◇ 반도체패키징 등 180개 기술 국제 공동개발…1.9조원 투입

반도체 패키징처럼 우리나라 주력 산업 가치사슬상 취약점이 되는 '초격차 급소 기술' 80개를 최대한 빨리 확보하기 위해 정부가 산업 연구개발(R&D)을 외국 기관에 개방한다.

또 희토류를 안 쓰는 전기차 모터용 영구자석, 인공지능(AI) 컴퓨팅, 세포 재생 신약 등 한국의 '차세대 먹거리 기술' 100개를 개발하기 위해 미국 매사추세츠공대(MIT) 등 세계 최고 수준의 연구기관과 공동연구를 추진한다.

나아가 정부는 10년 이후 한국의 주력 산업을 대체할 10대 '게임 체인저 기술' 발굴을 위한 연구도 해외에 문호를 열기로 하는 등 '도전·개방'에 초점을 맞춘 새 산업 연구개발(R&D) 방향을 제시했다.

산업통상자원부는 5일 서울 포시즌스 호텔에서 방문규 장관 주재로 열린 주요 기업 최고기술책임자(CTO) 간담회에서 '글로벌 기술 협력 종합 전략'을 발표했다.

◇ 전기硏, 中企 소재·부품 개발 핵심인프라 구축

국내 중소기업들의 전기 소재·부품 기술 개발 핵심 인프라가 경남 창원에 구축됐다.

한국전기연구원(KERI)은 ‘e-나노소재 화학습식공정 플랫폼’ 준공식을 8일 창원 본원에서 개최했다.

최근 ‘전기화(electrification)’ 시대 도래에 따라 우리가 사용하는 대부분의 제품에 전기기능 기반의 신소재·부품이 활용되고 있다. 반도체나 디스플레이가 건식 중심의 대형 나노공정 장비를 기반으로 한 대기업형 분야라면, 전기 신소재·부품 개발은 중소·중견기업 중심의 다품종 소량생산 방식인 화학·습식(濕式)공정이 필요하다.

하지만 그동안 국내에 화학·습식공정을 지원할 구심점이 거의 없어 기업들의 기술력 향상을 막는 큰 원인 중 하나였다, KERI는 2011년부터 관련 인프라 구축을 추진해 왔고, 2021년부터 과학기술정보통신부의 지원을 받아 본격적으로 사업을 시작했다. 이후 2022년 4월 플랫폼 착공식을 거쳐 드디어 올해 12월 준공식을 하게 됐다. 총사업비는 197.5억원이고, 연면적은 6243m2(1891평), 건물 구조는 지상 9층 및 지하 1층이다.

◇ 아주대 연구팀, 자율주행 등 주변 탐지 장치 '친환경 원천소재' 개발 성공

국내 연구진이 단파 적외선 영역에서 광학 성능을 나타내는 새로운 친환경 양자점을 제조하고, 광검출 소자에 이를 적용하는 데 성공했다. 

7일 아주대학교는 김상욱 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과) 연구팀이 InSb 양자점을 염소 이온 표면 처리해 광학 성능을 극대화하고, 이를 소자에 적용하기 위해 무기 리간드 치환 기술과 접목, 높은 성능의 포토다이오드 타입 광검출기 제작에 성공했다고 밝혔다. 

이에 따라 기존의 소재를 대체해 자율주행이나 무인 이동체 등 산업·군사·천문 관측용 탐지 장치에 활용 가능한 원천소재가 될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

◇ 모든 소재를 회수하고 재활용할 수 있는 기기 개발

유니스트(UNIST·울산과학기술원) 화학과 심교승 교수팀은 모든 소재를 회수하고 재활용할 수 있는 유기물 기반의 유연한 전자 소자와 웨어러블 기기를 개발했다고 7일 밝혔다.

최근 유기 전자소재를 활용한 웨어러블 전자기기의 활발한 연구 및 기술개발이 진행 중이다. 그에 따라 다양한 유기 전자 폐기물이 늘어나고 있다. 지금까지의 재활용 기술은 LCD 기판에 쓰이는 유리나 전극으로 이용되는 금속과 같은 무기물 소재에만 치중되고 있다.

연구팀은 드랍 캐스팅(drop casting)을 활용해 물질 낭비를 최소화하고 다양한 수동소자와 능동소자를 제작했다. 드랍 캐스팅은 용액을 기판 위에 떨어트린 다음 열처리를 통해 막을 형성하는 방법이다.

제작된 유기 전자소재인 유기 전도체, 절연겔, 반도체 등의 재활용성을 평가했다. 유기 전도체의 경우 5번 이상 재활용이 가능했으며, 유기 절연겔의 경우 30번 이상의 재사용, 유기 반도체는 1번 정도 재활용 가능한 것으로 확인됐다.

◇ UNIST, 세계최초 초저전력 AI SoC 반도체 개발

UNIST는 전기전자공학과 연구진이 세계 최초로 초저전력 공간정보처리 인공지능 시스템-온-칩(AI System-on-Chip) 반도체를 개발하는 등 논문 3건이 2024 국제고체회로학회(ISSCC)에 채택됐다고 5일 밝혔다.

