나노기술 및 정책 정보

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국가적 필요성<?XML:NAMESPACE PREFIX = O />

대통령의 아젠다는 세계 기후변화 완화, 해외 석유의존도 저하, 경제부흥, 환경개선을 위한 탄소중립 대체에너지자원 개발을 요구하고 있다. 대통령 아젠다가 구체적으로 명시한 목표는 2012년까지는 전력생산의 10퍼센트를 재생가능자원에서 충당하고, 2025년까지는 25퍼센트를 충당하는 것이다.

태양에너지는 이러한 과제달성에 있어 유망한 대체에너지 자원으로, 전 세계 어느 국가든 언제든지 사용할 수 있는 자원이나, 오염으로 인한 환경위협 또는 온실가스 배출로 인한 기후위협으로 작용할 수 있다. 만약 미국이 이 분야에서 과학적, 산업적 선두를 유지할 수 있다면, 태양에너지 인프라의 개발은 미국의 에너지 독립을 보장할 뿐만 아니라 무궁한 경제적 기회가 될 것이다.

오늘날 태양광 기술의 에너지균등화 비용은 보조금 없이는 아직까지 기존의 화석연료기술과는 경제적 측면으로는 비교할 수 없는 상황이므로, 보다 새로운 혁신적, 근본적 돌파구가 마련된다면, 기존 기술의 한계를 뛰어넘는 경제적인 태양에너지 기술 개발을 보다 촉진시킬 수 있다.

나노기술은 현재 당면한 장애를 해소하고 태양에너지의 수집과 변환을 획기적으로 개선해 줄 수 있다. 미국은 나노기술의 태양에너지 적용 분야에서 글로벌 리더가 될 수 있는 기회를 맞고 있으며, 나아가 선두자리를 선점함으로써 경제적 효과 및 제조업 분야 고용창출이라는 큰 수혜를 얻을 수 있다.  

<기술프로그램>
: 본 이니셔티브는 3대 R&D 중점분야 및 핵심연구목표를 ‘이미 선진화된 기술(기존산업)’ 에서 ‘아직 선진화되지 않은 기술(유망기술)’의 순서로 다음과 같이 선정했다.

분야 1. 나노기술을 접목하여 태양광전지를 통한 전력생산 개선

목표 1A. 태양광전지(PV) 장치의 효율성 개선

      1B. 목표 1A(고효율)과 목표 1C(첨단 제조)를 지원하기 위한 개선된 측정 및 분석기술 개발

      1C. 태양광전지(PV) 장치의 제조기술 고도화

      1D. 나노기술기반 태양광전지 장치의 안전성과 수명 개선

분야 2. 나노기술을 접목하여 태양열에너지 생산과 변환 개선

목표 2A. 최적화된 태양에너지의 열변환 및 에너지 수집을 위한 새로운 조작 나노유체(nanofluids)개발

      2B. 높은 태양광 CSP(태양열 응집 발전)수집 시스템을 위한 고도의 흡광도를 갖는 나노 복합재료 코팅소재 개발,

      2C. 효율적인 열전변환기 개발

분야 3. 나노기술을 접목한 태양광을 이용한 연료변환 기술 개발 (Solar-to-Fuel)

목표 3A. 태양연료의 지속가능한 생산을 위한 자연 광합성 활용

      3B. 고효율성을 갖는 인공 광합성 시스템 개발

<기관별 목표 및 기여도>

DOE: 태양에너지 수집 및 변환을 위한 나노급 물질과 장치를 통합하는 연구프로젝트에 대한 재정지원. 해당 연구는 미 전역의 DOE 연구소, 대학, 민간기업에서 수행. DOE는 에너지 관련 연구개발의 주요 후원기관으로써 본 연구와 관련된 다양한 노력에 집중. 과학적 성과물을 상용화 공정으로 통합하는 일은 연구, 개발, 시연, 배치(RDD&D)의 기술 파이프라인을 통해 이루어 짐.

NIST: 다양한 응용을 위한 나노급 측정 및 제작분야의 광범위한 역량을 제공. 측정설비 및 시설은 차세대 나노급 물질의 개발 촉진에 사용될 수 있음. NIST가 갖는 산업과의 강한 연계성으로 개발된 측정법이 민간 산업 연구자들 및 정부 협력업체에도 신속하게 확산될 수 있도록 해 줄 것임.

NSF: 태양에너지의 고효율성 증대, 변환, 수집의 과학적 과제 수행을 위한 연구자들의 학제적 노력 지원. 주된 목표는 수학/공학적 도구를 화학/물질과학과 연계하는 새로운 개념을 만들어, 높은 성장세를 보이는 분야에 변형적 패러다임(transformative paradigm)을 개발하는 것. 여러 다양한 학계로부터의 전문지식 및 시너지 통합에 기초한 변형적 사업 및 신개념의 잠재성을 또한 목표로 한다. 모든 단계의 고도로 훈련된 과학/기술 인력에 대한 교육에 중점.

IC(정보공동체): 태양 및 열에너지 수집, 변환, 저장을 위한 나노급 물질, 장치, 제조변환 관련 연구사업을 지원. 광범위한 아이디어에 대한 초기 타당성 조사를 위한 재정지원을 제공하기 위해 R&D 프로그램을 마련, 이는 향후 발전성 및 미국의 제조기반시설로의 전환을 위한 가장 유망한 아이디어 선별이 목적.

USDA/NIFA: 농업작물 및 천연식물 분야의 광범위한 연구, 교육, 확장을 지원. 신에너지 기술 연구의 좋은 예로는 엽채류에서 얻는 나노급 단잭빌 광합성 유닛을 사용해 태양에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 기술. 농업제품의 부가가치를 높임으로써 새로운 에너지 공급원을 제공하는 동시에 국가경제를 성장시킬 수 있음.