소부장 연구개발(R&D) 연구단/연구실 12개 신규 선정

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2021. 8. 3.

소부장 연구개발(R&D) 연구단/연구실 12개 신규 선정

작성일 2021-08-03 부서 융합기술과

 

 

소부장 연구개발(R&D) 연구단/연구실 12개 신규 선정

  - 수소연료전지 촉매 등 핵심품목 지원 국가핵심소재연구단 8개

  - 3차원 입체 사진(홀로그램)용 신소재 등 미래선도품목 지원 미래기술연구실 4개

 

 

□ 과학기술정보통신부(장관 임혜숙, 이하 ‘과기정통부’)는 나노‧소재기술개발사업의 2021년도 신규 과제를 선정, 8개 국가핵심소재연구단과 4개 미래기술연구실이 신규 출범한다고 밝혔다.

 

 ㅇ 나노‧소재기술개발사업은 소부장 정책을 뒷받침하는 과기정통부의 대표사업으로서 주력산업 고도화와 미래 신시장·신산업 창출을 견인할 세계 수준의 원천기술 확보를 지원하고 있다.

 

   - ’21년부터는 유형에 따라 크게 185대 연구개발핵심품목 자립화를 위한 ‘국가핵심소재연구단’과 65대 미래선도품목 등의 미래 첨단소재 확보를 위한 소재분야 ‘미래기술연구실’로 구분‧지원하고 있다.

 

< 국가핵심소재연구단 >

 

□ 국가핵심소재연구단(이하 ‘연구단’)은 ’19년(추경) 5개 연구단을 시작으로, ’20년 27개 연구단, 이번에 선정한 8개를 포함해 ’21년에는 총 57개 연구단을 지원할 계획이다.

 

< 2021년 신규 국가핵심소재연구단(8개) 개요 >

 

연구단

연구책임자(주관연구기관)

초저백금 연료전지 촉매 개발 플랫폼 연구단

조은애(한국과학기술원)

금속지지형 양성자 전도성 고체산화물 연료전지 연구단

배중면(한국과학기술원)

이차전지용 실리콘 음극 연구단

노광철(한국세라믹기술원)

이종 나노구조체 기반 헬스케어 날숨센서 연구단

이종흔(고려대학교)

고강도 알루미늄합금 판재 연구단

김형욱(한국재료연구원)

바이오매스 기반 수송기기 소재 개발 연구단

최인규(서울대학교)

차세대 반도체 레이저 핵심소재부품 연구단

오수환(한국전자통신연구원)

미래차 디스플레이 커버윈도우 핵심소재 연구단

박지웅(광주과학기술원)

 

 

□ 특히, ‘수소연료전지용 초저백금촉매 연구단(조은애, KAIST)’은 앞으로 연구수행을 통한 경제적 가치 창출 등의 성과가 기대된다.

 

 ㅇ 수소연료전지 촉매로 사용되는 백금은 희소성과 공급 불안정성 등으로 1g 당 7만원 상당의 고가이며, 통상 촉매 가격이 연료전지 전체 가격의 45%를 차지한다.

 

   - 동 연구단은 촉매에 사용되는 백금 양을 기존의 상용 방식에 비하여 10분의 1 수준으로 저감하면서, 동일 성능의 초고활성‧고내구성을 갖는 신촉매소재 개발(원천기술 확보)을 목표로 한다.

 

 ㅇ 그간 유사한 목적의 타 연구들은 실험실 단계를 넘어 상용화 과정으로 연결되지 못하는 등 한계가 있었다.

 

   - 동 연구단은 실험실에서의 핵심기술 확보 다음 단계로서 기술 상용화를 위한 신촉매 적용용 막전극접합체*(MEA) 100㎠(10×10) 이상 대면적화 기술 개발도 진행한다.

    * 수소연료전지에서 산소와 수소의 화학적 반응을 전기에너지로 변환시키는 필름형태의 접합체(Membrane Electrode Assembly)

 

   - 또한, 신촉매소재 개발 이후에는 대량 생산을 위한 최적의 양산 기법을 기업과 함께 개발하도록 지원한다.

