으로 구축한 동위원소생산용 빔라인(2015년)과 우주방사선환경연구용 빔라인(2017년)은 시운전을 거쳐, 2018년에부터는 이용자 서비스에 제공할 계획이다. 또한 양성자가속기 이용 연구개발 성과의 효과적인 산업적 활용을 지원하여 산업체 기술지원 73건, 기술실시계약 2건 등 연구성과 창출에 기여하고 있다. 한편 그간 방사광가속기는 정부가 구축･운영비의 대부분을 지원하고 있음에도 불구하고 사립대학인 포항공대가 소유･운영하고 있음에 대한 적절성 논란이 지속되어 왔다. 이에 2017년 2월, 단기적으로 가속기의 소유권을 국유재산으로 편입하고, 공모를 통해 전문기관에 운영을 위탁하는 방식의 「대형가속기운영체제 개선방안(포항가속기 중심)」이 국가과학기술심의회 운영위원회 심의를 거쳐 마련되었다. 이후 과학기술정보통신부-포항공대 간 기부채납 MOU 체결(2017.4.28.), 사학기본재산 처분 허가(교육부, 2017.5.30.), 포항공대 기부서 제출(2017.9.6.), 방사광가속기 국유재산 편입이 확정(2017.9.18.)되었다. 이에 따라, 국유재산인 방사광가속기 운영을 위하여 주관연구기관 공모(2017.9.18.~10.23.)를 추진하였으며, 관련 전문가 및 이용자 등으로 구성된 선정심사위원회 평가 및 방사광가속기운영위원회의 심의를 거쳐 포항공대가 향후 5년간 가속기 운영을 주관할 운영기관으로 확정되었다. 기능성 촉매 기반의 급속충전전지용 흑연 음극 신소재를 개발했다. 급속충전 시 리튬 석출 현상 억제와 수명 연장이 가능하다. 80% 충전량 기준 7~10분이 소요되며, 기존 ‘갤럭시 7’ 에 적용된 리튬이온전지 대비 성능 손실 없이 3배의 충전 속도를 확보할 수 있다(15분 이내 충전 완료) 이산화탄소 절감 대책과 초고령화 사회의 교통약자를 위한 대책으로 전기구동 대중교통차량 개발이 필요하다. 이와 관련 한국전기연구원과 철도기술연구원이 협력해 전기구동 소형 무인자동궤도 운행차량(PRT, Personal Rapid Transit)용 고에너지 하이브리드 커패시터를 개발했다. 스마트 윈도우용 투명 봉지공정(encapsulation) 절연소재 개발 및 스마트 윈도우 요구물성 부합기술도 개발됐다. 습식공정이 가능하며, 내화학성(스마트윈도우 내구성)에서 독보적 우위를 나타낸다. 전기･전자소자 제작용 잉크기반 첨단 3D 프린터 기술을 개발했다. 산화철, 그래핀은 복합체의 3차원 마이크로 구조물 제작이 가능한 잉크 기술과 기능성 잉크 상용화 기술, 노즐 제조 기술을 개발하는 한편, 3D 프린터 시스템 디자인과 최적화 기술을 확보해 유관 기업에 기술이전 했다. 세계 로봇시장 규모는 2015년 179억 달러였으며 이중 산업용 로봇은 118억 달러로 전체 로봇시장의 62%를 차지하며 전년대비 9% 성장하였다. 전문 및 개인 서비스 로봇시장은 각 46억 달러, 22억 달러로 전체 로봇시장의 25.7%와 12.3%를 차지하며 전년 대비 각 14% 및 4% 성장하였다. 산업용 로봇 분야에서는 중국이 2013년 세계에서 가장 큰 시장으로 부상한 이후 이 추세를 꾸준히 유지할 것으로 예상되며, 사람과 같은 공간에서 작업이 가능한 협동로봇이 2017년에 가장 많은 주목을 받았다. 서비스 로봇 분야에서는 의료, 필드/가정용, 국방/엔터테인먼트, 물류로봇 등의 순으로 시장을 형성하고 있으며, 물류로봇이 가장 높은 시장 성장세를 보였다. 2017년에 국내에선 협동로봇, 의료･재활로봇, 물류로봇, 소셜로봇 등이 핵심기술을 바탕으로 대기업 및 중소기업에 의해 다수의 로봇 제품이 개발되었고 상용화를 위한 가시적인 성과들을 보인 한 해였다. 또한, 인공지능(AI) 기술과 로봇기술의 융합 및 전문로봇 기업의 인수합병이 큰 이슈로 부상하였다. 2017년 가장 큰 이슈 중 하나는 대기업의 협동로봇 시장 진출이다. 2017년 3월 한화테크윈은 협동로봇 ‘HCR-5’를 출시하며 로봇시장 진출을 선언하였다. 한화테크윈은 ‘HCR-3’, ‘HCR-12’ 모델도 출시하여 제품을 다양화할 계획으로 이들 제품을 통해 가벼운 전자장비의 조립부터 크고 무거운 자동차 부품의 금속가공 공정까지 다룰 수 있다. 두산로보틱스도 2017년 9월 ‘로보월드 2017’에서 자체 기술로 개발한 협동로봇 4개 모델(M0609, M1509, M1013, M0617)을 공개했다. 이들 로봇은 비전문가도 로봇을 쉽게 설치하고 프로그래밍할 수 있도록 개발되어, ‘레드닷 디자인 어워드’에서 ‘Interface & User Experience 부문’ 상을 수상하였다. 두산로보틱스는 수원에 연간 최대 21,000대의 로봇 생산이 가능한 공장을 준공하고 2018년부터 제품 양산 체제를 갖출 예정이다. 협동로봇은 기존 산업용 로봇과 달리 안전펜스 없이도 사람과 같은 공간에서 안전하게 작업할 수 있는 로봇으로 연평균 68% 성장하여 2022년 세계시장 규모가 6조 원에 이를 전망이다. 크기/가격 등의 경쟁력으로 제조분야 뿐 아니라 다양한 서비스 분야로의 적용이 용이하다. 미국 인튜이티브서지컬사에서 개발된 '다빈치' 로봇의 독과점 체제로 외과･산부인과･비뇨기과 등 다양한 진료과에서 활용하고 있는 로봇 수술 분야에 2017년에는 국산 로봇 개발 및 상용화가 활발히 추진되었다. 미래컴퍼니는 담낭 절제술과 전립선 절제술 등에 사용될 수 있는 복강경 수술로봇 '레보아이 '(Revo-i)의 개발 및 임상시험을 마치고 2017년 8월에 식품의약품안전처로부터 국내 판매 허가를 받았다. 레보아이는 기존 복강경 수술에 로봇 기술을 적용함으로써 의료진이 수술 부위를 미세하게 절개한 후 수술용 카메라와 로봇 팔을 삽입해 3차원 영상을 보며 시술하는 방식으로 작동한다. 2016년 12월 국내 최초로 식품의약품안전처로부터 뇌수술용 의료로봇 ‘제노가이드’에 대한 제조허가를 획득한 고영테크놀러지는 2018년 중반까지 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받을 계획이다. 고영테크놀러지의 뇌수술용 의료로봇은 수술침대에 부착 가능하게 소형화된 로봇 플랫폼과 3D 인체 스캔 센서, 수술 네비게이션 S/W로 구성되었으며, 수술 전 촬영한 컴퓨터 단층촬영(CT) 및 자기공명영상(MRI)을 기반으로 3D 센서기술과 로봇시스템을 이용해 실시간으로 환부와 수술도구 위치를 추적한다.