2017 과학기술연감

최근 트랜드 중 가장 주목할 만한 것은 우주기술과 4차 산업혁명의 결합이다. 4차 산업혁명은 초연결, 초지능, 대융합으로 특징되며, 사물인터넷(IoT)을 통해 방대한 빅데이터를 생성하고 인공지능이 빅데이터에 대한 해석(Deep Learning)을 토대로 적절한 판단과 자율제어를 수행함으로써 초지능적인 제품 생산과 서비스를 제공하는 것으로 정의할 수 있다. 빅데이터, 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 3D 프린팅, 로보틱스, 자율주행차량, 가상현실 등이 키워드인데 주요 선진국들은 항공기, 인공위성, 발사체 등에 대한 3D 프린터, 인공지능(AI) 등의 실용화를 목적으로 한 연구개발을 진행 중에 있다. 미국은 3D 프린팅 기술을 통해 GE사의 제트엔진의 연료분사노즐, Space X사의 로켓엔진 부품에 실제적용하고 있다. 유럽은 유럽우주청(ESA, European Space Agency)이 고품질, 저비용, 가볍고 복잡한 부품의 제조에 3D 프린터를 활용하고 있으며, 인공위성 안테나용 부품 등에 3D 프린터로 만든 부품을 적용하고 있다. 일본은 우주수송의 자율성 확보 및 국제경쟁력 확보를 목적으로 일본우주연구개발기관(JAXA, Japan Aerospace Exploration Agency)에서 신형 발사체(H3로켓)을 개발할 때 1단 엔진 제작을 3D 프린터로 적용할 것을 검토하고 있다. 또한, 소형위성 발사체인 Epsilon에 발사 전 점검을 자동화하는 인공지능을 탑재해 비용을 절검하고 있다. 이렇듯 우주분야는 이미 4차 산업혁명과 연결되어 있으며, 그 비중이 확대될 것으로 전망된다. 4차 산업혁명 외에, 최근 우주선진국들의 주요 관심사 중 하나는 달탐사이다. 달을 미개발된 무한한 잠재력의 영역으로 인식하고, 달에서의 주도권 상실을 방지하기 위해 달 탐사를 경쟁적으로 계획하고 있다. 미국은 트럼프행정부에서 최근 국가우주위원회(National Space Council)를 설치하였는데, 2017년 10월 제1차 회의에서 의장인 Mike Pence 부통령이 유인 달탐사 프로젝트 재추진을 천명한 바 있다. 유럽우주청(ESA, European Space Agency)은 Moon Village의 건설을 주창하고 있고, 인도, 중국, 일본, 러시아 등 나라들도 달탐사를 지속적으로 추진하는 계획을 갖고 있다. 2017년 정부의 우주개발 예산은 6,703억 원으로 2016년도의 7,278억 원에 비해 7.9% 감소하였다. 2012년을 기점으로 지난 5년간 가파른 상승추이를 보이던 국내 우주개발 예산은 올해 처음으로 마이너스 성장을 기록하여 다소 주춤하는 모양새다. 이는 사업주기에 따른 추세로 분석되는데, 세부 분야별로 살펴보면 발사체 분야에서는 한국형발사체 개발사업 관련 예산이 499억 원 감소했고, 위성체 분야는 다목적실용위성 6호 및 정지궤도복합위성 개발사업이 각각 398억 원, 579억 원씩 감소하였다. 반면 우주탐사 분야 는 515억 원의 예산이 증가했는데 이는 한국형 달 탐사 사업 1단계 관련 예산 500억 원이 반영된 결과로 보인다. 2017년의 성과를 보면, 위성분야는 현재 다목적실용위성 6호 및 7호를 비롯해 차세대중형 위성 개발사업 1단계 및 차세대소형위성 1호･2호 개발사업, 정지궤도복합위성 개발사업 등 다양한 임무를 지닌 위성들의 개발이 진행 중에 있다. 발사체분야는 2017년에는 한국형 시험발사체 체계모델(EM) 조립을 완료하고 수류시험에 착수하였고, 체계모델(QM) 조립을 통한 구조체, 제어탑재, 전자탑재, 열/공력 등에 관한 시험발사체 성능검증을 실시하고 있다. 향후 위성기반 광대역 인터넷시장이 확대될 것으로 전망된다. 이는 4차 산업혁명의 핵심인 빅데이터를 위해서는 지상통신으로 커버할 수 없는 범위(해상, 원격지 등)에 대해 저지연, 광 대역, 저비용의 데이터 서비스를 제공할 수 있어야 하는데 위성기반으로 이것이 가능하기 때문이다. (초)소형위성이 주로 활용될 것인데, 최대 5,000개에 달하는 위성으로 지구를 뒤덮는 대형 저궤도 위성군(Big LEO) 기반 인터넷 시스템이 2020년 출범될 것으로 예상된다. 