'반도체 설계 올림픽'이라 불리는 ISSCC는 70여년 전통의 반도체 회로설계 분야 최고 권위 학회로, 매년 세계 최고 수준의 반도체 기술을 발표하는 장이다. 

UNIST는 이미저·MEMS·메디컬·디스플레이 분야(IMMD)에서 2건, 디지털아키텍처 및 시스템 분야(DAS)에서 1건이 채택됐다.

◇ 인공지능 로봇으로 철도시설물 점검한다

한국철도공사(코레일)는 인공지능(AI)을 활용한 '철도시설물 자율주행 점검 로봇'을 개발해 대전 시설장비사무소에서 시연회를 열었다고 5일 밝혔다.

이 로봇은 롱텀에볼루션(LTE) 통신망·카메라·라이다(Lidar) 센서를 장착하고 지정한 장소까지 자율주행으로 선로를 이동한다. 

균열이나 열차 운행에 방해되는 장애물을 발견하면 영상·알람을 작업자에게 실시간 전송하는 시스템이다.

코레일은 태풍·호우 등으로 열차 운행이 어렵거나 작업자 접근이 위험한 장소에서 선로 상태를 미리 확인하기 위해 이 로봇을 투입할 예정이다.

◇ 차세대 디스플레이시장 선점 한국…'청색 양자점' 특허출원 1위

3일 특허청은 최근 10년(2012년~2021년) 간 차세대 디스플레이 핵심소재로 분류되는 고효율 친환경 청색 양자점의 한국 특허출원이 연평균 51.3%씩 증가, 청색 양자점 기술개발을 이끌고 있는 것으로 나타났다고 밝혔다. 같은 기간 세계 특허출원은 연평균 27.8%가량 성장했다.

양자점(Quantum Dot)은 크기에 따라 색이 달라지는 지름 2~10㎚ 크기의 반도체 결정으로, 광안정성과 색순도가 높고 밝기와 소비전력이 우수해 디스플레이, 태양전지, 바이오 센서 등 다양한 분야에 활용가능하다.

지난 2006년 EU에서 유해물질을 포함하는 전자제품을 제한한 이후 관련 업계는 카드뮴을 포함하지 않는 친환경 양자점을 주요 개발방향으로 삼고 있다. 청색 양자점은 적색, 녹색 양자점에 비해 효율이나 수명이 떨어져 효율이 낮은 것으로 알려져 있어 '고효율 친환경 청색 양자점'이 차세대 디스플레이 분야서 화두가 되고 있다.

◇ DGIST 연구팀 "전자혀 시스템 개발…딥러닝 기술로 맛 구분"

대구경북과학기술원(DGIST)은 로봇및기계전자공학과 장경인 교수 연구팀이 인간 미각을 모방한 인공 전자혀 시스템을 개발했다고 7일 밝혔다.

카이스트(KAIST) 항공우주공학과 최지한 교수 연구팀과 공동으로 개발한 이 시스템은 센서와 딥러닝 기술을 효과적으로 통합해 실시간으로 짠맛·신맛·떫은맛·단맛을 동시에 정밀하게 측정할 수 있다.

또 인공 미각 센서로 다양한 맛을 구분하고 세부적인 특징을 정량적으로 평가할 수 있어 객관적이고 일관된 맛의 평가를 가능하게 해 신제품 개발 및 품질 관리 도구로 활용할 수 있다.

연구팀은 전자혀 시스템을 활용해 6종의 와인을 측정하고 맛 프로파일링 실험을 수행해 와인을 95% 이상 확률을 구분하는 데 성공했다.

◇ 영남대 연구팀, 3차원 얽힘구조 화학신소재 개발

영남대는 7일 신소재공학부 고영건 교수 연구팀이 3차원 얽힘구조인 레티큘러(Reticular) 화학신소재를 개발했다고 밝혔다.

경계없는 얽힘구조의 화학소재는 금속 이온과 유기물 링커 사이의 화학결합으로 생성된 자체적인 규칙 구조로, 1g당 축구장 1개 넓이의 표면적을 갖는 신물질이다. 대표적인 것이 금속유기골격(Metal-OrganicFramework)이다. 

개발된 화학신소재는 바이오 의학, 청정 물 생산, 에너지 전환 산업 등에 적용이 가능한 차세대 융복합 소재기술의 주춧돌이 될 산업적 잠재력이 높은 기술로 평가받고 있다.

◇ 인하대 강태준 교수 연구팀, 에너지 저장 구조 복합재 개발

인하대는 강태준 기계공학과 교수 연구팀이 고성능 에너지 저장 구조 복합재를 개발했다고 7일 밝혔다.

이 에너지 저장 구조재는 기계적 하중을 지지하면서 전기에너지를 저장할 수 있는 다기능 복합재료다. 전체 시스템의 무게와 부피를 획기적으로 줄일 수 있고, 전기에너지로 구동하는 전기차, 드론, 도심 항공 모빌리티를 포함한 다양한 친환경 미래 모빌리티에 응용될 수 있다는 점에서 관심을 받고 있다.

이번 연구에서는 에너지 저장 구조재의 출력 확보를 위한 핵심 부품인 양극성 전류 수집층을 탄소섬유 복합재로 만들어 적층형 에너지 저장 구조재의 활용 가능성을 제시했다.