2017 과학기술연감

지난 10년간 융합연구가 과학기술 분야에서의 융합의 확대를 목표로 진행되어 왔다면, 최근의 정책 방향은 기술 간 협력만으로는 해결하지 못하는 대형･복잡화된 문제를 해결하기 위한 방안으로 시도되고 있다. 과거 기술혁신을 통한 경제 성장이 연구개발의 목표였던 시대에서 이제는 다양한 사회문제 해결과 삶의 질 향상 등으로 연구개발의 역할이 확대되면서 단지 기술적 우위만으로는 4차 산업혁명 시대를 주도하기 어렵다. 따라서 미래사회 변화, 시장･공공 수요 예측, 제도 개선, 소비자의 수용성 확대 등을 위하여 기술 간 융합의 확대와 더불어 인문사회, 문화예술 등 타 분야와 협력하고 융합하는 접근이 어느 때보다 필요한 시기이다. 미국, 영국 등 선진국에서는 이미 기술 중심 융합에서 벗어나 인문사회･문화예술 융합의 역할에 주목하여 융합연구에 대한 지원 범위를 확대하고 있다. 또한, 글로벌 기업 역시 단기적인 이윤 창출에서 벗어나 장기적 생존 전략으로서 인문사회 통찰을 기반으로 한 제품･서비스를 확대 중이다. ‘융합’은 미래사회를 선도하는 다양한 혁신 활동의 기저에 흐르는 정신이며 철학으로, 정부는 지난 10년 간 두 차례 기본계획을 수립하고 다양한 융합연구개발 사업을 지원하는 등 국가 융합기술 발전을 위해 노력해왔다. 그러나 융합은 특정 기술이나 사업이라기보다는 연구 활동의 전반에서 도전성과 창의성을 이끌어내는 원동력이기 때문에 현장의 수요를 기반으로 체감할 수 있는 융합의 문화 확산이 필요하다. 또한, 연구개발 전반에 융합이 자발적으로 확산되고, 소통과 협업을 할 줄 아는 우수 인재가 양성되기 위해서는 기업, 대학, 출연(연) 어느 한 곳의 노력만으로는 어려우며 교육, 연구, 정책 간의 시너지 창출이 무엇보다 중요하다. 정부는 2018년에 범부처 합동으로 「제3차 융합연구개발 활성화 기본계획(2018~2027)」을 수립할 계획이며, 다양한 미래 융합선도 프로젝트를 추진할 계획이다. 이를 통해 도전적․창의적 융합연구개발이 확산되고, 협업과 소통을 할 줄 아는 창의적 융합인재가 양성되어 앞으로는 융합의 문화가 활성화되기를 기대한다. 소재산업의 경쟁력이 단일 성능의 소재에서 융복합화, 유비쿼터스화에 따른 새로운 성능이나 여러 가지 성능을 동시에 보유한 소재로 패러다임이 변화하고 있다. 특히, 변화의 속도가 유례없이 빠르고 변화의 범위와 깊이가 전례없는 제4차 산업혁명을 주도할 신소재 발굴 및 개발을 통한 능동적인 대응이 필요한 시점이다. 신소재는 4차 산업혁명을 구동하는 출발점이자 근본적인 토양 역할을 하고 있지만 기존 소재 개발 방식으로는 다양한 시스템의 요구를 반영하기에는 한계가 있다. 즉, 시스템 요구를 반영할 수 있는 특성을 보유하여야 하며, 최대한 빠른 시간내의 소재 개발, 제조공정의 혁신, 창의적인 아이디어, 기술 융합이 필수적이다. 2017년은 4차 산업혁명에 대한 준비를 마련하였으며, 이와 관련한 미래소재, 기능소재, 구조 금속소재, 세라믹소재 및 복합소재에 대한 연구개발동향에 대하여 소개하고자 한다. 미래소재는 과학기술정보통신부에서 추진하고 있는 “미래소재 디스커버리 사업”을 통하여 소재분야의 창의적 아이디어와 ICT 기반 소재설계기술을 융합하여 개발을 추진하고 있다. 미래소재는 4차 산업혁명에 활용 가능하도록 소재를 최대한 빠른 시간 내에 개발하는 연구 방법론과 새로운 기능을 가지고 있는 새로운 소재설계기술을 개발하고 있다. 2017년에는 생체 트랜스덕션 기반 역공학적 설계를 통한 카보-올가닉 에너지 소재, 생체모방형 d-오비탈 매니폴드 반응 제어소재, DNA 나노구조체 기반 결빙제어 소재, 동적 변환 파지 메타물질을 이용한 생체적합 시각 증진용 소재, 나노메탈러지를 통한 복합차원 구조와 다중상이 프로그래밍된 금속화합물/탄소 소재, 멤커패시터 아키텍쳐 구현을 위한 다중 정전용량 소재를 선정하였다. 