[과학기술ㆍ산업 정책동향] 교육과학기술부

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… NICE, 제29권 제2호, 2011

UNIST 조재필교수팀, 리튬이차전지용전극소재 기술이전

국내 한 대학교수팀이 개발한 리튬이차전지용 전극소재 기술이 국내 기업에 이전된다. 교육과학기술부는 이 기술 에 대한 가치는 기술료, 발전기금 등이 총 54억 원에 이르 러 국내 대학으로는 최대 규모의 수입이 될 것으로 전망했 다. 또 향후 1,000억원 이상의 부가가치를 창출할 것으로 내다봤다.

교과부의‘신기술융합형 성장동력사업’의 지원을 받아 개발된 플렉시블 이차전지 핵심 소재의 원천기술이 국내 기업에 이전돼 상용화된다.

울산과학기술대학교(UNIST) 차세대전지기술 융합연 구단의 조재필·박수진·송현곤 교수 연구팀은‘고안정성 양극 활물질 및 고용량·저가 음극활물질 대량합성 기술’

을 울산에 있는 자동차·조선 중견기업인 세진그룹(대표 윤종국)에 이전하기로 하고 UNIST 대학본부에서 협약식 을 갖기로 했다.

조재필 교수 연구팀이 개발한 이 기술은 고온에서도 안 정하고 수명열화가 없는 양극소재를 저가로 대량 합성할 수 있는 기술이다. 현재 사용되는 음극소재인 흑연보다 용 량이 3배 증가되고 흑연과 동등한 특성을 나타내는 실리콘 물질을 ㎏당 20달러 이하로 대량 합성할 수 있는 기술이며 세계 최초로 개발했다는 데 의의가 있다.

특히 이전 핵심 기술 가운데 하나인 고용량 실리콘 물질 은 현재 일본에서 부분적으로 생산 판매되고 있으나 가격 이 kg당 150달러에 육박해 흑연보다 15배나 비싸고 합성 공정이 어려워 대량 양산이 불가능하다.

UNIST 기술사업화센터(센터장 정무영)는 이 기술을 활 용하면 저렴하고 높은 안정성을 가진 고용량 소재를 국내 기업에서 생산할 수 있게 돼 막대한 경제적 이익을 얻게 되

고, 우리나라가 개발한 원천기술을 바탕으로 2차전지 소재 기술을 세계무대에서 선도하는 계기가 될 수 있을 것으로 전망했다.

리튬 이차전지 시장 규모는 지난해 100억 달러에서 2015년도 200억 달러 이상으로 급성장이 예상되며, 이 가 운데 전극소재 시장은 40억 달러 이상을 차지할 것으로 예 측된다. 특히 전기자동차에 사용되는 양극재는 현재 100%

일본에서 수입하고 있어 수입대체효과가 500억 원을 넘어 설 것으로 기대된다.

실리콘음극소재 시장은 현재는 형성단계이고 국내에서 는 소재 및 양산화공정을 연구개발 중인 기술이다. 이 물질 은 향후 5년 안에 사용시간의 획기적인 증강이 요구되는 모 든 모바일기기용 이차전지에 필수적으로 채용할 수밖에 없 어 기술 선점효과와 수입 대체효과가 700억 원을 넘어설 것으로 전망된다.

국가R&D 투자 올 50조원 넘을 듯

정부와 민간을 합친 국가 연구개발(R&D) 투자규모가 올해 처음으로 50조원을 넘어설 전망이다.

교육과학기술부는 올해 국가 R&D 투자 규모가 지난해 에 비해 11.2% 증가한 52조5,000억원에 달할 전망이라 고 밝혔다.

교과부는 2011년 정부 R&D 예산과 한국산업기술진흥 협회가 조사한 기업 R&D 투자계획을 합산해 총 규모를 산 출했다. 전체 중 민간기업의 투자비중은 71.7%(37조 6,000억원), 정부 투자는 28.3%(14조9,000억원)에 이 를 것으로 예상됐다.

정부 R&D 투자는 지난해에 비해 8.7% 늘어났으며, 2008년부터 최근 4년간 연평균 10.3% 증가해 왔다. 그러 나 정부투자 비중은 미국, 영국, 프랑스 등에 비해 아직 낮

*본 내용은 최근 인터넷신문에 게재된 기사를 일부 발췌 또는 인용하여 작성되었습니다.

NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 29, No. 2, 2011

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간 R&D 투자는 크게 늘어 올해 투자증가율이 12.5%에 달 할 것으로 예상됐다.

국가 R&D 투자를 사용 주체별로 보면 민간이 사용하는 비중이 73.9%(38.8조원)로 가장 높고, 이어 공공연구기 관(15.5%, 8.1조원), 학계(10.6%, 5.5조원) 순으로 분석 됐다. 대학과 출연연구기관은 R&D 예산의 대부분을 정부 재원에 의존하고 있으며, 국공립연구기관은 출연연의 15% 수준인 9,400억원을 사용할 것으로 예상된다.

