| 본 내용은 일본 문부과학성이 과학기술 학술심의회의 연구계획·평가분과회를 통해 제3기 과학기술기본계획(2006.3.28)을 수립한 것으로 나노기술·재료분야에 대하여 연구개발계획 및 추진방안, 연구개발 추진의 중요 사항 등이 수록된 보고서(2006.7)의1) 내용을 요약한 것임. |
| | | 연구개발계획 추진방안 |
| 종합과학기술회의에서는 나노기술 재료분야에 대한 중점 추진전략으로 나노 일렉트로닉스, 재료, 나노바이오 생체재료, 기반기술, 나노과학·물질과학 5개 분야에서 29개의 중요한 연구개발 과제를 제시하였음.
| | 나노 일렉트로닉스 분야 | | 차세대 일렉트로닉스
- 정보화 사회의 고도화를 위해 초고속 프로세서나 초대용량 메모리, 고도 광신호 처리 및 고도화된 전자 광제어 소자에 대한 연구 및 실용화기술
- 중점 과제는 나노구조제어, 양자점 등의 양자 및 광제어 기술과 초고속 초집적의 전자 광소자, 테라비트 기록소자, 고효율 파워소자 등
분자·바이오·스핀 일렉트로닉스
- 정보기술의 새로운 응용분야에 도전하는 유기·나노튜브·나노입자 등 분자재료, 다기능의 신재료 및 신구조, 또한 전자의 스핀이나 강상관(强相關) 특성, 분자의 자기조직화 특성이나 생체기구 등 비실리콘 반도체 특성의 신기능·고특성 소자
- 중점 과제는 비실리콘반도체 특성의 분자기반 소자, 스핀 응용소자, 고도화 센싱소자, 바이오컴퓨터 소자 등의 소자 및 자기조직화, 고도구조 제어기술 등
양자 정보통신
- 양자물리와 정보기술과의 융합은 양자암호 기초이론이 보안 응용연구에 큰 영향를 주게 되며, 양자를 이용한 정보처리·통신기술의 발달과 함께 생명과학 등의 기초 연구도 급속하게 진행
- 중점 과제는 단일양자의 조작에 영향을 미치는 기초기술의 고도화, 대량조작 기술, 양자의 이해·해석, 양자계산·양자 메모리(memory)·양자 중계 등
| | 나노 바이오 분야 | | 생물학적인 기능·구조를 활용한 나노 바이오기술
- 생명과학과 융합한 주문형 진단·치료 도구인 DDS, 바이오칩, 나노 의료소자 개발과 생물의 기능구조나 메커니즘을 이용·제어하는 소자, 센서, 기능재료 등이며, 국소 셀 테라피(cell therapy) 등의 나노기술을 활용한 의료 프로세스 혁신 진단 치료기술
- 중점 과제는 셀 테라피, 바이오나노재료, 바이오나노시스템 등
생명기능을 해석하는 분석 기술
- 여러가지 생물현상을 나노수준에서 관찰하고, 분석하는 기술을 구축?물학적인 구조, 기능, 동작 원리를 파악·이해하는 연구 및 생명 시스템 해석
- 중점 과제는 개별세포 이미징, 세포매뉴팩처링 등
| | 재료 분야 | | 환경·에너지에 공헌하는 신재료·신기술
- 에너지의 고효율화를 위해 비약적인 기능 향상 및 신기능을 실현하는 물질·재료의 개발과 환경과의 조화, 자원고갈의 대응, 희소원소의 대체물질 개발
- 원자·분자기반인 나노구조·계면구조와 마이크로·매크로 구조의 특성을 이해하고, 실용재료 및 구조에 대한 기반기술 확립
- 중점 과제는 연료전지용 나노 구조제어재료, 나노 환경기능 촉매, 초전도재료, 열전재료, 에너지 변환재료, 내열재료, 수소용재료, 수송기기용 초경량 고강도 조직제어 구조체, 희소원소·유해물질의 대체·전략적 이용기술 등
차세대 혁신적 재료제조 기술
- 나노 구조제어, 전기적 성능, 광학적 성능, 초전도 성능, 자성, 기계적 성능, 환경내성, 가공성 등의 모든 물성을 비약적으로 향상
- 중점 과제는 무기물, 단백질 등 유기물, 나노 구조제어된 신물질 재료 제조기술 및 나노기술을 이용한 신기능 재료, 나노 소프트 머신, 프로그램 자기조직화 등
고신뢰성 재료기술
- 구조체의 고강도화·내식성향상·장수명화·저가격화 등으로 재료의 내구성이 향상됨 따라 자원의 효율적 이용과 환경·에너지 문제 해결에 공헌
- 중점 과제는 고강도 철강재료·용접부의 내심 사용 및 한도향상(限度向上)과 부식·파괴 평가, 구조재료의 크리프(creep) 특성 데이터 등에 의한 시간 의존형 손상 평가기술 등
| | 기반기술 분야 | | 나노 측량분석·가공·조형기술
- 첨단계측·분석 및 조형기술은 나노기술·재료분야의 기반기술로서 정보통신, 생명과학, 환경·에너지 분야 등에 절대적 필요
- 전자현미경이나 양자빔은 원자·나노 스케일을 분석 및 해석하고 물질·재료의 특성 및 기능을 정확하게 이해하는데 도움을 줌.
