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유럽연합의 나노기술 경쟁력 : 현상과 미래
| 본고는 2006년 11월 28일 EC(European Commission)가 발간한 보고서 "The economic development of nanotechnology - An indicators-based analysis"의 주요 내용을 요약, 정리한 것이다. 동 보고서는 나노기술관련 다양한 데이터(시장, 투자, 일자리, 기업, 특허, 논문 등)를 이용하여 나노기술의 현상을 조명하고 미래를 전망하였으며, 미 국, 일본, 신흥 나노기술 강국(중국, 인도, 러시아 등)과의 비교를 통해 EU의 나노기술 경쟁력을 분석하고, 나노기술이 EU 의 경제적, 사회적 목적에 기여하는 바에 대해 서술하고 있다. | | | | 나노기술 상업화 : 시장 규모와 점유율 | | 2001년 미국 NSF는 2015년 나노제품의 세계시장 이 1조 달러에 이를 것으로 전망함. 나노기술의 정의, 최종제품에의 부가가치 기여, 낙관 정도에 따라 다양한 예측 전망치를 내놓고 있음(2010년 1천500억 달러(미 쯔비시 연구소 2002), 2014년 2조6천억 달러(Lux Research, 2004)). Lux Research의 경우 가장 낙관 적인 시나리오를 보이며, 2014년 나노제품 시장이 정 보통신시장보다 크게 될 것이며, 바이오 시장의 10배 이상 될 것으로 전망함.
현재 나노제품 시장에서 나노소자와 나노바이오가 각각 4억2천만 달러, 4억1천5백만 달러로 가장 큰 시 장 점유를 보이는 것으로 추정되며, 그 다음이 나노재 료 1억4천5백만 달러, 나노장비 5천만 달러 순임<그림 1>. 2015년에는 모든 나노기술 분야가 괄목 성장을 할 것으로 기대됨(예, 나노재료는 현재의 1억4천5백만 달 러에서 3천4백억 달러).
Lux Research(2004년)의 3단계 모델에 의하면, 2004년까지의 1단계는 나노기술이 일부 첨단기술 제품 에 접목되며, 2009년까지 2단계는 나노기술의 breakthrough가 일어나고 나노전자가 시장을 지배하 게 되며, 2010년 이후의 3단계는 나노기술이 보건, 생 명과학 등의 응용제품에 보편화될 것임. 이 시기엔 나 노바이오기술이 의약품 산업의 발전에 상당한 기여를 하게 되며, 기초 나노소재는 중요성을 잃게 될 것으로 보임. 전체적으로 2014년에 나노기술이 글로벌 제조품 의 15%를 점유하게 될 것임(이중 PC 100%, 가전제품85%, 의약품 23%, 자동차 21%를 각각 점유).
2014년 2조6천억 달러의 세계 나노시장을 지역별로 세분화하면, 나노제품 판매에서 가장 중요한 지역이 아 시아 태평양 지역이고, 그 다음으로 미국, 유럽이 비슷 한 수준이 될 것임<그림2>. 가까운 장래에는 강력한 아 시아계 기업들의 제품들(PC, 이동통신기기, 자동차 등) 이 시장을 지배할 것이나, 2008년 이후에는 의약품이 보다 커지게 되고 이는 미국기업들에 의해 지배될 것임.
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| 글로벌 경쟁 : 공공 및 민간 부문 투자 | | 2001년 미국 클린턴 행정부의 NNI 발표를 시발점으로 전 세계적으로 나노과학에 대한 투자가 이루어지고 있으며, 유럽에서는 EC (European Commission)가 나노기술연구에 대한 가장 큰 투자기관임.
- FP6에서 나노기술이 재료 및 생산기술과 함께 유 럽연구의 최우선 과제중의 하나로 선정되어, 2004- 2006년 사이에 13억 유로가 나노기술연구에 투자되 었으며(2004년 3억7천만 유로, 2005년 4억7천만 유 로, 2006년 5억 유로), 이전의 FP4, FP5(1994- 2002)에서도 나노관련 프로젝트에 총 3억 유로가 투 자되었음. FP7(2007-2013)에서도 나노기술이 계속 우선과제로 투자될 예정이며, 다른 부문에 할당된 나노관련 예산을 포함해 적어도 2배 이상으로 늘어날 예정임.
 EU 회원국 중 독일이 최고의 나노투자 국가이며, 그 다음이 프랑스, 영국 순이며(이는 일본, 한국에 견줄만 함), 특히 구매력 지수를 고려한 비교에서 중국의 노력 은 실질적이고 상당한 것 이상으로 간주되어야 함. 미 국은 최다 지출국으로 연방정부와 주정부에 의해 2004 년 12억 유로, 2005년 17억 유로 이상을 투자함. 그러 나 전체적으로 공공부문의 투자만을 고려했을 때 유럽 은 미국의 수준과 비슷함<그림3>.
- 전체 투자에서 민간 투자의 비율은, 유럽이 1/3, 미 국이 약 54%, 일본이 약 2/3를 차지하며, 기타는 주 로 신흥 아시아국으로 36%를 보임. 절대적인 수치로 미국은 나노기술에 35억 유로 이상, 일본은 27억 유 로, 유럽은 25억 유로 이하를 나노기술에 투자하고 있으며, 나노연구에 있어 유럽은 공공부문의 투자에 서는 경쟁할 만 하지만, 산업부문은 경쟁국에 뒤쳐져 있음.
| | 나노기술의 벤처 캐피털 투자 | | 
1999-2002년의 나노기술 벤처 캐피털 투자에서,나노바이오 분야가 가장 매력적인 시장이며, 그 다음이 나노소자, 나노소재, 나노장비 순임<그림4>. 전체 벤 처캐피털(VC) 투자는 1999년 6천3백만 달러에서 2002년 4억 달러 이상으로 증가함(3년내 500% 이상 증가). 그러나 2000년에서 2002년으로 넘어오면서 나 노바이오에서의 비율 감소는 VC 시장이 아직은 두고 보자는 심리임.
