2020년 미래주역에 ‘KIST박사 7人’ 선정

 

 

 

 

장준연·조은애·오상록·고민재·엄영순·문동주·최지원 박사

 

 

한국공학한림원(회장 정준양)은 지난해 2020년 미래 선진한국의 성장엔진이 되어줄 '100대 기술과 주역 (217인)'을 발굴하고 선정했습니다.

 

KIST 박사 7명도 선정되었는데요, ▲반도체분야 장준연 ▲자동차분야 조은애 ▲로봇분야 오상록 ▲신재생에너지분야 고민재 ▲LED분야 엄영순 ▲플랜트엔지니어링 문동주 ▲세라믹소재 최지원 박사님이십니다.

 

공학한림원은 미래 트렌드를 파악해 비전을 세우고, 이를 실현하기 위한 기반기술과 개발주역을 발굴하여, 산업기술을 통한 우리나라의 지속적인 경제성장의 꿈과 희망을 제시하기 위해 기술과 주역을 선정했다고 합니다.

 

2012년 8월부터 17개월간 120여명의 전문가를 참여시켰으며, 특히 주역후보 발굴을 위해 기업, 대학, 학/협회 등 외부 전문기관으로부터 추천을 받음과 동시에 공학 분야별 발굴위원회를 구성해 5개월에 걸쳐 주역 후보자를 발굴했습니다. 후보자들은 산학연 최고 전문가로 구성된 선정위원회의 심층적인 검토를 통해 최종적으로 217인이 선정됐습니다.

 

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수소연료전지차는 수소를 연료로 사용하여 전기를 발생시켜 구동하는 자동차로, 석유 연료가 필요 없고 공해물질의 배출이 전혀 없는 친환경자동차이다.

 

연료전지 스택은 수소와 산소의 전기화학 반응에 의해 전기를 발생시키는 발전장치로, 내연기관차의 엔진에 해당하는 수소연료전지차의 핵심 기술이다. 효율이 높아 연비가 내연기관차의 2배에 이르며, 배기가스로는 물만 배출된다.

 

수소연료전지차는 석유 대신 수소를 연료로 사용하기 때문에, 수송 부문에서 탈석유 사회를 실현하게 된다. 또한 배기가스로 물만 배출되고 공해물질과 이산화탄소 의 배출이 전혀 없어, 우리나라 전체의 20% 를 차지하는 수송 부문의 이산화탄소 배출량을 감축시킬 수 있으며, 대기 오염을 획기적으로 줄여 국민 건강증진과 삶의 질 향상에 기여할 수 있다.

 

우리나라는 세계 5위의 자동차 생산국으로, 자동차 산업은 우리나라 제조업과 고용, 부가가치의 11 % 정도를 차지하는 전후방연관효과가 가장 큰 산업이다. 따라서, 향후에는 수소연료전지차산업이 국가 경제 성장을 견인하는 핵심 동력이 될 것이다.

 

 

 

 

고효율 태양전지 소재기술은 기존의 소재를 대체하는 새로운 개념의 소재개발 및 저가 소재제조 기술개발로 기존 태양전지의 효율을 극대화시킴으로서 태양전지의 제조단가를 획기적으로 줄일 수 있는 기술이다. 새로운 태양전지용 소재 개발은 부가가치가 높고, 경제 사회적 파급효과가 커서 전 세계적으로 국가적인 차원에서 추진되고 있다.

 

태양전지를 구성하는 소재 및 공정이 친환경적인 염료감응 태양전지는 값싼 유기염료와 나노기술을 이용해 저렴하면서도 높은 에너지 효율을 갖는 태양전지이다. 또한, 반투명하면서도 다양한 색상의 구현이 가능하고, 가시광선을 투과시킬 수 있어서 건물의 유리창이나 자동차 유리 등에 응용이 가능하여 상용화에 성공할 경우, 지속가능한 사회를 유지하는데 많은 기여를 할 것이라고 기대되며, 상기 주역은 세계 최고 수준의 염료감응 태양전지 소재 기술을 개발하는데 기여하였다.