 

 ㅇ 이를 통해 국내의 해외 수입 의존도가 높은 연료전지 촉매시장에 돌파구를 제공함은 물론, 연료전지가 필요한 미래자동차 등 유망분야의 경쟁력 제고에도 기여할 것으로 기대된다.

 

□ 이 밖에, 연구단으로 이차전지용 실리콘 음극소재 연구, 수송기기용 바이오매스 기반 바이오플라스틱 소재 개발 등도 지원한다.

 

< 미래기술연구실 >

 

□ 미래기술연구실(이하 ‘연구실’)은 65대 미래선도품목을 포함한 미래 첨단소재를 중심으로 미래 유망 소재분야의 공급망을 선도적으로 창출‧선점토록,

 

 ㅇ 한국재료연구원(소재혁신선도본부) 중심의 조사‧기획 전문가 집단체계를 구성‧활용하여, 미래 첨단소재별 기술난제를 도출, 이를 해결하는 연구개발지원 방식의 적용에 집중해 나갈 계획이다.

 

< 2021년 미래기술연구실(4개) 개요 >

 

연구실

연구책임자(주관연구기관)

홀로그램용 능동 광메타 소재 및 소자 연구실 

김용해(한국전자통신연구원)

바이오 인터페이싱 소재 연구실

정윤기(한국과학기술연구원)

나노구조 기가강도 알루미늄 연구실

김수현(한국재료연구원)

인공지능-스마트랩 기반 산화물 고체전해질 혁신 연구실

강기석(서울대학교)

 

 

□ 이러한 방향에서 ‘홀로그램용 광메타소재 연구실(김용해, ETRI)’은 미래 디스플레이 분야의 핵심기술 선점에 기여할 것으로 기대된다.

 

 ㅇ 미래형 홀로그램 구현을 위해서는 2비트 수준의 해상도 향상과 10도 이하의 시야각 확대 문제가 주요한 기술난제였다.

 

   - 또한, 난제 해결을 가능하게 하는 신소재 개발이 핵심이다.

 

 ㅇ 동 연구실은 6비트급 고해상도(400㎚)와 60도 이상 광시야각이 가능한 미래용 홀로그램 구현을 위해 빛의 위상과 세기를 동시에 능동적으로 변조할 수 있는 새로운 광메타소재* 개발(원천기술 확보)을 목표로 한다.

     * 기존과 다른 전자기 특성을 갖는 소재로 기존의 소재로는 불가능했던 주파수 독립적인 파장‧위상‧굴절률 제어 등이 가능 ⇨ 초소형화‧고성능화 구현 가능

 

   - 이러한 기술난제를 해결을 통해 홀로그램 사용시 시야각 제한 및 시각적 피로감과 구현을 위해 요구되는 복잡한 장치 등의 기존 입체영상 디스플레이의 한계 극복이 가능하다.

 

 ㅇ 이를 통하여 미래 디스플레이 분야의 핵심 후보기술을 확보하고, 공간적 제약 없이 입체적이고 자유로운 정보 제공이 가능하여 실감형 수준의 홀로그램 구현이 기대된다.

 

   - 또한, 의료, 이미징, 광통신, 반도체 등 다양한 유망분야에서의 응용을 통해 미래 신산업 선점에도 파급효과를 미칠 것으로 예상된다.

 

□ 이 밖에, 미래 모빌리티용 고강도 알루미늄 개발 등도 지원하며, ’25년까지 총 100개 연구실을 선정‧지원해 나갈 계획이다.

 

□ 12개 연구단‧연구실에는 5년 동안 총 720억원을 지원*하고, 주기적인 교류회‧토론회 개최, 특허 전략 수립‧실행, 기술 수요 기업 조사‧연계 및 산학연 협력 등의 연구개발과정 수행 밀착 지원도 추진할 계획이다.

    * 국가핵심소재연구단 8개, 5년간 540억원(연구단별 67.5억원),미래기술연구실 4개, 5년간 180억원(연구실별 45억원)

 

□ 과기정통부 이창윤 기초원천연구정책관은 “실제적인 기술 자립 등 성과를 창출해온 소부장은 앞으로도 꾸준한 지원이 필요하다”며,

 

 ㅇ “국가핵심소재연구단을 통해 핵심품목 기초‧원천기술 자립화를 지속 지원하면서, 미래기술연구실을 확대하여 미래선도품목 등 미래 첨단소재 확보를 위한 선제 투자를 강화해 나가겠다”고 밝혔다.

