과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’)는 나노 및 소재기술개발사업 2022년도 상반기 신규과제로 국가핵심소재연구단 6개, 미래기술연구실 20개, 스마트소재연구실 1개를 새로 선정하여 향후 5년간 1,334억원을 지원한다고 밝혔다.

나노 및 소재기술개발사업은 나노기술과 소재‧부품‧장비(이하 소부장) 분야의 세계 수준의 원천기술을 확보하기 위한 과기정통부 대표 연구개발사업 중의 하나이다.

국가핵심소재연구단(이하 ‘연구단’)은 소부장 공급망 위기와 관련된 185대 주력산업분야 핵심품목의 기술자립을 위한 연구개발을 추진한다. ’19년 5개 연구단을 시작으로 ’21년까지 총 57개 연구단이 운영되고 있으며, 올해 상반기에 6개 연구단(각 연 10~15억원, 3~5년)을 새로 선정하였다.

이번에 선정된 연구단은 극자외선 포토레지스트, 5세대(5G)용 통신 부품 등 반도체‧디스플레이 핵심품목과 열관리 시스템 복합소재, 수소 센서, 원자력 안전 등 에너지 효율화 및 차세대 에너지에 관련된 핵심품목을 개발하게 된다.

연구단 중에서 “극자외선 포토 레지스트 소재 연구단”(연구책임자: 한양대학교 성명모)은 3nm 이하의 극미세 극자외선 노광 공정에서도 균일한 선폭을 가질 수 있도록 다층구조의 포토레지스트 소재와 진공 환경을 이용한 신공정을 개발한다. 기존 기술 대비 반도체 공정의 정밀도를 획기적으로 개선할 것으로 기대된다.

또한 “고성능 다기능 알루미늄 복합소재 연구단”(연구책임자: 한국재료연구원 조승찬)은 원자력 발전시 발생하는 고준위 방사성 폐기물의 이송과 저장을 동시에 할 수 있도록 열차단율과 방사선차폐율이 높으면서도 강도가 높은 알루미늄 복합소재의 핵심 원천기술을 개발한다.

미래기술연구실(이하‘연구실’)은 65대 미래선도품목 등 10년 후 사용될 나노기술 및 신소재 선점을 위한 원천기술개발을 추진한다. 올해 상반기에는 총 20개 연구실(각 연 10억원, 5년)을 새로 선정하였다.

이번에 선정된 연구실은 극한환경용 단결정 다이아몬드 기판소재, 체내 주사용 생분해성 형상기억소재 등 소부장 미래선도품목을 뒷받침하는 기술을 개발하게 된다. 또한 위상양자 신소재와 같은 미래 유망 나노소재 기술개발을 위한 창의적, 도전적인 연구들도 지원한다.

이번에 선정된 연구실 중 “단결정 다이아몬드 기판소재 연구실”(연구책임자: 한국공학대학교 남옥현)은 초고온, 고전압, 고방사선 등 다양한 극한환경에서 사용될 수 있는 2인치 다이아몬드 단결정 기판소재를 개발한다. 소재 개발 성공시 일본, 유럽이 주도하고 있는 원전, 우주항공 등 극한환경용 반도체 소자 부분을 선도할 수 있을 것으로 기대된다.

또한, “위상 양자 신물질 연구실”(연구책임자: 막스플랑크 포스텍연구소 박재훈)은 위상 전자계, 위상 자성체, 양자 자성체 등 향후 양자컴퓨팅, 양자소자에 적용될 가능성이 있는 다양한 소재에 대한 기초‧원천기술 확보를 진행한다.

“초고속 무선 광통신 소자 연구실” 등 5개의 연구실에 대해서는 2년간 2개 연구팀이 경쟁형으로 과제를 진행한 후, 최종 각 1개 연구팀을 선정하여 지속 지원할 계획이다.

금번 2022년에는 신소재의 합성, 설계, 평가 과정을 인공지능 로봇이 연구자의 개입없이 수행하는 스마트 소재연구실 과제(연 18억원 내외, 6년)를 신규로 1개 선정하였다.

이번에 선정된 과제는 “수전해 촉매 및 디스플레이용 나노입자 합성을 위한 인공지능 스마트 연구실”(연구책임자: 한국과학기술연구원 이승용)은 그린수소 생산 및 첨단 디스플레이에 필요한 나노입자를 지능형 로봇을 통해 자율적으로 합성하고 물성평가 하는 기술을 개발한다.

단순한 실험 자동화에 그치는 것이 아니라, 인공지능(AI) 기술을 적용하여 실험조건을 로봇이 직접 설계함으로써, 소재의 최적화에 필요한 실험 횟수를 현저히 줄이고 신소재 개발에 필요한 시간을 크게 단축할 것으로 기대된다.

과기정통부 이창윤 기초원천연구정책관은 “나노 및 소재기술은 반도체, 디스플레이, 우주‧항공 등 우리나라가 세계와의 경쟁에서 초격차를 확보해야 하는 기반 기술이며, 새 정부 국정과제에도 관련 분야 기술난제 극복 과제가 반영된 만큼 앞으로도 적극 지원할 계획”이라며, “이번 새로 선정된 과제들이 우리나라가 기술강국으로 발돋움하는 발판으로서 중요한 역할을 할 것으로 기대한다”고 언급하였다.