 

•플렉서블 염료감응 태양전지 세계 최고수준 기술확보
•신개념 신구조 차세대 태양전지 기술개발
•유기태양전지 안정성 확보 및 고속공정 기술 개발
•최근 4년 (2010~) 간 박막 태양전지 관련등록 특허등록 21편, 출원 28편, 논문 61편의 연구성과 창출

 

 

 

 

해상 중소형가스전 (한계가스/동반가스)의 천연가스로부터 합성청정연료를 생산하는 Compact GTL-FPSO 기술은 국가에너지안보에 기여할 수 있는 화학공학과 조선공학을 융합한 미래 유망기술이다. 국내 조선업계는 세계 FPSO 시장의 40% 이상을 선도하고 있으며, KIST가 총괄하는 산업부 GTL-FPSO 사업단의 기술을 상용화시키면, 우리나라는 Compact GTL-FPSO의 플랜트 및 해상 청정연료시장을 선도하는 선도자가 될 수 있다.

 

•Compact GTL-FPSO공정의 상용화시, 국내에서 유전 개발에 상응하는 효과가 있으며 국가 미래 에너지원의 확보에 기여.
•GTL-FPSO 공정(20,000 BPD) 상용화시, 1기당 연간 1% 원유 수입대체 효과와 플랜트 수주시 25~30억달러 외화획득 가능.
•육상에서 포집된 CO₂를 GTL-FPSO공정의 원료로 사용하면, CO₂ 전환에 따른 미래 기후변화 대응시스템의 선진화에 기여.
•상기 공정의 Compact GTL 기술은 육상의 청정연료 제조공정으로 활용될 수 있으며, 석유화학, 정유, 정밀화학, 촉매, 에너지, 환경 및 조선업계의 동반성장 및 일자리 창출에 기여할 것이다.

 

 

 

 

네트워크 로봇기술은 로봇과 ICT를 융합하여 로봇의 가격을 획기적으로 낮추면서 그 기능과 서비스를 다양화하는 새로운 개인서비스 로봇으로서, 수상자들에 의해 2003년에 세계 최초로 제안되었다. ICT 기술이 발전함에 따라 네트워크 로봇기술 또한 지속적으로 발전할 수 있는 미래형 기술로서, 이러한 새로운 패러다임은 기존의 하드웨어 기기 중심의 로봇 시장에서 콘텐츠, 소프트웨어 및 서비스 솔루션을 포함하는 대규모 개인용서비스 로봇 시장으로 발전할 수 있는 기반을 제공할 것이다.

 

2003년 세계 최초로 수상자에 의해 개념이 제안된 네트워크 로봇기술은 이후 네트워크 로봇 서비스 기술, 네트워크 로봇 인프라 기술 및 네트워크 로봇 디바이스 기술 등 주요 기반기술 및 표준 기술 개발에 기여하였다. 국내에서는 다수 기업에서 대상기술을 사용하여 이미 일부 상용화를 완료하여 교육용 및 가사용을 포함한 초기 시장을 형성하고 있고, 로봇 하드웨어뿐 아니라 응용별 콘텐츠 및 다양한 서비스 솔루션 시장으로 로봇 시장이 확대·발전하고 있어 신산업으로서의 대규모 서비스 로봇 시장이 개척되고 있다.

 

미국, 일본 및 유럽 등 해외 기술 선진국에서도 해당 기술을 벤치마킹하여 다양한 벤처기업에서 클라우드 로봇 및 스마트폰 로봇 등의 이름으로 사업화를 추진하고 있다. 해당기술은 클라우드 컴퓨팅 및 스마트 폰 기술의 발전에 따라 스마트 기기와 결합된 스마트 로봇 및 액세서리 시장의 핵심 기술로 발전할 것으로 전망되며 이를 토대로 한 스마트한 미래 사회 발전에 기여할 것으로 기대된다.