(디지털 타임스, 2011년 3월 2일)

교과부 조직개편 단행 및 교육&과학기술 융합 조직시동

교육과학기술부는 749명에 이르는 본부조직에 대한 대 대적 조직개편을 단행하고 교육과 과학기술 분야 간 조직 융합에 첫 시동을 걸었다.

이번 인사에서 교과부는 각 실·국별로 1과 이상 과장급 교차 인사를 실시했다. 교육과 과학의 융합 효과를 더 낼 수 있는 대학선진화국, 산학협력국, 과학기술인력국은 융합 비율을 한층 높였다. 3개 국 전체 15개과 중 교육 8과 (53%), 과기 7과(47%)로 배치했다.

신설된 연구개발정책실의 경우 기초·원천연구 진흥과 함께 우주·원자력 전략기술 개발 등에 대한 지원기능을 통합 추진한다. 과학기술인재관은 초중등 과학예술융합 (STEAM) 교육 강화, 학부생에서 국가과학자에 이르는 전 주기 지원체제 구축 등 세계적 과학기술인재 양성 업무를 수행하게 된다.

특히 1·2차관으로 이원화된 고등교육의 기획·구조조 정 기능과 지원·평가기능을 2차관 소속으로 통합, 업무의 효율을 기했다.

동시에 업무의 일관성과 조직안정을 도모하기 위해 전체 70개 과 중 41개 과(60%)의 과장을 유임했다. 무보직 4급 이하 직원에 대해서는 업무연관성과 개개인의 장점을 충분 히 고려한 업무중심의 인사를 실시했다는 게 교과부의 설 명이다.

국가과학기술위원회(이하 국과위) 출범에 따라 과학기 술 추진체계를 새롭게 정립할 수 있도록 관련 부서의 인력 을 재배치했다.

이난영 교과부 인사과장은“국과위 사무처 신설로 인한 조직 개편과 그에 따른 조직 효율화, 대통령 연두 업무보고 에서 나온 과제 시행 등의 필요가 반영된 것”이라고 말했다.

국과위에는 기존 교과부 내 국과위 사무국 인원이 대부 분 배치됐다. 정경택 정책기획조정관을 중심으로 한 34명 의 인원이 국과위로 배치됐다.

한시적으로 구성된 국제과학비즈니스벨트추진지원단에 는 4명의 인원이 배치돼 위원회 구성과 입지선정을 위한 본 격적인 작업에 들어간다.

교과부의 이번 인사는 국무회의에서 심의·의결된 직제 개정안에 따라 조직개편이 단행되면서 이뤄진 것이다. 교 과부는 이번 조직개편에 따라 2011년도 업무계획에 담긴 중점과제를 충실히 이행할 수 있도록 통합관리기능을 강화 하고 조직구조를 보다 내실화할 수 있을 것으로 예상했다.

(전자신문, 2011년 2월 28일)

차세대 바이오매스 연구단 본격 가동

교육과학기술부는 차세대 바이오매스 연구단이 대전 한 국과학기술원(KAIST)에서 개소식을 열고 본격 연구 활동 에 들어간다고 밝혔다.

바이오매스(Biomass)는 식물ㆍ동물ㆍ미생물 등을 활 용한 에너지원이나 각종 화학원료의 소재로 이용할 수 있 는 생물자원을 말한다.

이 연구단은 2010년 10월 ‘글로벌프론티어 사업’으로 선 정돼 같은 해 12월 재단법인으로 설립됐고, KAIST뿐 아니 라 서울대, 포항공대, 연세대, 고려대, 성균관대, 한국생명공 학연구원, 한국에너지기술연구원 등이 사업에 참여한다. 바 이오매스 연구는 향후 9년간 △환경친화형 고성능 바이오매 스 기반기술 개발(~2012.8) △차세대 바이오매스 생산ㆍ전

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환 융복합기술 개발(~2015.8) △차세대 바이오매스 생산ㆍ 전환 공정 최적ㆍ실용화 기술 개발(~2019.8) 등 3단계에 걸 쳐 진행될 예정이다. (디지털 타임스, 2011년 2월 23일)

플렉시블 태양전지 상용화‘활짝’

국내 연구진이 반도체 물질인 단결정 실리콘을 플라스틱 같은 유연한 기판에 100% 전사 방식으로 인쇄하는 기술을 개 발, 플렉시블 태양전지, 광학센서 등의 개발 가능성을 넓혔다.

