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광과학 기술은 양자 역학이나 전자기학 등 중요한 기초과학의 대상임과 동시에 생명과학, 나노기술/재료, 정보통신 등의 중요한 R&D를 선도하는 열쇠로 이노베이션의 원천이 되는 중요한 과학기술 분야이다.
일 문부과학성에서는 2007년 2월부터 “광과학 기술의 추진에 관한 간담회”를 개최하여 광과학기술 분야의 연구 현상 및 과제를 분석하고 앞으로 임해야 할 연구개발 과제나 연구추진 체제 등에 대해 논의를 진행시켜 왔다.
이번에 향후 광과학 기술 시책의 진행방식에 관해 일정한 방향성을 얻었고 중간 보고서를 정리하여 발표하였다.
1. 광과학 기술 연구 추진의 필요성
첨단 과학기술 분야를 견인하고 선도하는 중요한 분야로 이노베이션의 원천. 여러 나라에서는 앞장 서 “새로운 광”을 실현시켜 이를 혁신적인 방법으로 활용하기 위해 치열한 경쟁을 통해 R&D를 전략적으로 추진.
광학, 전자기학, 양자 역학, 레이저 공학 등 이학 및 공학 분야에 걸친 복합적이며 학제적인 광과학 기술을 새로운 과학 영역으로 확립시키고 전략적으로 추진해야 할 중점 분야로서 자리 매김을 하는 등, 적극적인 추진이 필요.
2. 여러 나라의 광과학 기술 연구 동향(공통점)
전략적으로 추진하는 중점 과학기술 분야 중 가장 중요한 기반으로서 광과학 기술을 명확하게 평가해 구체적 시책을 적극적으로 추진.
광과학 기술 분야의 연구자, 기기 개발업체, 사용자, 연구자가 유기적으로 제휴하고 융합하여 R&D를 진행시키기 위해 여러 연구 거점을 설치.
3. 일본의 현상과 과제
(1) 대학 공적 연구기관 등에 있어서의 연구 현상과 향후의 과제
대형 방사광 시설(SPring-8 등)의 이용 연구, X선 자유전자 레이저(XFEL) 개발 등의 대형 R&D 프로젝트 외에 전략적 창조 추진 사업, 리딩 프로젝트, 운영비 교부금에 의한 경상적 연구 등으로 광과학 기술 분야의 연구를 실시해 세계 최고의 연구 성과도 존재(예: 세라믹 레이저 소자, 면발광형 반도체 소자, 포토닉 결정, 광 격자시계 등).
광과학 기술은 과학과 학문 영역이고 전략적으로 추진할 중점 과학기술 분야임에도 명확하게는 자리매김되지 않았고 적극적인 광원 개발 프로젝트 등이 부재. 이에 다음과 같은 과제를 지적.
- 연구자 및 연구기관간의 네트워크 형성이 불충분
- 광과학 기술 분야와 타 분야 연구자의 제휴 및 융합에 의한 연구는 그다지 많지 않다.
- 구미제의 광원에 의존해야 하므로 세계 제일의 연구를 할 수 없다
- 광과학 기술 분야의 교육 및 인재육성을 체계적으로 실시하는 시스템이 구축되어 있지 않다.
(2) 산업계의 현상과 과제
일본의 광산업은 현시점에서 수요가 높은 저출력 반도체 레이저 등의 범용품에 대해서는 지극히 높은 생산 능력을 유지하고 있지만, 앞으로 새로운 수요가 전망되는 고출력 반도체 레이저 등의 첨단적 기기 개발에는 소극적.
4. 선진적인 광과학 기술의 연구
각 분야나 산업에 있어 아래와 같은 획기적인 혁신을 유발하기 위해서는 연구 개발에 불가결한 새로운 광원(초단 펄스광, 고반복 페타와트광, 코히런트 X선/원적외선, 높은 주파수 안정적 광, 위상이 제어된 광, 고효율/고출력의 반도체 레이저 등)을 개발하면서 다양한 이용 연구의 적극적인 추진이 필요.
- 레이저광 등에 의한 화학반응 과정의 해명 및 제어
- 소형에 염가의 암 치료 장치, 고휘도 감마선에 의한 비파괴 이메이징/핵폐기물 관리, 핵융합에 의한 새로운 에너지
- 세포 레벨의 진단, 방사능 노출 없이 선명한 투시 화상으로 위험물이나 종양을 발견할 수 있는 기술
- 다양한 분야에서 이용 가능한 깨끗하고 에너지 절약광에 의한 가공 기술
- 레이저광 등으로 제어하는 초대형 용량/초고속 광 정보처리 기술
- 레이저광 등으로 제작한 결정이나 나노 입자에 의한 최첨단 나노 의료 기술
5. 광과학 기술을 추진하기 위한 새로운 대처
광과학 기술 분야의 seeds와 타 분야와의 needs를 유기적으로 결합시키기 위해서는 네트워크 형성의 촉진이 필요. 이에 다른 2개의 프로그램에 근거하여 시책을 제안.
(1) 연구 거점 공모형 프로그램
광과학 기술 분야의 여러 연구기관을 중핵으로 산업계나 광 이용 연구자 등이 참가한 네트워크형 연구 거점을 구축해 새로운 광원 및 계측법 등의 R&D 및 인재육성을 실시.
(2) 연구테마 공모형 프로그램
빛의 이용 연구자가 광원 개발자 등의 강력한 지원 아래 실시하는 최첨단의 광원 등을 유례없는 방법으로 활용한 혁신적인 연구를 추진.
양 프로그램을 상호 보완적으로 일관 진행하기 위한 연구 추진 체제를 구축.
XFEL 완성 후에도 당분간, 적어도 현재와 같은 규모(일본이 전체적으로 연간 500억엔 정도)로 투자 계속이 필요.
□ 목차
머리말
1. 광과학 기술 연구 추진의 필요성
2. 여러 나라의 광과학 기술 연구 동향
(1) 미국
(2) 유럽(EU, 영국, 프랑스, 독일)
(3) 중국
3. 일본의 현상과 과제
(1) 대학 공적 연구기관 등에 있어서의 연구 현상
(2) 지금까지의 연구 성과
(3) 향후의 과제
(4) 산업계의 현상과 과제
(5) 인재육성의 현상과 과제
4. 선진적인 광과학 기술의 연구
(1) 향후 연구 개발의 중점화에 대한 사고방식
(2) “새로운 빛”의 개척과 그 이용 연구의 추진
5. 광과학 기술 연구를 추진하기 위한 새로운 대처
(1) 연구자, 연구기관, 산업계 등의 포텐셜 결집
(2) 광과학 기술의 연구를 추진하기 위한 강력한 프로그램
(3) 프로그램의 추진 운영 체제
광과학 기술의 추진에 관한 간담회 위원 명부
심의의 경과
참고 자료1 노벨상 등의 혁신을 가져오는 연구 예
참고 자료2 광원 개발을 중심으로 한 광과학 기술을 연구하는 주요 연구기관
참고 자료3 일본 내 광과학 기술의 연구 포텐셜 맵
참고 자료4 용어 해설
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