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National Nanotechnology Policy Center

나노기술 및 정책 정보

일본 일본, 나노 기술・재료 분야 워크숍 보고서 「ナノテクノロジー・材料分野」俯瞰ワークショップ 報告書

페이지 정보

발행기관
과학기술진흥기구
저자
나노R&D
종류
 
나노기술분류
 
발행일
2008-02-22
조회
6,880

본문

일본 과학기술진흥기구 연구개발전략센터(JST-CRDS)에서는 범국가적으로  추진해야 할 연구영역과 과제를 선택하여 전략을 제안(전략 이니셔티브, 전략 프로그램, 전략 프로젝트)하고 있다.<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

 

본 워크숍은 일본의 제2기 과학기술기본계획 중점 4분야 「나노 기술·재료」에 관해 일본 내 중요 인물에 의한 5년간의 학술적·산업적·정책적 검토를 통해 제3기 과학기술기본계획을 포함한 향후의 중장기 연구개발의 부감과 전략을 토론한다. 「나노 일렉트로닉스」「나노 바이오」「나노 구조·재료」「종합」의 그룹으로 나누어 종합 토론과 분과회의 조합으로 구성되어 있다.

 

각 국의 나노기술에 대한 국가적인 투자는 계속적으로 증가하여 GDP 대비로 보면 일본, 한국, 대만이 미국, EU를 능가함으로써 아시아가 최대의 나노 기술 투자국이 되었다. 재료과학 부문은 일본이 최고를 유지하고 있지만, 기초과학의 산출물을 얼마나 빨리 이노베이션으로 연결할 것인가가 향후의 중요과제이다. 이를 가능하게 할 시스템에 대한 필요성이 세계적인 인식이다. 이분야 융합, 기초와 응용과의 수직융합을 촉진시킬 정책적 유도의 검토가 특히 중요하다.

 

일본의 제3기 과학기술기본계획에서는 사회 수용에 대한 대응 등 시책내용도 상당히 개선되었지만, 실시단계에 대한 논의가 중요하다. 중요 연구개발 과제로서 「나노 물질·재료 영역」「나노 일렉트로닉스 영역」「나노 바이오·생체재료 영역」「나노·재료분야 추진기반」 등을 들 수 있고, 미국 NNI(국가나노기술개발전략; National Nanotechnology Initiative) PCA(연구자금의 전략적 배분을 위한 좌표축; Program Component Areas)에 상당하는 형태이다. JST-CRDS에서는 나노 기술·재료 연구개발 분야 부감도에는 NNI PCA에 고려되지 않은 「신재료 설계 및 모색」을 전략 구성 분야로서 채택하여 일본의 강점을 살린 전략 구축을 추진하고 있다.

 

「나노 물질·재료 영역」에 대해 JST-CRDS가 주력하고 있는 「신재료 설계 및 모색」의 개념을 뒷받침하는 세 가지 요소로는 (1) 깊은 학술적 전문지식면에서 보강한 독자적 물질관을 지닌 리더의 존재(고도의 물질관, 암묵지(Tacit Knowledge)), (2) 최첨단 계산기 실험·모델 계산의 고도화와 구사(형식지(Explicit Knowledge)로 전환), (3) 고효율·광범위한 시료 탐색 및 평가수법의 개발과 활용(융단폭격의 효율화)을 들 수 있다. 이러한 요소의 삼위일체를 통해 신속하고 정확한 재료설계 탐색이 가능하다.

 

위와 같은 접근을 적용해야 할 「나노 물질·재료 영역」의 중요과제로 지적된 것은 다음과 같다. (1) 유기 디바이스의 내구성 문제 해결, (2) CNT(Carbon Nanotubes)의 카이랄리티(chirality; 6원환의 배열방법) 제어와 킬러 어플리케이션(killer application)의 창출, (3) 원자·분자의 프로그램 자기집합화 기술의 확립, (4) 계면 전극 문제의 이론적·재료적인 기초의 확립, (5) 하이 스루풋(High-Throughput) 평가법(다르게 조성된 재료의 특성을 일괄로 고속 측정) 확립.

 

나노 본래의 특성을 살려 새로운 원리와 컨셉트가 특히 기대되어 일렉트로닉스 대국에서 일렉트로닉스 선진국으로 진화해야 할 시대가 도래했다. 「나노 일렉트로닉스 영역」의 당면 과제로는 저소비 전력화, 장래에 걸쳐서는 하이-스피드화는 물론, 스핀 DNA, 양자 등에 의한 나노 일렉트로닉스의 컴퓨터 실현이 목표이다. 시간 척도(timescale)로는 CMOS의 진화 및 다양화(CMOS Evolution)라는 관점에서 미세화와 재료 개발 융합에 의한 「More Moore, 그리고 MEMS나 바이오를 도입한 「More than Moore」가 병행하여 진행되고 있고, 전혀 새로운 개념에 의한 「Beyond CMOS」가 장래의 「More Moore」에 통합된다는 시나리오가 타당할 것으로 본다.