위성기반 인터넷시장 확대 이외에, 3세대 우주정거장의 구축, 새로운 유인발사체, 궤도 서비스(in-orbit servicing) 등 새로운 우주활동이 본격화될 것으로 보인다. 이러한 변화의 배경에는 최근 진행 중인 기술혁신이 중요한 동력으로 작용하는데, OECD는 제조의 혁신(3D 프린팅 기술), 새로운 제조 프로세스 도입(발사체, 소형위성 제조 등에 타 산업의 품질관리 체제 도입 등), 우주기술(재사용 발사체, 전기추진, in-orbit servicing)을 기술혁신의 세 가지 큰 축으로 분석하고 있다. 이러한 새로운 기술혁신에 민간기업들이 매우 적극적이어서 우주시스템 제조 과정에 새로운 방식을 도입하고 우주기술 분야에 타 분야 기술을 활용하는 경향이 높아질 것이다. 해양플랜트 산업은 ‘셰일혁명’으로 촉발된 유가 하락과 글로벌 경기침체가 겹치면서 현재 시장이 침체기를 맞고 있다. 우리나라는 세계 1위의 조선 기술을 바탕으로 세계 해양플랜트 건조 시장에서 높은 수주량을 기록해왔지만 과도한 수주 경쟁 속에서 해양플랜트 건조 특성에 대한 이해 부족, 설계엔지니어링 시수(man-hour) 관리, 기자재 선정, 구매, 납품 관리, 생산시수 관리 등에 문제점이 노출되면서 적자를 발생시켰다. 2021년까지 유가가 60~70달러 수준으로 전망되고, 심해자원 개발 수요가 증가할 것으로 예상되고 있어 시추설비 분야의 회복세가 더딘 상황에도 불구하고, 생산설비 중심으로 2018년부터 회복세로 전환이 전망된다. 향후 7년간 시추설비인 드릴십은 연평균 4척, FPSO는 연평균 12척(신조/개조, FLNG 포함)이 발주될 것으로 전망되고, 2018년에는 14척 발주가 예상되며 그중 생산설비인 FPSO가 11기로 78.5%를 차지할 것으로 보인다. ‘대한민국 산업기술 비전’(2020)에 따라 시추선(Drillship), 부유식해상생산저장하역설비(FPSO), 부유식저장재기화설비(FSRU), 기타 해저생산플랜트(URF)를 핵심기술 분야로 선정하고, 2020년까지 장단기 기술개발을 추진하고 있다. 또한, ‘해양플랜트 산업원천기술로드맵’(2009-2018)에 따른 ‘창의산업핵심기술개발사업’을 통해 상부시스템 엔지니어링 기술개발을 대상 사업으로 선정하고, 심해시스템, 극저온, 고효율･안전 분야로 구분해 해양플랜트 관련 핵심 원천기술 개발이 진행 중이다. ‘시스템산업 미래성장동력사업’을 통해서는 심해자원 생산용 해양플랜트 시스템 및 핵심기자재 기술개발 사업이 추진되고 있다. 심해자원의 채굴, 분리･이송, 전처리 및 저장･하역이 가능한 친환경･지능형 해양플랜트 Total Solution 국산화를 통한 2020년 심해자원 생산용 해양플랜트 선도 국가 도약을 목표로 설정하고 3,000m급 친환경 심해 해양플랜트의 해저･해상 통합 엔지니어링, 핵심기자재, 설치 등의 기술개발을 추진하고 있다. 또한, 그간 취약점으로 지적되어 온 설계엔지니어링 기술 역량을 강화하기 위한 사업이 추진되고 있다. 2017년 3월 큐렉소는 현대중공업의 의료사업부문을 인수하였다. 인수를 통해 큐렉소는 현대중공업이 보유하고 있던 보행재활로봇 ‘모닝워크’, 이동보조로봇 ‘캐리봇’, CT영상기반 바늘삽입 중재시술 로봇 ‘로빈’을 인수하였다. 이중 보행재활로봇인 ‘모닝워크(Morning Walk)’는 뇌졸중 환자 등을 대상으로 1년 이상 운용하며 기술을 검증하여 탈부착 용이성, 안전성, 환자의 만족도, 치료의 효율성 면에서 뛰어난 점을 확인했다. 하반신 마비환자의 보행을 돕는 외골격형 착용 로봇 ‘워크온’을 개발하여 2016년 10월 스위스 취리히에서 열린 사이배슬론 대회에서 ‘엑소레이스’ 종목에 참가해 3위를 차지한 서강대학교 연구팀은 2017년 2월 두바이에서 열린 로봇 디자인 대회 ‘UAE 로보틱스 포 굿’에서 웨어러블 로봇 ‘엔젤렉스’(Angelegs)를 출품해 1,000여개 참가 로봇 중 3위에 입상했다. 이 연구팀은 뛰어난 기술력을 바탕으로 웨어러블 로봇 스타트업 ‘에스지 로보틱스(SG Robotics)’를 설립했으며, LG전자로부터 웨어러블 로봇 개발을 위한 기술협력과 투자를 받아 제품 상용화를 위한 연구를 진행하고 있다.