나노/소재기술개발사업 성과분석 및 개선방안 연구

나노․소재기술개발사업 성과분석

및 개선방안 연구

2015. 01

▢ 성과검증 방법

2. 주요국의 나노기술 투자 동향

2.1 미국

○ 연방정부 및 부처는 학계 연구소에서 개발된 나노과학기술을 상업화하는 기술이전에 전념 하고 있으며, 이를 위해 2013년에 스몰 비지니스 혁신연구(SBIR) 프로그램과 스몰 비 지니스 기술이전연구(STTR) 프로그램을 시작하여 8,500만 달러 이상의 지원을 통해 나노기술 연구 개발 및 상업화를 가속화시키고 있음.

- 2016년 예산(안)은 나노기술 핵심전략((Nanotechnology Signature Initiative, NSI) 지원 이 43%를 차지하고 있음.

※ NSI: 여러 부처간 협동적인 조율을 통해 국가적으로 중요한 분야의 나노기술을 신속히 개 발할 수 있도록 디자인된 중점 나노기술 개발 프로젝트

○ 2014년에 프로그램의 세부 영역(Program Component Area, PCA)을 새롭게 개편 PCA 1. 나노기술 핵심전략 (NSI) a. 태양 에너지 수집과 전환을 위한 나노기술 b. 지속가능한 나노제조업 c. 2020 그 이후를 위한 나노전자 소재 d. 나노기술 지식 기반 인프라구조(NKI) e. 센서를 위한 나노기술 및 나노기술을 위한 센서 PCA 2. 기초 연구 (Fundamental Research)

PCA 3. 나노기술을 활용한 응용, 기기 및 시스템 PCA 4. 연구 인프라 구조 및 기기

○ 2016년도 예산안 중, 환경, 건강 및 안전 등의 예산이 NNI 전체 요청 예산의 7% 이 상을 차지하고 있으며, 기초 및 응용 연구 개발, 상업화를 지원하기 위한 “나노제조, 분석 및 시험 인프라 구축”에도 지속적인 투자

2.2 유럽연합(EU)/유럽연합집행위원회(EC)

▢ 개요

○ 유럽연합은 나노기술을 ‘미래혁신을 위한 기술(KET: Key enabling Technology)’ 중 하 나로 선정하고 기술개발 및 상용화를 통해 유럽의 발전과 경쟁력 확대 모색

- 나노기술과 같은 ‘미래혁신을 위한 기술(KET)’을 통해 경제 전반에 영향을 끼쳐 다 학제적이고 융합적인 기술발전을 통해 경제발전 기대

- 연구&개발을 통해 만들어진 기술을 제품/시장으로 전달하여 지식기반(고부가가치) 경제 구축

※ 6개 KET : 나노기술(NT), 바이오기술(BT), 첨단재료(Advanced Materials), 마이크로/나노소자 (Micro/Nano-electronics), 제조(Manufacturing), 광학(Photonics)

○ 유럽연합은 프레임워크 프로그램(FP: Framework Program)을 통해 1984년부터 과학기술 연구개발을 추진

- FP7(2007~2013)에서는 나노와 관련 ‘나노과학, 나노기술, 첨단재료 및 새로운 생산기 술’ (NMP: Nanoscience, Nanotechnology, Materials, and New Production technologies)프 로그램을 통해 연구개발 및 상용화를 추진

∙ 유럽연합의 행정부, 유럽연합 집행위(EC, European Commission)의 연구혁신총국(DG RnI: Research and Innovation) 산업기술국(Directorate G. Industrial Technologies)의 G.4 나노과학 및 나노기술(NanoScience & Nanotechnologies)

- 최근 Horizon 2020(2014~2020)에서는 (NMP-B: Nanotechnologies, Advanced materials, Biotechnologies, Advanced Manufacturing and Processing) 프로그램으로 진행 중

∙ 미래혁신기술국(Directorate D. Key Enabling Technologies)의 D.3 첨단 재료 및 나노기술 (Advanced materials and Nanotechnologies)과 나노기술 관련 모든 연구개발 및 상용화 진행

▢ 나노 주요 프로그램

○ 유럽연합은 프레임워크 프로그램(FP: Framework Program)을 통해 연구개발 사업을 진행 하고 있으며, 7차 프레임워크 프로그램(FP7)을 종료하고 Horizon 2020 프로그램 진행 중

○ 나노(NMP)는 FP7 프로그램 중 가장 큰 부분을 차지하는 협력(Cooperation)에 속해있으 며, 세부적으로는 아래 4가지 부분으로 구성되어 있음.