전체 세계 VC 투자가 2002년에 정체를 보이다가 그 이후는 미미하지만 계속 증가상태를 보이며, 나노기 술의 점유율도 이와 비슷한 양상을 보임<그림5>. 이러 한 일시적 감소 현상은 부분적으로는 2000년대 초에 시작된 나노입자의 유해성 문제의 영향과, 또 거대투자 와 나노기술을 둘러싼 과장과 함께 공공부문의 개입 결 여로 '버블'로 이끌 수 있다는 우려에 기인함. 2005년 전 세계 VC의 2.2%인 5억 달러가 나노기업에 투자되고 있음.
| | 경제적 영향 : 나노기술의 일자리 창출과 기업 설립 | | 기업 설립은 신기술의 발전과 경제적 의미에 대한 중요한 지표로서, 신생 기업은 전형적으로 하나의 주된 자산(신기술에 대한 특허권)을 가지고 있으며, 이것이 벤처 캐피털이 첨단기술과 관련한 고 위험 부문에 투자 하는 주요 투자원임.
NSF는 전 세계적으로 2015년까지 200만명의 나노 전문인력이 필요하며, 지역별로는 미국 80~90만, 일본 50~60만, 유럽 30~40만, 아시아태평양지역(일본제 외) 20만, 기타지역 10만이 필요하며, 또 500만 개의 나노관련 일자리(나노전문인력 1인당 2.5개의 일자리) 가 창출될 것으로 예측함(Roco, 2003). Lux Research 는 보다 낙관적으로 2014년까지 나노기술관련 1천만 개의 일자리가 창출될 것으로 전망함<그림6>.
- 일자리의 많은 부분은 중소기업에서 창출될 것이 며, 이미 지난 수년간 많은 기업들이 자사의 기술 포 트폴리오에 나노기술에 우선 순위를 두고 있음. 이는기업들이 나노에 주력하는 것으로 인식되길 원하기 때문이며, 여기에는 100여년 이상된 기존 대기업들 도 포함됨( Bayer, BASF, Carl Zeiss, Agfa- Gevaert, General Electrics, Philips 등은 모두 1900년 이전에 설립됨).
<그림7>은 유럽(독일, 스위스, 영국), 미주(미국, 캐 나다), 아시아(일본, 한국, 중국)의 522개 나노기업 (2005년 5월 현존 기업)의 설립 현황을 보여줌 (NanoInvestorNews DB, 2005). 미주지역이 선두이 고, 그 다음이 유럽, 아시아 순임. 1980년까지는 소수 의 나노기업만이 설립되었음(매10년마다 평균 10개 기업). 1980년대 이후 그 숫자가 증가해 오다가, 1996년 에 도약이 일어나기 시작했으며, 2000년에 50개의 나 노기업이 설립됨.
<그림8>은 357개 나노기업의 나노기술 활동 분야를 나타내며, 1/3은 나노재료, 1/3은 나노바이오에 주력하 고 있고, 나머지는 나노장비와 나노소자에 주력하고 있 음. 국별로 보면 미국은 평균적으로 고르며, 독일은 나 노장비가 강하고, 영국은 나노바이오, 일본은 나노재료 와 나노장비 모두 강하나 나노바이오는 매우 약함.
나노선진국 기업들의 매출 규모의 비교에서, 미국기 업의 대부분은 중소기업으로 매출규모는 1천만~5억 달러이며, 독일, 영국 기업의 대부분은 1천만 달러 이 하의 소규모 기업임.
 유럽 33개국, 1538개 나노관련 기관에 대한 분석에 서는 절반이상이 독일기업이고, 프랑스와 영국은 각각125개 기관으로 동일 수준이며, 그 다음이 큰 차로 네 덜란드, 오스트리아, 스위스, 벨기에 순임<그림9>. 이 탈리아는 중위권 국가(체코, 덴마크, 폴란드, 헝가리, 스웨덴, 아이스란드, 이스라엘, 리투아니아, 슬로바키 아, 슬로베니아 등)에서 선두이며, 아이슬란드는 국가 크기에 비해 19개 기업이 진입한 것은 이탈리아가 32 개임에 비추어볼 때 특기할 만함. 핀란드, 스페인, 노르 웨이는 기대와 다르게 10개 이하 군에 속함.
이상으로부터, 나노기업 및 나노관련 일자리의 창출 과 활동에서 가장 괄목할 만한 진전을 이루고 있는 나 라는 미국이며, 유럽에서는 독일이 가장 활발한 역할을 하고 있으며, 일본은 미국의 가장 주요한 경쟁자임.
- 부상하고 있는 나노국가로 중국, 인도, 러시아는 이륙 준비를 하고 있고 유럽을 추격하고 있음. 이들 국가는 기업 통계에서는 특출한 점이 없지만, 다음 세대에서는 상당한 역동성을 보일 것이며, 상품, 연 구, 생산 기지의 세계시장에서 중요한 경쟁자가 될 것으로 전망됨.
| | 나노기술개발 : 나노기술 특허출원 | | 특허는 과학적 결과를 기술적 응용으로 전환하는 능 력을 반영하며, 특허는 또 연구결과의 경제적 이용을위한 선결 요건이며, 기술의 경제적 잠재력, 유망영역 탐구, 사람, 기관, 국가 등의 액터들(actors)을 분석하 기 위한 중심적 수단임.
<그림10>은 유럽특허청(EPO)이 분석한 1995-2003 년 사이의 세계 나노관련 특허 수의 변천을 나타내는 데, 분야별 특허 수는 계속 증가하여 1999년과 2002년 에는 기하급수적 성장을 나타내지만, 그 다음 연도에서 는 완만한 퇴조를 겪으며 전체적인 성장 속도에 영향을 주고 있음. 2003년 나노특허의 가장 큰 그룹은 나노전 자 관련이며, 그 다음이 나노소재이고, 어느 정도 거리 를 두고 나노마그네틱스, 나노광학이 뒤따르고 있음.
1995~2003년 나노기술 특허의 전체적인 성장속도 는 연평균 14%이고, 초반부에 비해 후반부가 성장속도 가 낮음<그림11>. 나노전자, 나노재료, 나노소자, 나노마그네틱스가 1990년대에 가장 높은 성장속도를 보였 으나, 1999~2003년에서는 다소 낮은 성장을 보임(나 노소자는 심지어 마이너스 성장). 나노바이오와 나노광 학은 1990년대에 마이너스 성장을 겪었으며, 2000년 에 들어와서는 연평균 20%로 증가했으나, 절대적 기준 에서는 나노전자나 나노재료보다 훨씬 낮은 수준임.
