첨단 기술 및 소재 산업의 발전 현황과 국가적 지원 및 기술 혁신 전략 doc_id PCY_201808091030000601_5

또한, 제도적인 면에서는 2017년 9월 연구개발특구위원회에서 의결된 「연구소기업 육성 방안」을 통해 현행 20% 이상인 연구소기업 설립주체의 최소 설립지분율을 자본금 규모에 따라 차등 적용하여 중･대형 연구소기업의 설립을 도모하였다. 아울러, 공공연구기관의 범위에 R&D를 수행하는 공기업, 연구중심병원 등을 포함하는 등 연구소기업 전략적 확대를 추진하기 위하여 연구개발특구의 육성에 관한 특별법 시행령 개정안 마련 등 공공연구 성과가 활성화될 수 있는 체계를 마련하였다. 이러한 정부의 적극적인 지원 분위기 속에서, 2017년 한 해에만 400호･520호 연구소기업이 탄생하게 되었다. 신규 연구소기업 설립 외에도, 기존 연구소기업의 성장도 두드러져 공공연구성과 기반의 창업 열기를 더욱 뜨겁게 달구었다. 대표적인 사례로 한국전자통신연구원의 자회사인 에트리홀딩스(주)으로부터 ‘유비쿼터스 바이오 칩리더기 기술’을 출자 받아 2011년 설립된 제28호 연구소기업 수젠텍(주)이다. 나노박막 전사 기술은 유연전자소자 등에 적용할 수 있는 기술로 고성능 전자소자를 박막형태로 떼어내어(박리), 점착처리(adhesive treatment)된 유연한 모재 위에 옮김(전사)으로써, 고성능의 유연 전자제품을 제조하는 핵심기술이다. 나노박막 전사 기술은 전사 공정 중에 발생하는 박막 전자소자의 파손 및 주름을 제어하여, 유연하거나 신축성이 있는 전자제품을 대면적으로 제조할 수 있고, 롤 스탬프를 이용하여 접촉 역학을 정밀하게 제어하여 공정의 수율을 크게 향상시킬 수 있다. 한국기계연구원에서는 나노박막 전사 기술을 개발하여 단결정 실리콘 반도체 기술로 제조된 고용량･고신뢰성 메모리를 박막 형태로 유연 모재에 전사함으로써, 4GB 이상의 용량을 가지는 유연 메모리를 제작했으며, 단원자층 박막을 폭 400mm이상으로 롤투롤 방식으로 전사하여 투명 전극 및 그래핀기반 터치패널 제작 및 유연 디스플레이를 구현하는 연구가 시도되고 있다. 나노측정 기술이란 나노미터 수준의 특성길이를 가지는 구조물의 형상, 치수와 물성, 미세 구조 및 성분을 아주 높은 분해능과 정확도로 계측하고 분석하는 기술이다. 크게 형상 측정 기술과 기계적, 전자기적, 광학적 특성을 측정하는 기술 2가지로 구분할 수 있다. 측정 기술은 나노 기술의 기반 성격으로 나노공정을 통한 소자나 신뢰성 향상에 중요한 기술이라고 할 수 있다. 특히, 반도체 소자 등 마이크로-나노 구조물이 광범위하게 사용되는 최근 들어 물성 측정법의 중요성은 더욱 커지고 있다. 한국기계연구원 나노역학연구실은 10nm급 나노 측정 원천기술을 개발해 4건을 국제표준화함으로써 나노 측정 분야에서 우리나라가 국제표준을 주도할 수 있는 계기를 마련했다. 이를 통해 상용화 촉진 기반을 구축했으며 물에 떠다니는 소금쟁이의 원리를 착안해 나노박막의 물성을 정확히 측정할 수 있는 방법도 제시했다. 나노박막의 기계적물성 평가는 반도체, 디스플레이 등의 신뢰성을 예측하는데 중요함에도 쉽게 부서지는 문제점이 있어 시험이 어려웠으나, 소금쟁이와 같은 곤충이 물의 표면 위를 자유로이 떠다니는 원리에 착안하여 정확한 물성측정 방법을 고안해 낸 것이다. 나노구조체 제작 기술로는 X-선, 극자외선 및 전자빔을 이용한 나노리소그래피 기술(Nanolithography technology)이 있고, 반도체 공정에서 사용되는 광을 이용한 리소그래피 기술이 있다. 최근 대면적에서 나노구조체를 대량 제작하고자 하는 시도가 이루어지고 있으며, 대표적 기술이 나노임프린트(NIL, Nanoimprint lithography) 기술이다. NIL은 크게 열기반과 UV 기반 NIL로 나눌 수가 있다. 미국, 일본, 한국 등은 NIL 기술을 이용한 기능성 소자 개발과 NIL 장비 상용화를 위한 응용분야를 발굴하고 있다. 