- 나노수준에서 현상연구 및 연구개발(NanoScience and Nanotechnology), - 신제품을 위한 NT& BT 재료(Materials),

- 지속적인 혁신을 위한 기술/기관/인적자원 활용(New Production),

- 신기술/물질 통합의 유럽발전(Integration of Technology for Induistiral production)

○ 나노기술(NMP)은 Horizon 2020의 산업 리더십(Industrial Leadership)부분에 속해 있으 며, 미래혁신 및 산업리더십을 위한 기술부분에 해당하고 특히 아래 세부분야에 대해 집 중 추진할 예정.

- Next-generation nanomaterials, nanodevices and nanosystems - Safe development and application of nanotechnologies - Societal dimension of nanotechnology

- Efficient synthesis and manufacturing of nanomaterials, components and systems - Capacity-enhancing techniques, measuring methods and equipment

○ 또한 글로벌 이슈인 나노안전(EHS: Environment, Health, and Safety)을 효율적으로 추진 하기 위해 나노안전클러스터(Nano Safety Cluster)를 구성하여 연구개발을 담당

- 2004년부터 FP(NMP)에서 나노안전 연구개발을 시작하여 진행하고 있으며, FP7(2007- 2013)에서 약 50여개 중대형 프로젝트(총 연구비 약 1억 7천만 유로) 지원 - 2010년부터 미국과 유럽(세계에서 가장 큰 시장 및 가장 큰 연구개발 예산을 투자) 은 나노안전세부 7개 분야를 구성하고 협력진행 중 ※ 나노안전 세부 7개 분야 : 1) 재료합성, 2) 독성, 3) 노출평가, 4) 데이터베이스, 5) 위험성(환경, 제품, 작업장), 6) 모델링, 7) 대중 확산

- 특히 연구협의체(Community of Research, CoR)를 형성하여 유럽-미국간 연구자 및 관 계관들의 소통을 원활하게 함으로써, 결과 극대화

험법 및 구조-활성 연관관계에 대한 정량적 분석을 위한 외삽법, 3) 나노재료 물리적 특성 분석 및 보건과 관련된 예측 모델링,4) 위험성 평가, 5) 데이터베이스 및 이해당사자 모두 합의한 지식, 6) 위 험성 관리(제어)

※ 일반연구지원사업 (`14년 170억원)

- 나노융합산업 활성화를 통한 신시장 창출 및 고부가가치 창출 가속화 지원(산 업부)

<그림 4-1> 연도별 투자비 & NT분야 비중

○ ‘나노 소재기술개발사업’ 부분의 투자 규모는 ‘05년 68억으로 NT분야 R&D 전체의 _{2.1%이었으며, ’13년 252억으로 투자는 2.5배 이상 증가하였으며, 전} 체 _{NT 분야 R&D 증 비중이 3.7%로 증가하였음.}

구분 전체 논문수 년도별 논문수 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 IF≥5 656 8 25 32 44 67 78 119 157 126 IF≥10 262 0 11 17 16 25 35 53 65 40 IF≥20 13 0 1 1 0 3 2 2 2 2 <표 4-3> 전체 논문의 연도별 영향력 지수 ○ 나노 소재기술개발사업의 전체 평균 IF는 4.481이고, 평균 피인용 횟수는 15.7임 - IF가 4.4보다 높은 논문수는 677개로 약 30% 비중이었음. - 국가연구개발 NT분야의 평균 IF는 2.75(2013년기준)이었음. ○ IF가 5이상 되는 논문수는 계속 증가추세임

- IF≥20 이상 논문수는 총 13건으로 주요 저널은 Nature, Nature Photonics, Nature Physics, Nature Materials 등임

4.2.2 기술적 성과 현황

○ 전체 특허출원 실적

<그림 6-7> 국가 R&D사업 중 NT분야의 TRL 분포(’13)

□ NT분야 투자는 주로 기초연구 분야에 집중(48.2%)