<표1>은 2003년에 나노기술 서브클래스별 상위 10 개 국가를 나타내고 있는데, 나노기술 전 분야에서 미 국이 출원인, 발명자 모두에 대해 가장 특허 활동이 활 발한 국가임. 독일, 프랑스, 캐나다는 나노바이오에서 상위권에 속하며, 네덜란드와 스웨덴은 나노전자에서 부상하고 있고, 벨기에와 대만은 나노재료에서 상위권 에 있음. 스위스는 특히 나노소자에 강하며, 영국은 나 노광학에 강함.
상위 8개 출원 국가의 나노 특허의 연평균 성장률의 분석에서<그림12>, 세계 전체적으로 1990년대 후반 (18%)이 2000년대 초(10%) 보다 더 큰 성장을 보이며, 전체 나노특허의 50%를 갖고 있는 미국의 발전이 이와 유사한 경향으로 전 세계의 발전을 이끌어 가고 있음.
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| 나노과학 논문의 발표와 인용 | | 유럽은 나노기술 논문 발표수에서 선두이며, 1990 년대에 유럽의 점유율은 조금 증가한 반면, 미국, 캐나 다의 논문수는 감소하였으며, 기타 아시아는 가장 역동 적인 지역으로 특히 중국의 진전이 괄목함<그림 13>. 유럽은 주요 경쟁자들과 견줄 수 있는 나노기술의 광범 위한 과학적 기초를 보유하고 있는 것으로 판단됨.
국별, 학문별 최근의 논문 발표수에 있어 미국은 1999~2004년 사이 총 18,000편의 나노과학 논문을 발 표하여 가장 활발하며, 큰 차이를 두고 일본, 중국이 그 뒤를 잇고 있고, 유럽은 가장 많이 발표한 나라들이 4~7위권에 포진하고 있으며, 그 다음 한국, 캐나다, 스 페인이 상위 10위권을 이루고 있음<그림14>. 분야별로 는 화학합성과 초전도/양자 컴퓨팅 분야에서는 독일이 중국보다 강하고 일본과 비슷한 수준이며, 영국과 프랑 스는 중국과 비슷한 수준. 나노재료 분야에서는 중국이 강세를 보이며 일본을 앞지르고 미국과의 격차를 좁히 고 있음.
1990년대 상위 25개 국가의 논문 인용지수(논문의 질과 영향력을 나타냄)의 비교에서는 상대적 영향력 지 수가 가장 큰 나라는 스위스와 네덜란드이며, 영국(잉 글랜드와 스코틀랜드), 프랑스, 일본, 독일은 단지 중위 권에 속해, 캐나다, 벨기에, 아일랜드, 덴마크에 뒤지고 있음<표2>. 가장 역동적인 국가는 러시아, 중국, 한국 3개 국가임.
♣ 김경호 책임연구원 (kimkho@kisti.re.kr) |
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2035년 일본의 나노기술 예측
| 본 내용은 일본 문부과학성이 발간한‘2035년의 과학기술’보고서 내용중 나노기술분야 델파이 조사 결과를 간추린 것임. ‘2035년의 과학기술’은 일본 문부과학성과 과학기술정책연구소의 협조로 한국과학기술정보연구원이 번역하여 한국어판을 발 간한 바 있음(2006년 11월). | | | | 법규에 따른 미국 최초의 NNI 평가 | | 일본 문부과학성은 지난 1971년부터 5년 간격으로 1 회씩 향후 30년간의 과학기술발전 예측조사를 시행해 '20××년의 과학기술' 이라는 보고서를 발간하고 있음.
- 최근 발행된 '2035년의 과학기술'은 일본의 과학기 술분야 전문가 2,300여명을 대상으로 실시한 델파이 조사 결과를 분석한 것으로 나노기술분야 항목도 포 함하고 있음.
- 조사 집단이 광범위하고 전문가집단들의 견해를 반영한 것으로 과학기술의 미래를 과학기술분야에 직접 몸담고 있는 연구자들의 시각으로 내다보았다 는 점에서 의의가 있음.
| | N나노기술분야 델파이 조사 개요 | | 나노기술은 바이오·정보·환경·에너지 등의 문제를 해결하기 위한 기반과학기술로서 위치하며, 기초 학술이며, 나노미터 크기로 재료를 가공·조형하여 새 로운 기능을 부여하는 등 지금까지는 없는 새로운 돌 파(break through)를 가져오는 매력적인 분야임.
나노기술분야를 핵심적인 과학기술영역으로 설정 한 배경은 다음과 같음.
- 역사적으로 연구자 개개인의 우연한 발견 능력 (serendipity)에서 중요한 발견과 발명이 이루어진 것이 적지 않지만 그 대응책으로 응용까지를 충분히 고려한 연구가 중요함.
- 나노기술 분야에서 기초연구는 특히 중요하며 동 시에 산학연계를 잘 진행시켜 나갈 필요가 있음. 기업 연구소에서도 기초부분은 강화할 필요가 있어 국 가 차원의 지원이 필요함.
- 기술 영역으로서는 계측기술과 NEMS 기술 등 기 초·기반·원리에 관계되는 영역 등이 지금부터 특 히 중요하며 NEMS와 MEMS처럼 지금까지의 정밀 가공을 떠받쳤던 산업과는 전혀 다른 새로운 산업의 출현이 기대되는 영역임.
- 재료에 관해서는 수요 지향도 필요하지만 탄소나 노튜브와 같이 탐색적인 연구에서 비약적인 발전과 성과를 낼 수 있는 영역도 있음.
나노기술의 각 분야별 델파이 조사 결과에 따른 정 책 제언은 다음과 같음.
