이종 소재 장점만 골라 '첨단신소재' 개발한다(03.27)

미래소재연구단, 9년간 1000억 투자 '연구소·대학 인력' 대거 투입

김광호 단장 "미개척분야 '하이브리드 인터페이스' 퍼스트무버 위상 실현할 터"

'연구개발성과지원센터'와 개발기술 기업이전 적극 추진

일반인에게도 친숙한 자동차와 휴대폰, 컴퓨터부터 과학자들 영역인 인공뼈와 로켓을 개발하기까지. 이 모든 발명품을 만드는데 필요한 것이 '소재'다. 소재 개발은 막대한 투자와 긴 연구기간이 필요하지만 새로운 기능이 부여된 신소재를 개발하면 제품의 성능을 높이는데도 도움이 된다. 예를 들면 고용량 배터리 개발은 물론 전자·의료·산업 기기들을 소형화 시키고 고성능화시키는 것도 가능하다.

산업경쟁력 확보를 위해 신소재원천기술 필요성이 대두되는 가운데 '하이브리드 인터페이스 기반 미래소재 연구단'이 지난 19일 개소식을 갖고 본격 업무에 돌입했다.

김광호 부산대 교수를 단장으로 부산대 내에 둥지를 틀었으며, 향후 9년간 33개 대학과 연구소, 40여명의 교수진이 투입돼 연구를 진행한다.

미래소재 연구단은 서로 다른 물질 간 전자·원자·분자 수준의 연결과 이종 스케일간의 하이브리드 연결기술을 통해 새로운 성능이 부여된 소재개발을 목표로 하고 있다. 항공우주용품, 에너지시스템 부품, 차세대 전자부품, 3D 반도체, 차세대 배터리 등 산업응용기술을 비롯해 전자·원자·분자 수준에서 컴퓨터 시뮬레이션 기술을 활용한 첨단소재 디자인을 개발할 계획이다.

김광호 단장은 "첨단 소재로 현재 거론되고 있는 나노소재는 표면원자의 활성화로 기존 소재와 특이한 성질을 보이지만 다른 복합기능들을 동시에 구현하기 어렵고 볼륨이 작아 산업적인 응용에는 여러 제약이 있다"면서 "이종물질 또는 이종스케일간의 하이브리드화는 이를 극복하기 위한 새로운 소재기술로써 다양한 미래소재를 창출할 수 있는 원천기술개발 방법이 될 것"이라고 말했다.

◆ '전산모사 기술' 도입해 실패 최소화 "관련기술 세계선도 가능해"

▲ 김광호 단장은 2001년부터 '하이브리드소재 솔루션'국가 

핵심연구센터 사업을 추진하면서 하이브리드 인터페이스기반

소재기술에 매진해 온 연구자다. ⓒ 2014 HelloDD.com

"세계적으로 하이브리드 소재 및 하이브리드 인터페이스 기술 관련 특허기술은 점차 증가하고 있지만 아직까지 선도국이 뚜렷하게 나타나지 않고 있다. 미개척분야인 만큼 우리나라가 퍼스트 무버(First Mover)로서 위상 구축이 가능하다."

김광호 단장은 2001년부터 '하이브리드소재 솔루션'국가 핵심연구센터 사업을 추진하면서 하이브리드 인터페이스기반 소재기술에 매진해 온 연구자다. 그는 신소재를 개발하는데 '전산모사(Computation & Simulation)기술'을 활용할 예정이다. 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 기술을 활용해 미래첨단소재를 사전설계 하여 실패를 최소화할 계획이다.

그는 "이종소재간의 결합상태에서 컴퓨터를 이용해 하이브리드 인터페이스를 구성하고 있는 전자 및 원자수준의 상호작용, 거시적 거동 등 소재의 구조 및 특성을 분석·예측하고 사전 설계해 미래소재를 개발할 계획"이라며 "우리가 도입하려고 하는 전산모사기술은 현재 소재개발에 있어서 가장 효율적이고, 선진적인 기법으로 평가받고 있는 기술"이라고 설명했다.

우리나라 소재기술은 일본, 독일 등 선진국의 핵심고급기술에 비해 크게 뒤떨어져 소재와 부품을 역수입하고 있다. 원천소재기술의 부재(不在)는 세계 최고의 제품개발이나 신성장동력 확보에 있어서, 항상 걸림돌로 작용했다.

하지만 김 단장은 우리나라가 하이브리드 인터페이스 기술을 활용한 소재기술분야를 충분히 선도할 수 있을 것으로 예상했다. 그는 "관련 연구집단, 학회의 형성, 저널의 출간이 활성화 되고 있지만 아직까지 선도국이 뚜렷하게 나타나지 않고 있다"며 "우리나라가 퍼스트 무버로 위상구축이 가능할 것"이라고 설명했다.