바이오유해물질인 신변종 바이러스 및 박테리아를 검출할 수 있는 소자를 제가하는 방법으로 최근 나노･마이크로 하이브리드구조체를 제작할 수 있는 리소그래피 기술로, 레이저를 이용하여 평면 및 곡면 위에 나노･마이크로 복합구조체를 제작하는 Spatial 리소그래피시스템 기술이 개발되고 있으며, 레이저의 특성에 따라 최소선폭 500nm 수준의 나노구조체를 곡면, 마이크로채널 내부 등에 구현함으로써 바이러스, 박테리아 등과 같은 바이오유해물질을 검출하는 나노-마이크로 플루이딕 소자 제작에 적용하고 있다. 소재 산업은 따라잡기(catch-up) 전략을 통해 외형적으로 성장했으나, 미래 산업 대응소재 핵심기술은 미흡하다는 평가이다. 우리나라 주력 산업의 성장과 함께 반도체, LCD 등 첨단 핵심소재는 대부분 일본에 의존하고 있어 대일 무역적자 폭이 확대되고 있다. 또한, 주요 경쟁국은 4차 산업혁명 대응을 위해 융･복합 및 첨단･고부가가치 소재･부품 개발에 국가 역 량을 결집하고 있는 상황이다. 이에 정부에서는 4차 산업혁명 관련 신산업 육성 및 주력 산업 고도화 뒷받침을 위해 「제4차 소재부품발전기본계획」을 수립(2016.10.)하여 시행하고 있으며, 미래 먹거리 산업의 핵심 제품군에 적용되는 대응소재 개발 지원, 소재의 융합화 추세에 대응하고 개발된 기술의 조기 상용화를 촉진하기 위해 수요 산업 관점에서의 소재-수요 산업 연계 투자 강화, 소재 산업 글로벌 경쟁력 강화 및 사업화로 원활히 이어지는 산업 생태계 조성을 위한 인프라 지원을 투자 방향으로 제시하였다. 아울러 사업추진의 효율화를 위해 4차 산업혁명 대응 기술의 효율적 지원을 위해 부처 간 적극적 소통 및 연계 협업을 유도하였고, 지역 R&D와의 연계 강화와 인프라의 효율적 활용을 통한 장비･인프라 구축 방지 등 투자 효율성 제고를 강조하였다. 마그네슘 소재의 경우, 2017년 세계 마그네슘 산업에서 가장 두드러진 특징은 중국이 독점하고 있는 원소재 시장의 다변화를 위해 미국, 캐나다 등에서 새로운 제련 공장이 건설 또는 가동되었고 유럽에서도 공장 가동이 확대되고 있다는 점이다. 또한 생체분해성 임플란트 및 스텐트, 생체분해성 온도센서, 약물전달용 매체 등 바이오 산업으로의 적용이 활발하게 진행되고 있으며 르노자동차에서 마그네슘을 적용한 초경량 자전거를 출시했다는 점도 주목할 점이다. 타이타늄 소재는 미국, 일본, 러시아, 중국 등 기술 선도국으로부터 대부분 수입하고 있으며, 자국 우선 공급 및 다량의 수요가 있는 국가에 우선 공급하는 정책에 의해 국내 업체들은 가격 및 납기지연 등의 문제로 구매에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이를 해결하기 위한 노력으로, 2013년부터 타이타늄을 13대 산업엔진 프로젝트의 하나로 선정하여 정부주도의 산업 생태계 구축을 진행하고 있으며, 2017년부터 향후 7년간 정부주도의 국가전략프로젝트 경량소재에서 항공용 Ti소재･부품의 상용화 연구가 진행되고 있다. 전세계는 지하자원량 감소와 지상자원량(도시광석) 증가로 자본중심에서 기술중심의 자원시장으로 패러다임이 변화하면서, 감소하는 지하자원 개발을 위한 고품질･저오염 탐사기술과 늘어나는 지상자원량 개발을 위한 고품위･저비용 순환자원 활용기술에 대한 요구가 급증하고 있다. 또한, 선진산업국가를 중심으로 개발 중인 스마트 자원탐사･개발 기술로 자원개발 가능지역이 심해, 오지, 극지로 확대되고 있다. 한편 기술혁신과 자동화가 바탕이 된 대량생산 기술의 보급 덕택에 셰일가스 상업생산은 중동･러시아 중심의 국제 석유･가스 공급구조를 재편시켰고, 셰일오일과 가스하이드레이트 등의 비전통 자원 생산기술에도 관심 또한 증대되었다. 최근에는 한걸음 더 나아가 빅데이터, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 로봇 등 이른바 4차 산업혁명 기반기술을 자원탐사･개발 관련 제반기술에 접목하여 개발･생산 비용은 최소화하고 효율성은 극대화하려는 노력이 기술선진국을 중심으로 활발하게 진행되고 있다.