- 나노재료 모델링·시뮬레이션 -> 인재양성
- 나노계측·분석기술 -> 기초기술로 인재·예산면 에서 투자 유리
- 나노가공·조형·제조기술 -> 지적재산 권리화의 지원, 연구교류촉진, 중소기업 지원
- 물질·재료의 제조·합성기술·프로세스기술 -> 다수 기관에 의한 연계·공동
- 나노 레벨 구조제어에 의한 신소재 -> 실용화 전개 연구가 반드시 필요
- 나노디바이스·센서 -> 대학이 핵심이 되어 산학 과 융합된 연구체제
- NEMS기술 -> 공동이용 센터의 설립
- 환경·에너지재료 -> 나노재료의 유효 활용에 의 한 고도화
- 나노바이올로지 -> 연구자가 유기적으로 연계를 이루어내는 구조 - 안전·안심사회에 관한 나노과학 -> 인재의 육성, 관련 정책에 있어서 국제적인 조화의 달성
나노기술·재료분야는 기술적인 실현으로부터 사회적 으로 적용하기까지의 시간이 많이 소요되어 국가차원의 중 장기적인 지원 체제를 정비하는 것이 중요함.
- 구체적으로는 대형시설을 포함하는 연구 인프라의 확립과 인재육성·확보가 필수적임.
- 나노기술을 중심으로 한 새로운 융합과학기술분야 를 개척하는 것과 일본이 우세한 분야에 더욱 집중하 는 투자 정책이 필요함.
| | 나노기술분야 델파이 조사 결과 | | 일본의 미래를 생각할 때 나노기술·재료분야와 어 떤 과학기술분야가 융합이 필요한가를 묻는 질문에 '생 명과학분야'와 '전자공학분야'라고 응답한 비율이 가장 많음<표1>
향후 30년을 생각하는 경우, 나노기술의 발전에 따 라 가장 큰 영향을 받는 기술분야를 묻는 응답에 생명계 기술분야가 가장 많은 영향을 받을 것이라고 응답함.
나노기술분야 각 영역별로 현시점 및 중장기적 시 점(2015년~2025년)에서 '지적자산의 증대(해당영역 자체의 지적자산 증대, 다른 분야의 발전)', '경제적 효 과(일본 기존 산업발전, 신산업·신사업 창출)', '사회 적 효과(안전·안심의 확보, 사회 활력과 생활의 질 향 상)' 측면의 기대도를 묻는 항목에 <표3>과 같은 응답 결과를 얻었음.
현시점에서는 '나노계측·분석기술'분야가 '다른분야의 발전'에 영향을 미칠 기대가 크며, '나노바이 올로지'분야는 '지적자산 증대'에 대한 기대가 큰 것 으로 조사되었음.
- 중장기적 시점의 경우 현시점에서의 조사 결과와 유사하며 현시점에서보다 더 높은 기대치를 가지고 있는 것으로 조사됨.
현재 일본의 연구개발 수준을 미국, EU, 아시아와 비교하였을 때(10척도) 일본의 나노기술 수준은 미국 에 비해 약간 열세(4.9포인트), EU에 비해 약간 우위 (5.7포인트), 아시아에 비해 우위(8.7포인트)로 응답하 였음 <표4>.
- 기술분야로 보면 나노계측·분석기술(미국의 5.1 포인트), 나노가공·조형기술(미국의 5.8포인트), 물 질·재료의 제조·합성·프로세스기술(미국의 5.6 포인트), 환경·에너지재료(미국의 5.8포인트) 등의 기술 영역에서 일본이 우세한 것으로 조사
일본에서의 나노기술·재료 분야 중요도 지수는 66.4로 조사되었음. 중요도 지수가 높은 상위 20개 과 제는 <표5>와 같음.
나노기술·재료분야의 기술적 실현 예측시기는 2011~2015년이 87%로 가장 많았으며 2016~2020년 은 10% 정도임.
- 기술의 실현을 위해 '정부의 관여가 필요한가'라는 항목에 대해 '대, 중, 소, 필요 없음'으로 구분하여 응 답한 결과는 <그림1> 같음.
- 기술영역별로는 '나노바이올로지', '환경·에너지 재료' 분야에서 정부의 관여가 많이 필요하다고 응답 하였으며, '나노??기술', '물질·재료의 제조·합성·프 로세스기술', '나노계측·분석기술' 분야에서는 정부 의 관여가 필요없다고 응답한 비율이 높음<그림1>.
- 기술적 실현을 위해 정부가 취할 수단으로는 '연구 개발 자금의 확충'이 69.7%로 가장 많음<그림2>.
기술의 사회적 적용 예측시기는 2021~2025년까지 라고 응답한 비율이 46%로 가장 많음. 다음으로는 2016~2020년이 34%, 2026~2030년이 11%의 순임.
- 기술의 사회적 적용을 위해 '정부의 관여가 필요한 가'에 대한 응답 결과는 <그림3>과 같음.
- 기술영역별로는 '안전·안심사회에 관한 나노과학', '나노바이올로지', '환경·에너지재료' 분야에서 사회 적 적용을 위해 정부관여가 많이 필요하다고 응답하였으며, '나노재료 모델링·시뮬레이션' 분야의 경우 정부관여가 필요 없다고 응답함.
- 사회적 적용을 위하여 정부가 취해야 할 수단은 '산학연 연계강화'가 가장 필요하다고 응답하였음 <그림4>
기술적 실현에서 사회적 적용까지의 기간을 영역별 로 살펴보면 '나노디바이스·센서'분야가 10.8년으로 가장 길며, '나노가공·조형·제조기술'은 6.7년으로 가장 짧음<그림5>
♣ 서주환 연구원 (nano@kisti.re.kr) |
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미국의 나노기술개발계획
| 2000년 1월 21일 미국 캘리포니아 공과대학(Caltech)에서 2001 회계연도의 주요 과학기술정책을 발표하던 클린턴 전임 미국 대통령이 나노 기술개발 붐을 알리는 "기념비적인 어록"을 남겼다. "국회도서관의 모든 정보를 각설탕 크기 만한 크기의 칩에 저장할 수 있다. 그러기에 미국 정부에게는 나노기술개발을 추진해야 하는 책무가 있다"는 내용을 담은 인상적인 연설은 나노기술을 미국민 뿐만 아니라 전세계적으로 알리는 데 크게 기여하였다. 그리고 6년이 흘렀다. 미국 국가연구위원회(NRC)에서 발행한 NNI 3개년 평가 보고서를 중심으로 그들이 생각하는 "미국 의 성공과 향후 과제"를 살펴보았다. 또한 국내 나노기술의 정책방향 설정시 고려해 볼 만한 시사점을 도출해 내었다. | | | | 법규에 따른 미국 최초의 NNI 평가 | | 2006년 9월 공개된 미국 국가연구위원회(NRC)의 NNI 3개년 평가 보고서(A Matter of Size: Triennial Review of the National Nanotechnology Initiative)는 미국국가나노기술전략(National Nanotechnology Initiative, NNI)의 추진상황을 민간 차원에서 진단하도록 규정한 나노기술연구개발법(21st Century Nanotechnology Research and Development Act, Public Law 108-153)에 근거하여 시행된 최초의 NNI 평가 보고서임.
