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    `경계에서 꽃을 피워라` 소재에서 바이오까지 융합, 또 융합 조회수:61   2019-06-24
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원문보기 : 동아일보

한국의 과학기술계가 ‘전에 없던 연구’ ‘선도하는 연구’로 체질을 바꾸기 위해 원천기술에 눈을 돌리고 있다. 선진국의 과학기술을 빠르게 따라잡으며 성과를 쌓아온 ‘패스트 팔로어’(추격) 전략을 버리고 ‘퍼스트 무버’(선도자)로서 체질 개선에 나선 것이다. 구체적인 실행 전략으로 융합 연구가 주목받고 있다. 덕분에 소재나 에너지, 정보기술(IT), 바이오와 같이 오랜 시간 투자가 필요하고 복합적인 지식이 필요한 분야에서 전에 없던 실용적인 원천기술이 창출되고 있다. 

○ 소재 강국 이끌 인류 최초 물질 만든다 
 

소재는 최근 가장 꽃을 피우고 있는 융합 연구 분야로 손꼽힌다. 과학기술정보통신부의 ‘글로벌프런티어사업단’의 하나로 2013년 출범한 하이브리드 인터페이스 기반 미래소재연구단은 연구 소재 자체가 서로 다른 물질 사이의 융합이다. 서로 다른 물질이 잇닿은 곳인 ‘경계면’을 연구한다. 두 물질의 경계면에는 복잡 미묘한 긴장이 흐른다. 마치 남과 북이 잇닿은 군사분계선을 중심으로 비무장지대가 존재하듯, 경계면 앞뒤 공간은 물질이 이루는 전자의 결합 구조나 조성이 특이하게 변해 있다. 전혀 새로운 특성이나 기능을 발굴할 수 있는 원천인 것이다. 김광호 단장(부산대 재료공학부 교수)은 “세계 최고 및 신기능의 경량합금, 배터리소재, 촉매, 센서, 자율전원소재 등 다양한 혁신 소재를 개발하고 있다”며 “사실상 이 분야의 세계적 트렌드를 선도하고 있다”고 말했다. 

파동에너지극한제어연구단 역시 자연에 없는 새로운 특성을 갖는 소재인 ‘메타물질’을 연구한다. 물리학과 기계공학 기술을 이용해 구조를 정교하게 설계한다. 재료 표면에 마치 초소형 아파트단지를 세우듯이 복잡한 구조의 규칙적 패턴을 더해 그곳을 지나는 소리와 빛 등 파동을 제어한다. 파도의 크기와 찾아오는 주기, 방향 등이 방파제나 항구 모양에 따라 변하듯이, 메타물질을 쓰면 빛과 소리 등을 자유자재로 조절할 수 있다. 국방 분야에 쓰일 수중 음향 스텔스 기술이나, 초음파를 이용해 약물 전달 효율을 높인 DNA 니들(바늘) 패치, 자율주행차용 거리 센서 등을 연구 중이다. 이학주 단장(한국기계연구원 책임연구원)은 “메타물질 300개 이상의 물성과 형상, 성능 등으로 구축한 ‘메타물질 공학설계 플랫폼’도 세계 최초의 성과”라고 말했다.

○ 업그레이드된 전자소자, 효율성 높인 전지
 

전자소자를 한 차원 업그레이드할 융합 소자 연구도 있다. 나노 기반 소프트일렉트로닉스연구단은 기존의 실리콘 소재(무기 소재)의 성능과 유기 소재의 장점을 결합해 부드럽고 변형이 잘되면서도 전기적, 광학적 성질이 뛰어난 유연 나노전자소자를 개발하고 있다. 휘어지고 투명한 특징을 갖는 그래핀과 탄소나노튜브를 디스플레이나 반도체, 전극 등에 적용하고 있다. 연구단은 넓은 면적의 그래핀 제조기술을 확보했고 특허도 출원했다. 또 생명체에 적용할 수 있는 유연한 인공신경, 고분자를 이용한 유기반도체, 세계 최고의 응답 속도와 민감도를 갖는 암모니아 및 수소검출센서도 개발했다. 조길원 단장(포스텍 화학공학과 교수)은 “전 세계 논문의 6%, 국내 논문의 60%를 창출하는 등 이 분야를 이끌고 있다”고 말했다.

 

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