- 중점 과제는 극미세 구조·물성 3차원 가시화기술, 나노 스케일 조형기술 등
나노 재료 모델링·시뮬레이션
- 수퍼컴퓨터의 비약적인 능력향상과 양자역학계산 방법의 진전에 따라 나노구조의 제어 및 물성 설계에 재료의 모델링이나 시뮬레이션 기술의 적용범위를 획대
- 중점 과제는 제1원리계산과 분자동력학계산 등의 복합한 멀티스케일 시뮬레이션 등
X선 자유전자 레이저
- X선 자유전자 레이저는 나노기술·재료분야를 비롯하여 광범위한 과학기술분야에 대해 세계최고 수준의 국가기반기술로서 전략적으로 추진
- 세계 최단파장의 X선 자유전자 레이저기술로서 원자 수준의 초미세구조, 화학반응의 초고속 동태·변화 등의 측량·분석
| | 나노과학·물질과학 분야 | | - 나노과학·물질과학분야는 나노기술·재료분야 중에서도 기초연구이며, 실용화에 가까운 연구분야와 상호 보완 필요
- 나노물질·나노구조 제조과학, 서브나노물질과학, 나노전자공학, 단일양자공학, 양자상관공학, 초분자과학, 프로그램 자기조직화 과학, 생물물리학, 분자정보생명과학, 나노바이오, 나노 측량과학, 계산과학
- 또한, 나노기술·엔지니어링은 정보소자나 생체소자, 에너지·환경 소자에 대한 계면의 기능성·제어성 등을 해석
| | 연구개발 추진의 중요사항 | | 나노기술·재료분야의 발전을 위해 중점과제의 설정과 로드맵 등을 제시할 다학제간 산학연관의 공동연구개발 협력이 필요함.
| | 연구거점 및 네트워크의 구축 | | - 세계의 전략적인 경쟁과 사회적·정책적 니즈(needs)가 강하게 요구됨에 따라 재빠른 대응 필요
- 세계 top level의 연구능력 달성 및 유지를 위해 연구환경의 전략적인 정비 필요
- 2006년 종료되는 나노기술 종합지원프로젝트로 축적된 설비·경험을 효율적으로 활용
- 연구분야의 융합과 기술혁신을 추진하기 위해 최첨단 시설·설비를 지원하고, 연구지원 거점에 대한 이용 촉진 운영체제로 새로운 연구지원 체제의 구축을 시도
- 연구분야의 융합을 촉진하기 위해 나노기술의 연구분야를 망라한 물질·재료 제조기능을 보유한 연구거점의 정비 시도
- 나노 일렉트로닉스, 나노바이오, 혁신 재료 등의 향후 중점 연구분야에 대해 국내외 연구자간의 시너지 효과가 발휘되도록 연구체제의 구축을 위한 연구거점이 필요하며, 연구거점을 중심으로 연구자간의 유기적인 네트워크를 구축
| | 나노기술·재료분야의 인재육성 | | - 나노기술·재료분야는 21세기 과학기술·학술의 큰 비약이 기대되는 분야로서 산학연관의 젊은 연구자 리더를 육성
- 대학원에서 선도적으로 다학제간의 새로운 교육시스템(교육 커리큘럼의 책정·실시, 교육 과정의 운영체제 구축, 산업계의 인턴쉽 도입 등 다양한 프로그램 실시)을 구축
- 젊은 연구자의 미국 및 유럽 등과 국제교류를 추진하는 동시에 해당분야의 다학제간 인재육성에 대한 새로운 교육시스템 구축
| | 산학관의 연계 및 분야별 융합 촉진 | | - 나노기술·재료분야의 연구성과는 현시점에서 시초 기술이 많기 때문에 향후 산업화에 대한 기초연구와 실용화의 연계가 필요
- Seeds 기술에 대한 교육과 실용화를 중점으로 명확한 비전하에 산학연관 연계의 연구체제를 구축
- 동시에 의공학 연계 및 분야별 융합을 촉진하는 연구개발을 추진하고 세계의 선두적 기술혁신을 창출
| | 책임있는 연구개발의 사고방식 | | - 과학기술의 발전과 사회의 이익이 상반되지 않도록 새로운 기술이 사회에 적용되기 전에 과학적 지식기반과 기술적 측면, 사회적 측면 등에서 이점이나 영향(과학기술의 윤리적·법적·사회적 영향·국제표준화)에 대해서 검토함.
- 나노기술은 새로운 학문으로 새로운 산업에 연결되는 과학기술영역이며, 사회경제의 발전 및 사람들의 생활수준의 향상 등에 크게 공헌이 기대됨. 한편, 공업적 이용, 의료응용 등의 측면에서 사람, 환경, 사회에 영향을 끼칠 가능성도 검토함.
♣ 강상규 선임연구원 (skkang@kisti.re.kr) |
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