미국의 국가나노기술개발전략(NNI)은 2000년 수립 되어 현재까지 연 10억 달러 이상을 투자하며, 범부처 적으로 성공적으로 추진되고 있음.
- 2007년 NNI 예산 청구금액은 12억 7,800만 달러 로 전년도 청구액 (10억 5,400만 달러) 대비 21% 증 가하였으며, 이는 NNI 첫해(2001 회계연도, 4억 6,400만 달러) 보다 3배가량 증대된 것임.(2008 회 계연도에서는 14억 4,700만달러를 의회에 요청함)
미국 의회는 이러한 NNI의 추진현황을 점검하기 위 하여, 나노기술연구개발법을 제정하고(2003), 동법 제 5조에서 "3년마다 국립과학원(NAS)의 국가연구위원회 (NRC)와 협정을 체결하여, NNI 계획의 추진상황을 심 사할 것"을 명시화함.
법률로 지정한 심사항목은
- NNI 연구사업에 대 한 평가(연구사업의 기술적 성취도, 부처간, 학제간 프로그램의 관리와 조정, 부처별 연구개발비 및 목표 달성수준 등),
- 나노기술 개발로 인하여 우려되는 분자 자기조립기술의 가능성에 관한 진단,
- 나노기술개발의 책임성에 관한 연구 등 임.
| | NRC의 NNI 추진체계 평가 항목 | | 보고서는 법규에 따라 아래 항목에 대한 평가를 진행함.
| | NNI 검토 위원회의 조사 활동 방법 | | NRC는 NNI 평가 프로젝트를 수행하기 위하여 3번의 워크샵을 통하여 정부 나노기술연구개발 활동 현황 정보수집, 소기업에서 다국적 기업에 이르기까지 산 업계 관계자에 대한 대면 조사, 그 외 비공개 회의 및 전화회의(telephone conferences)를 병행하여 조사활 동을 진행함. 인터뷰 기업은 Nanosys, DuPont, Motorola, Intel Corporation, Advance Nanotech, GE Global Research, CombiMatrix Corp., Nanomix, Cambrios Technologies Corp., Lockheed Martin Corp. 등임.
| | 미국 국가나노기술전략(NNI)의 개요 - NNI, '부처간 나노기술연구개발활동의 조정체계' | | 2000년 1월 발표된 미국의 NNI는 세계적으로 나노 기술개발 경쟁을 촉발함.
- 한국(2001.7), 일본(2001.9), 유럽연합(2002.3), 독일(2002.5), 중국(2002.7), 대만(2002.9) 등에서 국가차원의 나노기술개발전략을 수립하였으며, 현재 전세계 60여개 국가에서 나노기술개발 추진(한국과 학기술정보연구원, 2004)
-2005년 한 해 나노기술에 투자한 전세계 주요국 정 부차원의 연구개발비는 41억 달러에 달하며 이는 2000년 대비 5배 이상 급증한 것임.
미국 국가나노기술전략(NNI)은 2000년에 수립한 1 차 NNI와 2004년 수립한 2차 NNI로 구분되며, 제1차 NNI는 연구성격별로 5가지 투자분야를 설정
- 5대 투자영역 : 기초연구, 그랜드 챌린지, 우수센 터네트워크, 연구인프라, 사회적 영향 및 교육
제2차 NNI는 미국 나노기술연구개발법에 근거하 여, 연구개발 4대 목표와 7개의 프로그램구성영역 (Program Component Area, PCA)으로 재편함.
- 4대 목표는
①세계 수준의 나노기술 연구개발 프 로그램 유지
②신기술의 제품화 촉진
③교육 및 인 력, 인프라 개발 및 지원
④책임있는 나노기술개발 의 지원
프로그램 구성영역(PCA)은 NNI 연구지원사업을 비 슷한 연구영역별로 분류한 7개의 사업영역
- 5개의 연구분야(나노기초원리, 나노소재, 나노디바 이스와 시스템, 메트롤로지 및 표준화, 나노제조)와 2 개의 연구지원부문(연구시설, 사회영향)으로 구성
- 7개의 PCA는 부처별로 어느 부문에 집중적인 투 자를 하고 있는지를 파악할 수 있게 하는 정량적인 정보를 제공하여, 공통적인 관심분야에 대한 협력 활 동촉진
*NRC 검토위원회는 PCA와 같은 국가나노기술연 구개발 활동을 체계적이면서 정량적으로 보여주는 분석인자의 개발을 주요한 정책과제로 제시함.
NNI는 그 자체만으로 연구개발 지원금을 수여하는 개별적인 연구 프로그램이 아니라, 연방정부 부처간의 연구개발 협력을 조정하는 체계
- NRC의 NNI 검토위원회는 NNI의 성격을 '부처간 연구개발활동의 조정체계'로 보고, NNI의 등장으로 인한 국가전략의 수립과 정부부처간의 협력활동 증 진 등을 주요한 성과로 진단함.
| | 제도적으로 보장받는 NNI의 추진체계 - NNCO, NSET, NNAP | | NNI는 2003년 제정된 미국나노기술개발법(NRDA) 에 의해 법적 근거 마련
- 법적인 뒷받침으로 NNI의 추진기구(NNCO, NNAP 등)에게 법적 권한 부여
NSET : NNI에 참여하는 연방정부 부처의 조정업 무는 나노기술분과위원회(NSET)를 통하여 수행됨.