광주과학기술원(GIST) 고흥조 교수(신소재공학부)는 같은 대학 박성주 교수, 미 일리노이대 어버너섐페인캠퍼 스(UIUC) 존 로저스(John Rogers) 교수와의 공동연구 를 통해 실리콘온인슐레이터(SOI) 웨이퍼를 이용해 초박 막 단결정 실리콘을 플라스틱 기판에 100% 전사 인쇄하는 데 성공했다고 밝혔다. SOI는 절연막 위에 실리콘 단결정 층이 있는 구조의 웨이퍼로, 보통의 웨이퍼에 비해 10배 이 상 비싸다.

연구팀은 실험을 통해 딱딱하고 부러지기 쉬운 결점이 있는 단결정 실리콘을 플라스틱 같은 유연한 기판에 전사 인쇄하면 자유자재로 구부렸다 펼 수 있는 전기전자 소자 로 활용할 수 있다는 사실을 확인했다.

SOI웨이퍼를 이용하면 전사 인쇄할 수 있는 초박막 단 결정 실리콘을 쉽게 제조할 수 있지만, 실리콘이 뜨는 부유 현상과 흐트러짐 때문에 정렬도와 전사효율이 떨어져 상용 화에 한계가 있었다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 초 박막 실리콘 밑에 고분자 지지대를 넣어 실리콘 패턴을 잡 아주는 역할을 하도록 하고, 인쇄할 때 실리콘 구조가 웨이 퍼에서 잘 떨어질 수 있도록 했다. 그 결과 정렬도와 전사효 율을 상용화 수준으로 높이는 데 성공했다. 이 기술은 특히 차세대 디스플레이 프린팅 기술인 ‘롤투롤 공정’(두루마리 처럼 말린 얇은 기판에 연속적으로 인쇄하는 기법)에도 적 용할 수 있어 면적이 큰 전기전자 소자 개발에도 쓰일 수 있 을 전망이다.

고흥조 교수는“초박막 단결정 실리콘을 플라스틱 기판 에 전사 인쇄하는 방법은 오류 문제로 상용화가 어려웠지 만 이번 연구를 통해 문제를 원천적으로 해결했다는 데 의 미가 있다”며“SOI웨이퍼뿐만 아니라 다른 웨이퍼에도 적 용할 수 있어 향후 플렉시블 태양전지와 광학센서 등의 개

발에 활용될 것”이라고 연구의의를 밝혔다.

이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단의 일반연 구자지원사업(기본연구)과 지식경제부 국가플랫폼기술 개 발사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구결과는 나노과학 분야의 학술지인 독일 ‘스몰(Small)’지 표지논문으로 게 재됐다. (디지털 타임스, 2011년 2월 21일)

꿈의 신소재 ‘탄소나노튜브 실’ 국내 첫 개발

그래핀과 더불어‘꿈의 신소재’라고 불리는 탄소나노튜 브로 만들어진 실 제조 기술을 국내 연구진이 최초로 확보 했다.

교육과학기술부 21세기 프론티어연구개발사업 나노메 카트로닉스기술개발사업단 남승훈 연구원(한국표준과학 연구원)팀은 탄소나노튜브 실을 제조하는 데 성공했다고 발표했다.

탄소나노튜브 실은 굵기가 1㎛(마이크로미터·머리카 락 굵기의 100분의 1) 이하이며 탄성이 좋으면서도 강도가 철의 100배 이상으로 높아 방탄복 등 특수 섬유 소재로,전 기전도와 열전도율이 높아 자동차 항공우주 전자부품 등 기계 및 반도체 소재 분야에 다양한 활용이 가능하다. 작년 노벨물리학상 수상 대상인‘그래핀’은 흑연(그래파이트) 을 탄소 원자가 육각형 벌집 구조로 밀집해 있는 2차원 형 태로 가장 얇게 벗겨낸 것이고, 탄소나노튜브는 그래핀이 파이프 형태로 말려 있는 것으로 보면 된다.

연구진은 실리콘 기판 위에 탄소나노튜브를 수직으로 배 양시킨 후 이로부터 여러 가닥의 탄소나노튜브를 다발로 만들고, 이를 실 모양으로 뽑아내 탄소나노튜브 실을 제조 했다. 또 진공 속에서 튜브에 전압을 가해 전자가 방출될 때 탄소나노튜브 실 끝 부분의 형태 변화를 실시간으로 촬영 하는 데에도 성공했다.

실리콘 기판 위에 탄소나노튜브를 성장시킬 때 밀도를 미세하게 조절하면서 수직 배양된 다발을 잡아당기면 탄소 나노튜브들 사이에‘반데르발스 힘(분자 사이에 작용하는 보편적인 인력 중 하나)’에 의해 실이 연속적으로 뽑아져 나온다는 것이다.