새로운 성능이나 여러 가지 기능을 동시에 보유한 소재 개발이 가능하게 되면 2018년 10조 달러 규모로 확대될 세계 소재 시장에서 우리나라가 기술 강국으로 도약할 수 있을 것으로 전망된다.

김 단장은 "세계적인 전문평가기관들은 이 분야에서 매년 최대 10조이상의 매출시장이 형성될 수 있을 것으로 판단하고 있다"면서 "그 외, 새로운 기능을 가진 부품을 활용하여 기업들이 새로운 산업을 발굴한다던지 연구단 개발기술을 활용한 벤처창업과 이에 따른 고용증진 등 경제적인 효과는 막대할 것"이라고 덧붙였다.

◆ 33개 대학과 연구소 인력 대거 투입

미래소재연구단은 2013년부터 2014년까지 핵심연구그룹을 3개로 나눠 연구를 진행하고 IT와의 융합도 강력 추진한다. 연구그룹은 ▲고분자-카본 이종소재간 하이브리드 인터페이스 기술연구그룹 ▲금속-세라믹 이종소재간 하이브리드 인터페이스 기술연구그룹 ▲물리·화학 전기적인 인터페이스 설계를 통한 액체 및 기체 효율 반응연구그룹이다.

김 단장은 "1단계 2년 동안은 나노 하이브리드 인터페이스기술 개발·융합형 하이브리드 전산모사기법 개발하고, 2단계 3년간은 마이크로 하이브리드 인터페이스 공정기술 개발·전산모사기법 개발할 것"이라며 "마지막 단계인 3단계 4년간은 하이브리드 인터페이스 응용부품 개발과 신뢰성평가연구 중점을 둘 계획"이라고 밝혔다.

연구수행기관은 KAIST, 포스텍, 한양대, 화학연 등 33개 대학과 연구소가 포함돼 있다. 재료, 기계, 화학, 세라믹 분야 등 소재와 관련된 연구실적과 특허기술 실적을 갖춘 국내외 최고의 전문가들이 대거 참여한다. 더불어 미국의 저명한 소재 관련 연구기관인 알곤연구소와도 협력관계가 구축돼 있어 향후 세계적인 학자도 연구단에 참여시킬 계획이다.

김 단장은 33개 연구기관이 긴밀한 협력관계를 구축하도록 가칭 '융합연구위원회(위원장 김광호)'을 구성해 운영할 계획이다. 김 단장은 "대형연구개발사업의 성공여부는 기관간 협력관계가 얼마만큼 구축돼 있는지에 달려있다 해도 과언이 아니다"라며 "세부과제간의 성공적이고 유기적인 협력연구를 고취하기 위해 핵심과제책임자들을 포함한 연구참여자들로 구성된 융합연구위원회를 구성해 운영할 계획"이라고 말했다.

연구단은 연구성과를 산업분야에 실시간 이전할 계획을 가지고 있다. 김 단장은 창출된 특허기술의 실용화를 촉진하기 위해 부산시 등 지자체기관들과 협력해 기술 상용화를 독려하고, 유망기술들이 사장되지 않고 국가경제에 직결될 수 있도록 제반 수단을 강구할 방침이다.

그는 "연구초기단계부터 상업성 있는 강력한 원천특허를 창출하도록 노력하겠다"면서 "진주의 세라믹기술원, 창원의 재료연구소, 한국생산기술연구원 동남지역본부, 부산대학교 및 우리 연구단이 상호 연결된 '동남권 소재연구벨트'를 구축해 미래소재연구개발의 거점지역으로 발전시키고, 우리나라가 소재강국이 될 수 있도록 최선을 다하겠다"고 피력했다.

이어 "미래소재연구단이 미래 혁신제품을 개발할 수 있는 세계 1등 원천기술을 확보하고 사업화에 기여하는 사업단으로 키워나가겠다"고 포부를 전했다.

한편, 미래소재연구단의 기술을 이전받고 싶은 기업은 부산대학교 기술이전센터(tlo.pusan.ac.kr) '기술검색' 또는 연구개발성과지원센터(www.ttc.re.kr)에 '활용가능기술' 메뉴창에서 이전희망기술을 찾거나 직접 연구단에 문의하면 된다.

▲ '하이브리드 인터페이스 기반 미래소재 연구단'이 지난 19일 부산대에서 개소식을 갖고 본격 연구에 돌입했다. ⓒ 2014 HelloDD.com