- 나 노 기 술 분 과 위 원 회 (Subcommittee on Nanoscale Science, Engineering and Technology, NSET)는 백악관내의 국가과학기술위 원회(National Science and Technology Council, NSTC)의 기술위원회(Committee on Technology) 산하에 위치하며 매달 모임을 개최하여 NNI 관리 및 부처간 업무조정
- 산하 실무그룹 : NSET 산하에 4개의 워킹그룹을 운영하여 NNI 조정체계 강화
* 환경보건영향 워킹그룹(Nanotechnology Environmental and Health Implications Working Group, NEHI WG) : 규제를 담당하는 부 처간의 정보교류, 연구우선분야 설정, 정부 및 비정 부기구와의 정보교류 촉진
* 산업연계 워킹그룹(Industry Liaison Working Group) : 반도체, 화학, 우주항공, 바이오, 자동차 산업계 대표와 NNI 대표자와의 나노기술 정보교류 창구
* 나노제조 워킹그룹(Nanomanufacturing Working Group) : 정부 부처간 공동으로 나노제조 분야 문제를 해결하는 것을 모색
* 대중참여 워 킹 그 룹 (Public Engagement Working Group) : 나노기술의 일반인 참여문제 모색
* 그 외 나노기술의 산업화를 촉진하기 위하여 나노기술진흥자문패널(Consultative Board for Advancing Nanotechnology, CBAN)을 구성하여 산업계의 나노기술 수요분야를 반영하여 NNI 연구사업분야를 공동으로 도출
NNCO : NNI의 사무국인 나노기술조정국 (National Nanotechnology Coordination Office, NNCO)은 NSET의 활동 지원
- NNCO는 국가연구위원회(NRC)와 협의하여 3년 마다 NNI활동을 평가하는 업무 수행
NNAP : 2004년 7월 부시 대통령은 대통령과학기 술자문위원회(President's Council of Advisors on Science and Technology, PCAST)를 국가나노기술 자문패널(National Nanotechnology Advisory Panel, NNAP)로 지정
- NNAP의 자문 분야 : 나노기술 개발 동향, NNI 추 진 과정, NNI 수정 요구사항, 투자분야별 예산 균형. NNI 연구영역, 우선순위, 기술목표 등의 적절성 NNI의 관리, 조정, 추진 활동 사항, 사회·윤리·법 ·환경, 인력 문제 등에 관한 적절한 대응
* NNAP는 회계연도 2년에 1회 이상 대통령에게 NNI 평가 보고서를 제출하며, 2005년 처음으로 NNI 평가보고서 발간(2005.5.18)
| | NNI의 성과 - 제2기 NNI의 전략적 수립, 연구사업분류 주목 | | NNI의 핵심역할은 연방정부 내의 나노기술 연구개발사업의 조정기능 수행
NRC는 제1기 NNI의 추진을 통하여 제2기 NNI가 전략적이고 체계적으로 수립되었으며, 연방정부의 부 처간 관리, 조정, 교류 활동이 촉진됨.
- 교류활동은 주로 NSET을 통하여 이루어지는 데, 정기적으로 매달 40~60명 참여. 국내의 나노기술조 정위원회의 활동과 비교하면 시사하는 바가 매우 큰 대목임.
- NSET은 산하에 4개의 워킹그룹을 설치하여 분야 별 문제에 대응하고 있음.
나노기술연구개발을 추진하는 부처 및 부처내 다른 부서 사이의 새로운 협력활동을 크게 증진시킴.
- 부처간의 연구개발 협력활동에서 환경보호청 (EPA), 과학재단(NSF), 국립산업안전보건원 (NIOSH) 등이 부처간 공동으로 연구사업을 추진하 고 있는 방식은 주목할 필요가 있음. 나노기술의 EHS (환경·보건·안전) 부문에 대하여 공동으로 사 업요구제안서를 내고, 부처별 임무에 맞는 과제 지원
| | NNI 활동 평가 | | NNI는 미국 연방정부 사이의 나노기술연구개발 활 동을 성공적으로 조정하고 있음.
- NNI로 인하여
① 정부부처간의 나노기술연구개발 조정 체계 강화
② 다학제나노기술연구개발 활성화, ③ 부처간 및 부처내 연구개발 활동 교류의 증가 및 관련 센터 및 네트워크 설립 등이 달성됨. ④ 다양한 조정체계 설립 : 연방정부의 나노기술 조정 기구 NSET의 설립, DOE 산하에 5개의 대형 나노기 술연구센터의 설립, 산업자문기구의 설립, NSF의 NNIN(국가나노제조인프라네트워크)의 설립 등
국가간 나노기술 경쟁이 심화되며 이는 미국의 위협 요소로 대두됨.
- 일본, EU의 나노예산은 미국에 필적
- 세계 논문 발표건수의 점유율도 지속적으로 하락
* SCIE의 논문 점유율 40%(90년초)에서 30% (2004년)로 감소
* Lux Research, PCAST, Cientifica 등에서 제시 한 기존의 연구자료에 기반하여 나노기술연구개발 투자규모, 논문 및 특허 현황에 대한 국가간 나노기 술경쟁력 비교. 현재까지 미국이 선두국가이지만, 경 쟁국의 위협을 받고 있는 상황이라고 판단함.
기술이전이 더욱 활성활될 것으로 예상되지만, 나노 기술의 경제적 영향을 분석할 수 있는 충분한 데이터를 구할 수 없음.
- 나노기술개발의 초창기에 있기에, 현재의 데이터 로서는 NNI 목표 및 기술개발 성과에 대한 평가를 내릴 수 없다고 판단함.
제조용으로 응용되는 분자 조립의 가능성은 미지수
- 간단한 소자와 소재의 제조에서는 자기조립이 가 능하지만, 복잡성이 증가함에 따라 에러 확률도 증가 하기에, 자기조립을 이용한 복잡한 소자나 재료의 제 조는 실험적으로 증명되지 않고 있음.
* 검토위원회는 분자조립의 가능성이 단순한 시스템 일 경우는 이론적으로는 가능하겠지만 복잡한 시스 템의 경우는 현실적으로 불가능하다는 입장
| | NRC의 정책 제언 | | ◆ NNI가 성공적으로 추진되고 있지만, 나노기술의 성 공을 위해서는 보다 지속적인 투자가 요구됨.