국내 연구진이 탄소나노튜브 실 생산 기술을 발표한 것은 이번이 처음이다. 이번 연구는 남 연구원을 포함해 한국표

박막 태양전지 R&D에 적극 투자한다

2010년 10월 지식경제부는 고효율 대면적 박막태양전 지 기술개발 사업을‘5대 미래산업 선도기술 개발 사업’의 하나로 선정했다.

5개 분야에 3년간 총 7,000억원을 투자해 2020년까지 105조원의 매출을 달성한다는 야심찬 계획에 박막 태양전 지가 한 자리를 꿰찬 것이다.

시장 형성 초기 단계로 성장성이 우수한 박막 태양전지 시장은 2015년까지 연평균 31%의 고성장이 예상된다. 시 장 규모 또한 2015년 12조원에서 2020년 27조원으로 확 대될 것으로 예측되고 있다. 하지만 아직까지 주도권을 쥐 고 전면에 등장한‘플레이어’가 없는 상황이다.

정부는 우리나라의 강점인 반도체·디스플레이 기반 기 술 및 인프라를 활용해 차세대 태양전지인 박막 태양전지 시장을 선점하고 이를 제2의 반도체 산업으로 육성한다는 전략이다. 고효율·대면적화 기반기술 및 인프라를 활용해 시장에서 기술을 선도할 수 있고 기술 장벽이 높아 오랜 시 간 경쟁력을 유지할 수 있다는 판단에서다.

정부는 우선 광전변환 효율을 높이고 신공정기법을 적용 해 고효율 대면적 박막 태양전지 기술을 개발하는데 주력 하고 소재와 부품·장비는 중소기업 중심으로 R&D를 진 행해 나간다는 계획이다. 특히 셀과 모듈은 대·중소기업 협력을 기본으로 추진해 산업 전반에 걸친 밸류체인을 구

축해 나가는 것을 기본 골격으로 하고 있다.

정부는 이를 통해 2015년까지 박막 태양전지 생산능력 2GW를 달성하고 2020년까지 세계 시장의 40%인 11조 원의 매출을 올린다는 목표다.

중점적으로 연구·개발이 추진되는 분야는 CIGS·비 정질 실리콘·염료감응 박막 태양전지다. 고효율 화합물반 도체 기반의 CIGS 박막 태양전지, 비정질 실리콘박막을 광흡수층으로 사용하는 a-Si 박막 태양전지, 산화물 입자 표면에 염료를 흡착시킨 저가형 염료감응 박막 태양전지가 향후 시장을 주도한다는데 정부도 인식을 같이 했다.

많은 전문가들이 기업·대학 등 연구 주체 간 적절한 분 업체제를 갖추고 역량을 통합하는데 정부의 역할이 필요하 다고 주장하고 있는 상황에서 정부의 이번 결정은 박막 태 양전지 시장을 우리기업이 선점하는데 큰 밑거름이 될 전

망이다. (전자신문, 2011년 3월 8일)

NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 29, No. 2, 2011

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진행됐다. 연구 결과는 네덜란드에서 발간되는 소재 분야 국제학술지‘카본’호 1월자의 표지논문으로 선정됐다.

연구진의 기술을 활용하면 탄소나노튜브 실 여러 가닥을 한꺼번에 뽑아 내거나 고분자 물질을 쉽게 코팅할 수 있다.

또 실 형태뿐 아니라 시트 모양으로도 균일하게 뽑아낼 수 있어‘탄소나노튜브 필름’도 만들 수 있다는 설명이다. 탄 소나노튜브 필름은 유연하고 전기전도가 높아 터치스크린

소재로 쓰일 수 있으며,전류를 가하면 표면에 열이 나는 특 성을 이용해 자동차 유리 김서림 방지용 히터 등으로 활용 이 가능하다.

이뿐만 아니라 금속의 표면에 전압을 가했을 때 전자가 방출되는‘전계방출현상’을 이용해 휴대용 X-레이나 전자 총, 휴대용 초소형 비파괴검사 시스템 등에 활용될 수 있다.

(문화일보, 2011년 2월 15일)

- 핵심소재 고성능화 기술 - 대면적 유리기판 및 유연기

판 a-Si 박막 태양전지 모듈 고효율화 기술 - 제조장비 및 양산공정기술 - 시험평가, 표준화 및 시스템

적용기술

- 핵심소재 고성능화 기술

- 대면적 모듈 장비 및 양산공정기술 - 시험평가, 표준화 및

시스템 적용기술 - 핵심소재 고성능화 기술

- 대면적 유리기판 및 유연기 판 CIGS 박막 태양전지 모 듈 고효율화 기술 - 제조장비 및 양산공정기술 - 시험평가, 표준화 및 시스

템 적용기술

표. 박막태양전지 핵심 개발 기술

고효율 대면적 고효율 대면적 저가형 대면적

CIGS a-Si 염료감응

박막 태양전지 박막태양전지 박막 태양전지