 

위와 같은 사항을 효율적으로 진행시켜 나가기 위해서는 다음이 중요하다. (1) 온 실리콘(on Si)으로 나노 기술을 전개, (2) 구체적인 응용 대상에서 브레이크 다운시킨 개별 디바이스의 연구, (3) 명확한 「제조·제작」의 목표를 설정한 연구거점과 산학제휴 컨소시엄의 설립, (4) 공적 연구기관이나 대학원의 집적화 센터 실습교육, Si CMOS와 나노과학의 융합 촉진, (5) 중장기 전략 구축을 위한 논의.

 

나노 기술과 바이오 기술은 상호간의 기술 전문용어뿐만 아니라 가치관도 크게 다르므로 「나노 바이오·생체재료 영역」은 이분야 융합에 있어 가장 어려운 경우라고 할 수 있다. 이 때문에 융합을 촉진하기 위한 공용시설이나 학생들의 공동사무실 등의 물리적 공간은 본질적으로 중요한 의미를 가지며, 지혜롭게 운용하면 보다 융합을 가속화시킬 수 있다. 이노베이션을 향한 출구의 응용으로는 기존의 제휴 시책군으로써 시행되고 있는 나노 DDS(약물송달시스템; Drug Delivery System)이나 나노 의료 디바이스의 연구개발 외에, 다음이 중요 기술 영역이다. (1) 생명분자기계, 자기조직화, (2) 나노 식품(Nanofood; 푸드 나노 기술), (3) 케미컬 바이올로지

 

본 워크숍에서는 「나노 물질·재료 영역」「나노 일렉트로닉스 영역」「나노 바이오·생체재료 영역」을 포함한 나노 기술과 재료 분야 전반에 있어서의 「나노·재료 분야 추진기반」의 과제로서 다음을 지적했다. (1) 융합거점·공용시설의 중점 구축, (2) 이분야 융합·수직기술 융합의 추진 가속화, 또한 중장기적 시점에서는 (3) 부감적 시야를 지닌 인재 육성·교육시스템의 구축이다. 공용시설은 나노 일렉트로닉스나 나노 바이오의 예와 같이 신진 연구자나 벤처창업의 참여와 진출을 유발시키고, 이분야 융합을 자극시킨다는 관점에서도 본질적으로 중요하며, 미국과 유럽에 비해 20년은 뒤쳐져 있다.

 

거점이나 시설을 사용하여 이분야 융합이나 기초와 응용의 수직기술 융합을 추진하고 가속화하기 위해서는 톱다운 방식으로 정책 유도적으로 임하는 것이 유효하다. 동시에 연구기관 측의 자주적인 노력을 유발시킬 시스템을 고려해야 한다. 이와 같은 종합적인 추진 기반에 의해 투자가 전략성을 띠게 되어 투자효율은 비약적으로 발전하며, 연구개발의 산출물에서 이노베이션을 거쳐 장래 사회에의 성과(outcome)를 낳을 수 있을 것이다.

 

「나노 기술·재료」과학기술의 에너지·자원·환경 분야에 대한 응용은 연료전지, 태양전지, 촉매, 희소자원 대체기술(원소전략)에 그치지 않고, 향후 광범위한 연구개발 영역으로 전개해야 한다.

 

목차

Executive Summary

[1] 본 워크숍의 취지 및 문제 제기

[2] 「나노 기술·재료 분야 부감」 워크숍의 개최에 즈음하여

2.1 취지 설명과 국내외 나노 기술 전략비교의 설명

[3] 1부 전체 토론

3.1 첨단 나노 계측

3.2 CNT(카본 나노 튜브)

3.3 자기 조직화

3.4 스핀트로닉스

3.5 나노과학

3.6 재생·세포 조직화

3.7 계산과학·시뮬레이션

3.8 나노 기술 사회수용·표준화

3.9 전체 토론

[4] 2부 그룹 토론

4.1 종합·추진기반

4.2 나노 일렉트로닉스

4.3 나노 바이오

4.4 나노 물질·재료

[5] 3부 전체 토론

5.1 지금까지의 나노 기술 시작(試作)과 향후

5.2 2부 그룹 토론 정리

[6] 종합정리

Appendix

부감 워크숍의 개최 일시 및 장소, 프로그램, 참가자의 구성