- 단기적 목표와 장기적 목표 사이의 균형있는 지원 과 관련 인프라의 강화 필요
* 보고서가 제안하는 인프라 개념 속에는 교육 및 각종 연구지원 법규 및 제도를 포함하고 있음(세계수 준의 외국계 연구자와 우수 학생의 미국 유치 지원하 는 제도 등)
◆ 나노기술의 전문성을 갖춘 독립 자)를 NNI 자문 기구로 임명하였지만, 나노기술에 전문성을 지닌 독 립적인 자문기구의 설립이 요구됨.
* 독립된 자문기구의 자문위원은
나노기술,
센터, 팹, 협력체제의 관리,
다학제 협동연구,
나노기술의 책임성에 관한 '전문지식'을 갖춘 자로 구성하며,
단·장기적 연구의 우선분야,
대형 연구센터 및 소형 연구 사이의 균형적인 재원 분배
학제간 전문지식에 요구되는 고위험, 고이익 연구 등에 관하여 PCAST, NSET, NNCO 에 자문 수행
◆ NNI 투자의 기여도를 평가하는 보고체계의 개선
- NNI 투자가 부처별 전략목표와 NNI의 폭넓은 전 략목표에 기여하는 평가능력을 향상시키기 위하여, NNI 참여 부처는 나노기술조정국(NNCO), 예산국 (OMB)과 협의하여 부처별로 매년 나노기술 연구개 발에 관한 자금지원 수요현황과 승인 내역 및 관련 예산의 수립과 지출 등에 관한 분석과 통일된 보고체 계 개발 실시
* 초기에는 현재 사용하고 있는 사업 분류인 프로그 램 구성영역(PCA)이 유효한 수단으로 제시되고 있지 만, OMB를 통한 부처별 나노기술연구개발 예산항목 체제의 개선 및 NNI 참여 부처 및 부처내 활동에 대 한 통일된 보고체계의 확립을 주문함.
◆ NNI의 경제적 영향을 분석하는 관련 연구 수행
- 경제적 영향에 대한 정략적 분석을 하기 위해서는 새로운 지표(indicators)와 기법 개발이 요구됨. 먼 저, NSET이 미래경제 영향을 분석하는 데 필요한 데 이터를 결정해야 하며, 연방정부의 나노기술 연구개 발 지원금이 미국 경제에 주는 영향을 정량화하는 기 법의 개발 가능성에 대한 연구를 착수해야 함.
* 주요 분석 인자로는 나노기술관련 지적재산권의 동향 및 논문발표 현황, 과학자, 공학자, 기술자의 교육, 기술이전 부문 제시. 특히, 기술이전에 특별한 관심 촉구
◆ 21세기형의 인력 양성을 위한 교육
- 나노기술 산업계가 요구하는 다학제적인 역량을 갖춘 인력을 공급하기 위해서는, 새로운 과학기술 교 육 및 연수 제도가 요구되며, NSET 산하에 교육부 (ED)와 노동부(DOL)가 비중있게 참여하는 워킹그룹 을 조직하여 교육 및 인력양성 문제 대응해야 함.
* 검토위원회는 NSET 산하에는 4개의 워킹그룹이 운영되고 있지만, NNI의 4대 목표중의 하나인 "인력 양성" 부문에 관한 조정작업이 미약하다고 평가하며, 나노기술 산업계와 인터뷰를 실시한 결과, 기업에서 는 학제간 전문지식과 역량을 지닌 인재를 요구하고 있다는 진단을 내리며, 관련분야의 대응을 촉구함.
◆ 나노기술 연구개발의 책임성 보장 - 환경·보건· 안전 영향 연구의 확대
- 인공으로 제조된 나노소재가 실험실 동물실험에서 는 부작용을 보이는 것으로 보고되고 있지만, 현재까 지는 유해성을 판정하는 결정적 연구결과가 없는 상 황임. 따라서 공중보건 및 환경에 끼치는 나노소재 의 영향 연구의 확대가 요구됨.
* 연구 범위가 명확하고, 재현 가능해야 하며, 효과 적인 평가기법을 개발하여 다음 항목의 조사 요구 :
(1) 인간, 야생동물, 기타 생태계 수용체에 대한 나노 소재의 노출 예측
(2) 작업환경 및 주위환경 노출에 따른 인체 보건 및 생태계 영향 평가
(3)노출에 따른 위험 특성 규명, 평가, 관리 등
* 검토위원회는 나노기술의 윤리 및 사회적 영향문 제에 효과적으로 대응하기 위하여 과학자, 공학자, 사회학자, 독성학자, 정책입안자 등 여러 분야의 관 계자와 일반인의 참여를 보장하는 통합적인 접근법 이 요구된다고 밝힘.
| | 시사점 | | 미국 NRC의 NNI 평가결과를 통하여, 나노기술 전 략수립, 추진체계, 성과평가 등에 관해서 국내에서 적 용해 볼만한 시사점은 다음과 같음.
먼저, 국내에서도 나노기술분야에 대한 지속적 지원 강화와 함께, 나노기술종합발전계획의 전략적인 운영 을 견인하는 정부부처간의 조정, 협력, 연계활동에 대 한 강화가 요구됨.
- 구체적으로는 NSET과 같은 범부처적 조정기구에 대한 연구가 선행되어야 하며, 부처간 공동연구사업 추진 또는 부처내 및 부서간 공동사업 등에 대한 검 토 필요성이 제기됨.
제2기 나노기술종합발전계획의 목표에 부합하는 평 가지표의 개발이 요구됨.
- 특허 및 문헌 등의 지적재산권 외에도 다학제적 인 력양성의 기여도, 나노기술사회영향문제에 대한 공 헌도 등을 포괄적으로 반영하는 지표개발의 적절성 에 대한 논의전개가 요구됨.
국가나노기술종합발전계획의 추진과 성과에 대한 외부 평가기구의 설치
- 외부기관의 평가는 국내 나노기술전략의 목표와 이를 구현하는 추진체계의 적절성, 나노기술 교육 및 사회적 영향에 대한 국내의 대응현황 평가 등을 포괄 하여야 할 것으로 판단됨.