 

 

 

 

기존 Si반도체는 전자의 전하를 제어하여 정보를 처리 또는 저장하며 지속적인 소자의 소형화에 따라 물리적, 기술적 한계에 이르고 있다. 이 한계를 극복하기 위해 전자의 양자현상인 스핀을 이용한 스핀전자소자 기술 개발이 요구되며 이 소자는 정보처리와 저장이 동시에 이루어져 고속의 저전력, 고집적 전자소자 개발이 가능하다. 반도체 산업이 국내 경제에서 차지하는 비중을 감안할 때 차세대 반도체 산업에서도 기술적 우위를 확보하기 위해 꼭 필요한 기술이다.

 

스핀제어를 통한 스핀전자소자는 차세대 정보처리기술의 핵심 소자로 인식되고 있으며 논리소자와 메모리 소자가 하나의 칩 위에 집적된 소자 구현이 가능하므로 메모리에 치우쳐 있는 국내 반도체 산업의 기형성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 차세대 국가성장동력 기술로 활용할 수 있다.

 

선진국과의 기술격차가 크지 않아 국내 기술개발 능력으로 조기에 세계적 수준에 도달 할 수 있다. 스마트 폰을 중심으로 한 모바일 소자 분야에서 메모리 기능과 논리기능을 융합한 소자를 구현함으로써 이 분야 시장을 선점할 수 있고 신규 산업 창출이 가능하다.

 

 

 

 

석유자원 고갈과 지구 온난화 대응이 지속가능한 성장의 핵심 조건으로 인식되면서 비식용 바이오매스(예:목질계, 초본계)를 이용한 바이오연료 생산 관심이 급증하고 있다. 국가에너지기본계획(2008년)에 따라 2030년까지 신재생에너지 중 바이오연료의 비중을 30.8%로 설정하였다. 따라서, 비식용 바이오매스로부터 알코올, 고탄소 함유 탄화수소 바이오연료를 생산하기 위한 전처리, 미생물 개발, 발효 등 유망기술 개발이 필요하다.

 

재생가능 자원인 바이오매스의 활용은 원유 수입 및 온실가스배출 절감을 달성할 수 있다. 비식용 에너지작물 재배를 통한 농업 생산성 증가 및 유기성 폐기물의 바이오 연료화를 통한 친환경적 산업화 체계 구축에 기여할 수 있다.

 

세계적인 기술력을 가진 국내 석유화학산업이 석유고갈에 대응하여서도 지속적인 성장이 가능하게 되어 기존의 시장 및 고용상황을 유지할 수 있으며, 신재생에너지 산업의 활성화로 새로운 고용 창조가 가능하다.

재생가능한 비식용 바이오매스로부터 석유대체 수송용연료를 생산함으로서 지속가능하면서 성장하는 사회를 구현하는데 기여한다.

 

 

소형·초고용량 MLCC 제조는 유전체 층의 유전율을 향상시킴과 동시에 유전체 층의 두께를 최대한 감소시켜야 달성이 가능하다. 현재까지의 기술은 유전체 층의 두께가 1,000 nm 수준이다. 본 기술은 고유전율을 갖는 층상금속산화물 조성을 개발하고 이를 저온박리화 반응을 통해 1~2 nm 두께와 수 ㎛ 너비를 갖는 2차원 결정 나노시트를 제조한 후 이를 이용하여 규칙적이고 치밀하게 적층된 고유전체 박막 적층캐패시터(MLCC)를 제조하는 기술로써 용량을 기존기술 대비 수백 배까지 향상시킬 수 있는 기술이다.

 

세라믹 능동/수동소자 제조기술중 유전체 박막 기술은 소자의 성능을 좌우하는 매우 중요한 기술로써 본 기술은 층상금속산화물을 박리화하여 유전체 층의 두께를 나노미터 수준으로 획기적으로 감소시켜 치밀하게 증착함으로써 소자의 초소형 및 고용량화가 가능하여 향후 세라믹 능동/수동소자 기술 발전에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

 

또한, 매우 우수한 유전 및 절연특성을 갖도록 하여 MLCC 외에 내열, 내화학 및 고전압의 절연 특성이 우수한 전기자동차용 전선, LED용 및 CPU 방열기판의 절연소재, 반도체 소자, 유기 트랜지스터용 게이트 절연막, 플렉시블 디스플레이의 고유전체막 등으로 적용 가능하여 경제적으로 매우 큰 파급효과가 예상된다.