나노기술이 도전하는 미래

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[카드뉴스] 나노 기술이 도전하는 미래로 들어가시겠습니까?

기사입력 2018-07-20 12:00

 

[In-depth] 한국의 나노기술 로드맵(제3기 국가나노기술지도)

“나노 분야 SCI 논문 수 세계 4위, 관련 미국특허 등록건수 세계 3위”

‘나노 코리아’의 위상이다. 나쁘지 않은 성적표 같지만, 속을 들여다 보면 이야기가 다르다. “나노 기술의 발전이 생각만큼 탄력을 받지 못하고 있다는 게 내부의 이야기”라는 말이 나노 학계에서 공공연히 나온다. SCI 논문의 양적, 질적 수준이 점차 떨어지고 있기 때문이다. 나노 분야 SCI논문 게재 수는 2013년 세계 3위까지 올라갔지만, 현재는 중국 미국 인도에 이어 세계 4위로 떨어진 상태다.

반면 중국과 인도의 부상이 놀랍다. 중국은 2016년 ‘제13차 국가 5개년 계획’ 및 ‘중국제조 2025’ 전략을 통해 나노소재와 반도체 등 기술 개발을 통한 산업 혁신을 추진 중이다. 이를 위해 1200억 위안(한화 약 20조) 이상의 국부 펀드를 조성해 반도체 산업을 집중 육성하고 있다. 파워칩, 드케마, 칭화유니 등의 기업이 국제 무대에서의 도약을 준비 중이다.

중국뿐만이 아니다. 중국에 1위를 내준 미국은 첨단화를 통해 다시 1위 자리를 탈환하고자 절치부심하고 있다. 미국은 이미 2000년부터 정부 주도로 국가나노기술전략(NNI)을 통해 최우선 순위 과기 투자분야로 선정해 육성해 왔다. 2016년부터 시작된 5기 NNI에서는 빅데이터와 모델링을 도입해, 나노 분야 R&D 전분야의 데이터를 분석하는 기술 등을 연구하기로 했다. 사실상 나노 분야의 미래를 새롭게 제시하고 있는 것이다. 인텔과 AMD, 퀄컴 등 산업계는 뛰어난 성능은 물론, 에너지 효율성이 높은 초절전 나노소자 및 소재 기술 개발에 올인 중이다.

한국에서도 나노 기술은 산업에 미치는 영향이 막강하다. 과학기술정보통신부에 따르면, 관련 산업의 매출액은 2016년 약 135조 원으로 국내 제조업 매출액의 9.5%를 차지한다. 하지만 편중이 심하다. 분야 별로는 전자, 소재가 약 98%로 대부분을 차지한다. 매출 역시 대기업 65개사가 97% 가까이 내고 있어 다양성이 부족하다.

이런 편중 현상을 극복하고 나노 기술의 국가 경쟁력을 해결하기 위해 과학기술정보통신부는 나노기술연구협의회 및 국가나노기술정책센터와 함께 나노 기술의 국가 로드맵에 해당하는 ‘국가나노기술지도(이하 나노지도)’를 2008년부터 마련해 왔다. 5년마다 작성하는 나노지도의 3기 안이 14일 공청회를 통해 공개됐다. 2027년을 목표로 하는 이번 3기 국가나노기술지도의 키워드는 ‘사물인터넷(IoT)’, ‘친환경’, ‘건강’ 세 가지로 요약된다.

모든 사물이 연결된 초연결 사회의 필수 요소인 IoT 기기는 소형화가 관건이다. 나노 소재와 소자가 그 어떤 분야보다 필수다. 단순히 작아지기만 해서는 안 되고, 통신 속도는 빠르고 용량은 커야 한다. 에너지 소비량도 적어야 한다. 모두 현재 나노 기술이 지향하는 방향이다. 대표적인 기술로 현재 반도체의 100만분의 1의 전기만 쓰는 ‘나노 스위치’ 소자를 개발해 휴대 가능한 수준의 소형 인공지능을 만든다.

친환경의 핵심은 전기자동차와 수소에너지 등 신에너지 및 재생에너지의 보급이다. 배터리 용량 확충, 가정의 단열 능력 보강 등이 나노 기술을 통해 이룩될 수 있으로 기대된다. 변환 효율 30% 이상의 초고효율 나노태양전지나 에너지자립주택이 대표적이다. 건강 역시 바이러스의 빠르고 정확한 탐지, 생체 내 진단 기술 등을 통해 비약적으로 발전할 수 있다. 자신의 세포를 증식해 만든 바이오 인공장기나, 질병 부위를 정확히 타격하는 나노약물이 연구되고 있다.

3기 나노지도는 위의 세 가지 목표를 달성하기 위한 30개 미래기술을 도출하고, 이에 기여하는 70개의 핵심나노기술을 선정하였다. 더불어 기존 나노기술지도에서 제시된 6대 분야의 기술현황을 점검하고 업데이트하여 정책 수립에 활용할 예정이다. 이를 통해 연구부터 제조, 기술 응용, 사용 안전성까지 동시에 성취하는 것이 목표다.

제3기 국가나노기술지도의 6대 분야는 다음과 같다.

1. 나노 소자
-미래 IoT 기술의 경제적 기술적 구현을 위한 혁신적 나노소자
-예 : 뉴로모픽 나노소자를 이용한 초저전력소보, 고성능 인공지능칩 기술
-한국 기술수준 (세계 최고 수준 대비) : 실리콘 기반 전자소자 86%, 비실리콘 전자소자 67%, 나노센서 83%, 나노포토닉스 50%

2. 나노 에너지 환경
-청정에너지 활용 빛 보급 위한 나노 원천기술
-예 : 초고효율 페로브스카이트 소재 나노태양전지, 나노 배터리
-한국 기술수준 : 태양전지 90%, 이차전지 나노소재 93%, 脫리튬계 이차전지 60%

3. 나노 바이오
-질병 조기 진단 및 극복 위한 원천기술
-예 : 비침습 무채혈 나노검지 기술 기반 질병진단기, 표적지향 나노약물
-한국 기술 수준 : 나노약물 75%, 나노영상 85%, 나노바이오칩 80%

4. 나노 소재
-저전력 초고속 대용량 소재 및 나노융복합 소재
-예 : 사이버그 로봇, 전기차 용 소재
-한국 기술수준 : 나노입자 74%, 저차원소재 80%, 나노복합소재 73%

5. 나노공정 측정장비
-차세대 나노소재 소자용 고속 대면적 3차원 구조 나노공정기술
-예 : 나노박막 증착장비, 산업용 원자현미경
-한국 기술수준 : 원자층 증착기술 85%, 나노소재 제조장비 65%, 나노 측정기기 50%

6. 나노 안전성
-나노 물질 제품 규제 대응, 상용화 촉진기술 및 시스템 개발
-예 : 나노물질 인증, 표준물질 개발, 안전성 평가 기술
-한국 기술수준 : 작업자 노출평가기술 80%, 소비자 노출평가기술 50%, 환경 노출평가기술 70%

[윤신영 기자,남혜정 에디터 ashilla@donga.com,ringonam@donga.com]

 

*출처: 동아사이언스 기사제공

 

 

 

 

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