참고자료
- NRC의 NNI 평가 보고서 (http://www.nap.edu.catalog/11752.html)
- 한국과학기술정보연구원(2006), "2000년 대비 주요국 나노기술 연구개 발비 5배 증가", 나노기술정책동향 제1호, pp 16-18 2006.11.20
- 한국과학기술정보연구원(2006), 나노기술연감2005
♣ 최붕기 선임연구원 (boongkee@kisti.re.kr) |
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주요 선진국의 나노기술 논문 동향 분석 (The growth of nanotechnology literature)
| 본 자료는 Nanotechnology Perceptions과 Journal of Nanoparticle Research 학술지에 미해군 연구 국(Office of Naval Research)과 미국방 연구원(Institute for Defense Analyses)의 Kostoff 박사외 2인 이 2006년에 발표된 "The growth of nanotechnology literature"와 "Thestructure and infrastructure of the global nanotechnology literature" 논문을 요약정리한것임. | | | 나노기술 연구개발 활동의 연구결과는 과학기술의 생산성이나 연구결과물 즉 논문 등에 기초한 인용분 석, 계량분석 등 양적 평가지표를 이용해 측정하는 서 지적 방법에 의해 평가될 수 있음. 최근 텍스트 마이닝 기법(Text mining)과 전산언어학(Computational linguistics), 서지계량학(Bibliometrics) 등의 발전은 이를 더욱 가능케 하였으며 이에 본고에서는 과학기술 분야의 대표적 데이터베이스인 SCI/SSCI(Science Citation Index/Social Science Citation Index) DB에 이를 적용하여 분석하였음.
| | 시계열 분석 | | 
<그림1>과 같이 1991년 11,265편에서 2005년에 는 64,737편으로 15년동안 6배의 급속한 증가세를 나타내었으며 추세선을 측정해본 결과 1991년 이후 전세계적으로 나노기술 연구논문의 수는 지수적으로 증가하였으며, 최근 10년간 그 증가속도는 더욱 빨라 지고 있음. 이러한 최근의 급속한 증가는 중국, 한국 등 동아시아지역에서 더욱 두드러지게 나타났음.
- 나노기술을 선도하는 상위국가에 대한 시계열 현 황을 보면, 1991년, 1998년, 2005년 3개 지점을 기 점으로 일부 국가의 순위변화가 나타나며 미국은 나 노기술 분야에서 가장 많은 논문을 발표하였지만, 중 국이 1998년 1,960편에서 2005년에는 11,768편을 발표하여 가장 높은 성장률을 나타내었으며, 한국도 1991년 이래 40배의 증가를 이루었음. 그러나 중국 등 아시아권 국가의 발표논문중 상당부분이 낮은 임 팩트 팩터(impact factor) 저널에 집중되어 있어 전 체적인 기술 점유율 및 우월성을 논하기는 어렵다고 할 수 있음.
| | 주요 저널 분석 | | 나노기술관련 상위 32개 저널을 나타낸 <표 1>을 보면 Applied Physics Letters가 2,332편으로 가장 많은 나노기술관련 논문이 발표되었으며, 그 외에 Physical Review B, J. of Appied Physics 등이 상위 저널로 나타났음.
- 물리학, 화학, 재료학 3개 분야에 집중되고 있음을 알 수 있으며, 물리학 분야의 평균 Impact Factor는 3.14, 화학 분야는 4.03, 재료학 분야는 1.65로 나타 났음.
| | 주요 기관 분석 | | 나노기술관련 상위 30개 기관을 보면, <표 2>와 같 이 같이 23개 기관이 대학이며, 21개 기관이 아시아 지역에 위치한 연구기관임. 중국 전지역에 84개 연구 소를 보유한 Chinese Acad Sci(CAS)가 2,916편으 로 가장 많은 논문을 발표하였으며, 다음으로 러시아 Russian Acad Sci 1,217편, 프랑스 CNRS 824편 순으로 나타났음.
중국과 일본은 각각 8개와 7개의 기관이 포함되어 가장 많은 상위기관을 보유하고 있으며 상위 3개 기 관 모두 여러 지역에 여러 개의 연구소와 센터를 보 유한 종합연구기관 성격을 지니고 있음.
| | 네트워킹 분석 | | 
앞에서 언급한 상위 30개 연구기관의 네트워크 분 석결과를 보면, <그림 3>과 같이 auto-correlationmapping을 통해 총 4개의 공동 연구(공동집필) 그룹을 확인할 수 있음. 중간좌측의 CAS를 중심으 로 한 중국그룹, 중간우측의 한국 과학기술원을 중심으로 한 한국그 룹, 상단의 오사카대학을 중심으 로 한 일본그룹과, 비록 일본그룹 과 약한 연결강도를 지니지만 MIT를 중심으로 한 미국그룹 등 이 네트워크를 형성하고 있는 것 을 알 수 있음.
인용 횟수가 502-1003회(mid-frequency)에 해당하는 논 문을 중심으로 상위 30개 연구기 관의 네트워크 분석결과, <그림 4>와 같이 중국그룹, 일본그룹, 미 국그룹, 유럽그룹 총 4개의 연구 그룹이 확인되었으며 대부분의 지 역그룹은 지역내 인용비율이 높 음. 이중 CAS를 중심으로 한 중국 그룹은 타지역 연구그룹(기관)과 연계구조가 거의 없으며 논문인용 도 중국그룹내 상호인용이 대부분 을 차지한 것으로 나타났음. 반 면, 오사카대학을 포함한 일본룹과 UC 버클리대학을 포함한 미국그룹은 유럽의 CNRS을 중심으로 상호 높은 연계구조를 지니고 것 으로 분석됨. | | |
| 국가분석 | | 
나노기술관련 논문발표가 상위 10위내의 국가를 <그림 5>에 나타내었음. 미국과 중국이독일, 프랑스의 서구 3개국과 중국, 일본, 한국의 아시아 3개국으로 양분되어 각각 약 24,000여편 |
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유럽연합의 나노기술 경쟁력 : 현상과 미래