○ 국가 전체 R&D의 기초연구비 비중1)이 _{30.3%, 응용연구가 20.3%, 개발연구가} 49.4%임을 감안할 때, NT분야는 특히 기초연구의 비중이 높은 편

<그림 7-7> NT분야의 연구개발단계별 투자 현황(’13)

□ 대부분의 NT분야 중분류에서 미래부의 비중이 가장 높았으나, 나노소재 분 야는 미래부_{(40.3%)와 더불어 산업부(32.1%)의 비중도 높은 편}

○ 복지부를 제외한 대부분의 부처에서 나노소재 투자에 집중

□ NT분야 중분류 분야별로 전반적으로 기초연구 비중이 높은 편이며, 나노소 자 및 시스템_{, 나노 바이오보건 등은 특히 기초연구 집중도가 높음}

○ 나노소재 및 나노기반/공정 분야는 상대적으로 개발연구 및 응용연구가 활발

□ 나노기반/공정을 제외한 분야는 모두 대학의 비중이 가장 높음

○ 나노기반/공정 분야는 출연(연)을 중심으로 지원되고 있으며, 나노소재 분야 는 비교적 다양한 연구수행주체가 참여하고 있음

□ 지역별로는 NT분야 중분류 분야별 차이가 크지 않은 것으로 나타남

○ 다소 차이는 있으나 제주도를 제외한 대부분의 지역에서 나노소재 분야 연구 가 가장 활발한 것으로 나타났으며_{, 대전, 충남, 전북, 경북 등의 지역은 나노} 기반_{/공정 비중이 상대적으로 높은 편}

□ NT분야의 SCI논문 중 82.8%는 대학에서 도출되며, 약 14.4%가 출연(연)에서 발생 ○ NT분야 SCI논문 성과의 대학 집중 현상은 ET, IT, BT 등 타 연구 분야에 비해 뚜렷

<그림 7-27> NT분야의 연구수행주체별 SCI논문 현황(’13)

추진정도는 업체와 협의 중에 있으며_{, 현재 총 7개 과제에서 사업화 성과실} 적이 있으나 추후 진행사항을 추적_{⋅확인해 볼 필요가 있음} □ 특히, 나노⋅소재기술개발사업의 기본 목적인 선도적 발굴을 위한 탐색적 ⋅발아형 연구, 미래신산업 핵심⋅원천 기술수요에 대응하는 원천연구, 미 래기술의 패러다임을 전환할 수 있는 차세대 나노분야의 창조적 기반의 원천기술 확보는 우수하게 달성되었음 ○ 반면, 우수한 논문 성과이지만 특허와 사업화성과는 크지 않아 본격적인 실용 화를 추진을 위한 _{IP(지적재산권)의 권리화, 기술이전 등의 본격적인 기술사} 업화 추진에 제약이 있음_. 8.2 건의 □ 나노⋅소재기술개발 사업의 과학적 성과(논문)가 기술적 성과(특허)로 이어 져 경제적 효과가 제고 될 수 있도록 선순환적 정책 방향 제시 ○ 2000년대 초반부터 추진되어 온 나노분야의 기초⋅원천연구는 성과가 꾸준히 증가하고 있으나 _{2010년 이후 글로벌 패러다임 변화로 나노분야의 제조경쟁} 력 강화를 위해 특허출원 및 등록_{, 특히 미국등록이 절실한 상황} - 나노⋅소재기술개발사업에서 산출된 기초⋅원천연구의 성과가 나노산업과의 연계 가 잘 이루어지지 않고 있기 때문에 기초원천연구의 산업적 활용방안 마련 필요 - 특히, 기초⋅원천연구의 성과가 기술료 및 사업화에 연계될 수 있도록 성과홍 보 및 기술사업화 연계 방안 마련 필요 - 신규 과제의 20-30%는 실용화과제로 투자 배분 또는 별도 사업 필요 ○ 또한, 기초부터 응용, 개발의 각 단계에 ‘순환연구’를 체계적으로 추진 필요 - 완전히 새로운 기능을 갖는 재료와 응용분야의 도출 등 재료 기능으로 시스 템의 제안과 비연속적 혁신을 창출하는 _{‘세렌디피티’ 환경조성 및 고위험도} 연구도 꾸준히 지원필요 ※ 세렌디피티(우연한 발견):페니실닌, 비아그라, 보톡스, 포스트잇

