2017 과학기술연감

하천의 수리･수문학적 변화에 따른 조류 예측 정확도 향상을 위해 식물플랑크톤 기능별 그룹(Phytoplankton Functional Group)에 따라 분류된 개체수 자료를 기반으로 조류 천이 모의 기법을 새롭게 제안하였고, 4대강 수계 주요 구간에 대한 3차원 수질예측시스템을 고도화하는 연구를 수행하였다. 오염총량제도 추진과정에서 야기된 일부 단위유역의 수질 측정지점의 문제점을 분석하고 개선방안을 마련하였다. 총량관리 목표수질 달성을 위한 오염물질 삭감에 있어 현재의 경제적･기술적 수준을 고려한 최대 삭감 가능성을 평가하고, 실현 가능한 삭감기준을 제시하여 이행당사자가 공감하고 예측 가능한 유역관리가 될 수 있도록 삭감수단별 최적 관리 수준을 마련하였다. 산업폐수 배출허용 기준 관련 연구의 일환으로 82개 폐수배출 시설(업종)별로 산업폐수를 통해 실제 배출하고 있거나 배출가능성이 있는 수질오염 물질의 종류와 농도 등을 파악하여 ‘산업폐수 업종별 수질오염물질 배출목록’을 작성하였다. 더불어 산업폐수 생태독성 관리제도의 개선을 위해 생태독성 기준을 적용받지 않는 47개 업종과 간접방류 시설의 생태독성 기준 적용 확대에 관한 연구도 추진하였다. 물 확보 기술로서 잔존 해수를 이용한 해수담수화 에너지 저감기술을 개발하였다. 해수담수화 기술 중 역삼투화 방식은 세계 해수담수화 플랜트의 80~90%에 적용되고 있는 기술이지만, 높은 역삼투압을 만들기 위해 많은 전력이 소모되고 농축 해수가 발생하는 단점이 있다. 국내 연구진은 하수처리수(민물)와 농축 해수의 염도차에 의해 발생하는 에너지를 회수하고 이를 이용하여 전기를 생산하는 기술을 세계 최초로 개발하고, 개발된 기술을 바탕으로 물과 전기를 동시에 생산하는 해수담수화 및 발전 플랜트(부산환경공단 남부사업소 내)를 건설하였다. 개발된 기술은 기존 해수담수화 시설 대비 전력비의 25%의 절감이 가능하다. 물 이용효율을 최적화하는 기술로서 스마트워터그리드 기술을 개발하고 기술 검증용 Demo Plant를 구축하였다. 스마트워터그리드는 물 부족 문제를 해결하기 위한 기술로서, ICT를 활용하여 물수요 분석･예측하고 대응하는 물 관리 기술이다. 스마트워터그리드 연구진은 스마트 수도계량기, 원격검침인프라(AMI), 이동식 물 생산설비 기술을 개발하고, 적용 기술의 종류와 운용 시나리오 별로 3 곳(서해5도 대청도, 영종도 운북지역, 인천국제 공항)에 실규모의 스마트워터그리드 기술 검증용 Demo Plant를 구축하였다. 지구과학 분야는 2016년도 경주지진 및 2017년도 포항지진 여파와 신기후변화협약 등에 따른 기술 수요가 크게 증가하였다. 이에 동북아 및 한반도 중심의 지구시스템이라는 통합적 관점에서 ICT 신기술과 융합하여 자연재해 및 인위재해 등을 규명하고 이를 저감 또는, 예측할 수 있는 기술력을 확보하여야 할 것이다. 아울러, 탄소순환(Carbon Cycle), 물순환(Water Cycle), 미세먼지순환(Dust Cycle) 관점의 지권･수권･기권 융복합연구도 활발히 이뤄져야 할 것이다. 권역별로는 지권의 경우, 전 지구 통합관점 하의 암석권의 역할 관련 거시적인 기초연구, 한반도 지각형성과 지구조, 광물광상성인 연구, 자연재해인 지진･화산 등 암석권의 심부구조 및 지질･지구물리학적 특성 등의 연구가 필요하고, 수권의 경우, 지진해일과 같은 자연재해와 녹조 등 수중생태계 파괴에 대한 권역 간 상호작용 연구 등이 필요하며, 기권의 경우, 극한기후(폭설, 폭염, 집중호우, 가뭄 등)에 대한 과학적 이해 및 기후예측 모델링 및 예측시스템 연구 등이 필요할 것이다. 문화기술(CT, Culture Technology, 이하 ‘CT’)이란 영화･방송･게임･애니메이션･공연･전시 등 문화콘텐츠산업 전반의 창작･기획･제작･표현･유통･서비스를 통한 문화상품의 제작에 사용되는 기법이나 기술들을 통칭한다. 