금속 3D 프린팅소재 관련 최근 기술은 항공, 발전 분야의 여러 가지 assembly 부품의 일체화설계에 따른 정밀 부품용 전용 신조성 소재 개발 연구와 기존 주조소재의 조성최적화 tuning소재 개발에 대한 연구가 증가하고 있으며 자동차, 가전 등 부품에 대한 대량 생산 적용 가능성을 검토하는 단계이다. 2017년 현재 GE사는 소재-장비-부품의 일련기술 개발 체계를 구축 완료하여 후발주자와 격차를 늘리고 3D 프린팅 기술 독점체제를 구축하였으며 다른 선진사들 역시 소재-장비-공정-후처리 관련 3D 프린팅 통합 솔루션 기술 개발을 추진 중에 있다. 3D 프린팅 맞춤형 전용 소재 개발은 물론 부품개발 통합 솔루션 개발을 위한 기반 마련이 절실히 요구되는 시점이다. 2017년 삼성디스플레이에서 스트레처블 OLED 디스플레이 시제품을 처음으로 선보인 것을 필두로 향후 유연 정보전자소자는 플렉서블(휘어지는) 수준을 뛰어넘어 두 방향 이상으로 변형이 가능한 스트레쳐블 형태의 착용형(웨어러블) 모바일 기기나 사물인터넷(IoT), 차량용 디스플레이 등에 적용이 될 것으로 기대된다. 2017년에는 국가 R&D 주요 이슈였던 ‘4차 산업혁명과 미래 소재 기술’ 아젠다에 대응하기 위한 “철강소재 및 공정 기술 혁신”이 주된 화두였다. 국내 대표 철강사인 POSCO의 경우, “기가스틸”과 “스마트 팩토리”를 4차 산업혁명 대응 혁신 소재 및 공정기술로 제안하였고, 현대제철에서도 인공지능(AI)을 활용한 자동차용 강재의 재료 및 공정 설계 기술에 대한 R&D 전략을 수립하였다. 특히, 2017년 발생한 경주 및 포항 지진 후 내지진용 강재 개발에 대한 요구가 급증하여, 향후 개발 강재의 규격화 및 적용이 가속화될 전망이고, 내진설계를 위한 건축용 강재 개발도 주요한 이슈로 부각되었다. 알루미늄 소재의 경우, 각종 연비규제 및 이산화탄소 배출규제의 강화로 친환경 경량 차체의 적용이 확대되고 있다. 자동차 차체 경량화를 위한 알루미늄 신합금 개발을 위하여 고유 합금/공정을 보유하고자 하는 노력과 기술 개발이 추진되고 있다. 2017년 상반기에는 전자기교반 및 초음파와 같은 신기술 도입을 통하여 항복강도 500MPa이상급 고강도 알루미늄 주조재 개발을 위한 전략적 핵심소재연구 및 폭 1200mm인 열간압연 후판 생산을 위한 공장 가동이 시작되었다. 4차 산업혁명에 대응하기 위한 미래형 철강신소재 및 인공지능(AI) 활용 공정기술 혁신에 대한 연구가 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 차세대 발전플랜트용 내환경 내열강 핵심 소재 및 데이터베이스 구축, 해양/조선 산업 위기 극복을 위한 합금원소 저감형 스테인리스강 개발, 사용후 핵연료 저장 및 설비 시설용 철강재 개발, 글로벌 기술규제 대응 및 수입상위 부품/소재의 국산화 등을 위한 R&D 전략수립 등이 진행될 것으로 전망된다. 수송기기 경량화 수요가 증가하면서 자동차뿐만 아니라 철도차량, 선박 및 항공기에 대한 고강도 알루미늄 합금의 수요가 꾸준히 증가할 것으로 예상된다. 2017년부터 시작된 국가전략산업과 같이 수요기업 및 소재기업간의 연계형 기술개발을 통하여 기존 수입되는 자동차용 고강도 고성형성 알루미늄 합금 판재의 국산화 뿐만아니라 고품질화를 통하여 국내 수송기기 산업의 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 예상된다. 배출가스 저감과 연비 향상에 대한 사회적 요구가 한층 강화됨에 따라 차체 경량화가 보다 가속화될 것으로 예측되며, 이에 따라 마그네슘 합금의 적용분야 및 사용량이 지속적으로 증가할 것으로 예측된다.