나노 촉매 소재 기술 개발 2002.12.1 ~ 2005.5.31 / 포항공과대학교_, 이재성 연구개발단계 분류기준 체크_(√) 1) 기초연구 • 특수한 응용 또는 사업을 직접적 목표로 하지 않고, 자연현상 및 관찰 가능한 사물에 대한 새로운 지식을 획득하기 위하여 최초로 행해지는 이론적 또는 실험적 연구

※ 본설문은 <수행과제 개요>, <연구성과>, <향후전망> 3종류로 구성되어있습니다.

나노⋅소재기술개발사업 과제 성과분석을 위한 설문

(2014. 9. 4, 국가나노기술정책센터)

수행과제 개요

▶ 수행하신 과제의 현황을 조사하고자 합니다. 1. 수행과제 1-1 수행 과제명을 작성해 주시기 바랍니다. 1-2 연구기간과 연구책임자(소속)를 작성해 주시기 바랍니다. 1-3. 수행 과제가 나노 5대분류 중 어디에 해당되는지 체크해 주시기 바랍니다. 1) 나노소재분야( ) 2) 나노소자분야( ) 3) 나노바이오분야( ) 4) 나노에너지 환경분야_{( ) 5) 나노공정 측정 장비분야( ) 6) 나노안전분야( ) 7) 기타( )} 2. 본 과제가 현재 어느 위치인지 OECD에서 제시하는 연구개발 단계와 연구성과

대 분 류 중 분 류 소 분 류 체크(√) 나노바이오 치료 및 임플랜트 기술 나노 약물 전달 기술 나노구조체를 이용한 치료기술 (생체 적합한 나노 구조 개발. 나노 구조를 이용한 조직 생장 등₎ 나노바이오 임플랜트 기술 _{(나노 스케일 인공장기 등.)} 나노바이오 정보 기술 나노바이오 정보처리 및 저장기술 _{(DNA computing 등.)} 나노바이오 전자기술 (biomolecular electronics, protein 회로 등.) 나노바이오 에너지 기술

나노센서소자 바이오센서_{, 물리센서, 가스센서} 인쇄소자 소재_{(무기/우기반도체, 도체) 집적기술} 광소자 양자선_{/양자점, 광결정, 전광논리소자} 자기소자 스핀FET, 스핀LED, 전류인가자화반전, 자구벽이 동, 자성반도체 분자소자 분자소자제작, 신호처리 및 시스템 양자소자 양자상태제어_{, 양자전산소자, 양자정보소자} 나노 바이오 검지 및 정체 바이오이미징, 검지, 바이오칩, 정제 및 분리시스 켐 치료 및 임플란트 약물전달_{, 세포/조직공학, 임플란트} 나노바이오 정보 생물분자설계 및 제조, 바이오소자, DNA컴퓨팅 나노바이오 에너지 에너지변환/저장, 활용/제조 나노바이오 극한 제어 및 분석 단위 생체구조 분석, 생체분자 제어, 생체모방, 생 체분자검 안전성_{, 영향평가, 표준화} 성능_{/안전성평가, 환경/인체영향평가, 표준화} 나노 공정_/ 장비_/ 측정 나노박막 원자층증착, 에피택시, 고단차증착, 저손상증착, 대 면적증착_{, 선택적증착} 나노선 화합물반도체 나노선 합성/제작, 나노선어레이, 나 노선소자 나노점 나노입자측정, 제조, 제어 나노패터닝 노광방식_{, 비노광방식, 기존기술과의 호환성} 자기조립 기반 나노공정 자기조립템플레이트, 하이브리드, 자기조립단원자 막

나노식각 공정 _{RIE, APC/AEC, NBE, 세정장치, 평탄화 장비}

저가 대면적 공정 습식프린팅, 대면적 임프린트 나노화학/구조분석 XPS 측정/해석/전산모사, X선 집속, X선-전자선 상호보완 나노전기적 측정 신뢰성평가, 미세신화감지, 다양한 환경측정, 결함 평가 나노광학특성 측정 근접장_{, 나노분광, 원격장 광학측정}

SPM 기반 측정 STM, AFM, NSOM, EFM, 반도체용 SPM...