문화콘텐츠산업은 상품, 서비스, 매체로 구성되어 제조업과 서비스업이 동시에 존재하는 특징을 가지며, 창조적 요소가 매우 중요하기 때문에 제작･표현에 비중을 둔 ICT 기술뿐 아니라, 창작 및 문화향유를 촉진하기 위한 기획, 소비 등 문화콘텐츠 전 단계를 포괄하는 기술 이 문화기술(CT)이다. 이처럼 문화기술(CT)은 콘텐츠 장르별 고유특성(제작환경, 시연방식 등)을 반영하여 다양하게 응용되고, 장르별 특화기술과 인간중심의 가치를 실현하기 위해 인문사회･과학적 측면의 연구개발 요소 모두를 필요로 하는 특성을 가지고 있다. 4차 산업혁명 시대를 선도하고 주도적으로 새로운 미래 사회를 디자인해 나가기 위해서는 연구개발을 통한 혁신 성장이 그 어느 때보다 중요한 시기이다. 이를 위해서는 ‘무엇’을 ‘어떻게’ 구현해 나갈 것인지에 대한 통찰 및 아이디어 발굴이 체계적으로 이루어져야 할 필요가 있다. 특히, 사회의 복잡성이 날로 증가함에 따라 발생되는 다양한 문제를 해결하기 위해서는 이종 분야 간 협력하고 공동의 해결방안을 모색하는 융합적 해결 방법론의 도출이 시급하다. 따라서 다양한 연구자 간 교류할 수 있는 소통의 장을 마련하고, 이를 기초로 문제 해결 방안을 도출할 수 있는 플랫폼 구축이 선결 과제이다. 이에 대한 지원을 위해 상시 이슈 발굴 플랫폼을 구축하여 과학기술･인문사회 전문가뿐만 아니라 일반 국민들로부터도 사회･경제문제 발굴로부터 문제 해결 방안에 이르기까지 다양한 아이디어를 수렴하기 위한 창구로 상시 이슈 발굴 융합 아이디어 플랫폼을 온라인상으로 구축하여 운영 중에 있다. 발굴된 아이디어의 활용은 제안된 아이디어에 대한 시급성, 파급성, 융합성 등을 기준으로 전문가 평가를 통해 우선순위를 도출한 후, 순위에 따라 상세한 기획연구를 추진함으로써 구체적인 실행방안을 구체화시키는 방법으로 추진 중에 있다. 급격한 고령화로 인한 의료비 증가로 건강보험 재정 고갈이 현안으로 대두되고 있으므로 기존 진단･치료 중심이던 보건의료 연구개발 패러다임을 예방･관리 중심으로 전환할 필요가 있다. 따라서 헬스케어 기술개발 및 보건의료 빅데이터를 활용한 정밀의료 기반 구축을 지원하여 예방･관리 중심의 의료시스템 구현을 촉진하고, 고령화 관련 큰 현안인 치매에 대응하기 위한 뇌기능 이해, 뇌지도 구축, 뇌신경생물학, 두뇌-기계 인터페이스(BMI, Brain Machine Interface) 등의 기초･원천연구와 치매 예방･진단･치료･돌봄 기술에 대한 실용화 연구를 병행하여 지속적으로 지원할 필요가 있다. 또한, 보건･의료안전망 사전 구축을 위한 연구개발을 확대하여 해외 유입 신･변종 감염병, 항생제 내성균 등에 대한 범부처 지원체계 구축 및 대응 역량 강화 연구를 지속적으로 지원할 계획이다. 농림수산식품 분야는 논문･특허 건수 증가, 세계 최고 기술 보유국 대비 기술수준 향상, 스마트팜 도입 등의 성과를 창출하여 농업 생산성이 향상되고 연 매출액 1억 원을 상회하는 농가 비중이 증가하는 긍정적인 효과를 얻고 있다. 다만, 부처와 기관, 민간과 공공의 역할 분담으로 중복성 최소화 및 상호연계를 통한 시너지 효과 창출 노력이 필요하다. 문화재의 보존은 현재 상태를 파악하는 조사에서부터 시작한다. 유물을 구성하는 재질을 파악하고 고대인의 제작기술을 확인하는 것은 90년대 이후 X-선, 적외선, 자외선 등 빛의 원리를 이용한 장비를 이용하여 시작되었다. 앞서 언급한 바와 같이 X-선 투과분석을 통해서는 유물의 형상 및 내부구조를 파악할 수 있으며 적외선을 이용해서는 미술품의 밑그림을 확인할 수 있다. 자외선은 미술품의 수리부분 확인에 사용된다. 빛의 원리를 이용한 분석은 비파괴 분석으로, 특히, X-선 투과분석은 필수적인 기본 조사이다. 최근에는 X-선 필름을 사용하지 않고 화상을 디지털화하여 IP(Imaging Plate)에 Laser Beam을 주사하여 받은 아날로그 화상정보를 디지털화하는 CR(Computed Radiography)를 선호하고 있다. 테라헤르 츠(THz)파는 X선보다 투과력이 좋고 인체에 무해하여 국제공항의 검색대에서 활용하고 있는 것으로 최근에는 문화재의 보존처리 및 복원과정에서 원형이 손상된 미술품의 복원에 활용되고 있다.