 

 

 

 

붙임1. 나노‧소재기술개발사업 신규 과제 개요-국가핵심소재연구단

붙임2. 나노‧소재기술개발사업 신규 과제 개요-미래기술연구실

 

 

연구단

연구책임자

(주관연구기관)

연구 목표 및 내용

기대효과

연구과제

초저백금 연료전지 촉매 개발 플랫폼 연구단

조은애

(한국과학기술원)

ㅇ 상용 촉매 대비 백금사용량을 10분의 1로 저감하는 초고활성 촉매 개발

  - 대량 생산 (30 g/batch) 기법 개발

ㅇ 귀금속 사용량 최소화하여 상용 촉매의 원가를 절감

  - 400억원의 경제적 비용 절감 가능

고분자전해질 연료전지용 고활성 고내구성 초저백금 촉매 양산기술 및 MEA 개발

금속지지형 양성자 전도성 고체산화물 연료전지 연구단

배중면

(한국과학기술원)

ㅇ 중저온(550℃ 이하)에서 작동하는   고성능 양성자 전도성 세라믹 연료전지 기술 개발

ㅇ 중저온 구동을 통한 연료전지 시장 관련 기술선점이 기대

차세대 금속지지체형 프로토닉 세라믹 연료전지 연구단

이차전지용 실리콘 음극 연구단

노광철

(한국세라믹기술원)

ㅇ 800 Wh/L급 에너지밀도 구현을 위한 실리콘 단독 음극 공정 기술 개발

ㅇ 공정 기술 및 셀 설계 기술을 바탕으로 한 빠른 사업화 가능

실리콘 단독 음극 구현을 위한 극판 소재 및 셀 기술 연구

이종 나노구조체 기반 헬스케어 날숨센서 연구단

이종흔

(고려대학교)

ㅇ 4종 이상의 생체지표 가스 검출이 가능한 소형 고성능 호기센서 핵심기술 개발

ㅇ 생체지표가스들을 고감도, 고선택적으로 검지함으로써 질병 진단용 호기센서 시장을 선점

이종 나노구조체 기반 소형 고성능 고신뢰성 호기센서 핵심기술 개발

고강도 알루미늄합금 판재 연구단

김형욱

(한국재료연구원)

ㅇ 항공용 고강도 7xxx계 알루미늄 판재 국산화를 위한 핵심소재 및 활용 기술 개발

  - 항복강도≧ 550MPa,인장강도 ≧ 620MPa

ㅇ 항공용 고특성·고품질 알루미늄합금 판재의 국산화 및 경량소재 기술 자립

항공용 고강도 알루미늄 판재 핵심소재기술

바이오매스 기반 수송기기 소재 개발 연구단

최인규

(서울대학교)

ㅇ C5당, C6당 중간원료 기반 단량체와 리그닌 중간원료 기반 가소제를 사용한 고성능 엔지니어링 바이오플라스틱 개발

ㅇ 석유계 대체 바이오화합물 생산에 따른 환경문제/자원고갈 문제 완화

바이오매스 전성분 기반 수송기기 내장용 지속가능형 엔지니어링 바이오플라스틱 및 에너지 저장소재 개발

차세대 반도체 레이저 핵심소재부품 연구단

오수환

(한국전자통신연구원)

ㅇ FMCW 라이다 송신부 반도체 레이저 및 고출력 의료용 광원의 품목 자립화를 위한 15xx nm대역 고성능 반도체 레이저 핵심 소재/부품/장비 기술개발

ㅇ 핵심 소재/부품장비의 국산상용화 및 자립화(InP 소재/부품/장비, 의료용 레이저 광원, FMCW라이다 송신부 반도체 레이저)

미래자동차용 FMCW 라이다 송신부 및 고출력 의료용 반도체 레이저 품목 자립화를 위한 InP기반 소재/공정/시스템 연계 15xx nm대역 고성능 반도체 레이저 핵심 소재/부품/장비 기술개발

미래차 디스플레이 커버윈도우 핵심소재 연구단

박지웅

(광주과학기술원)

ㅇ 12인치 이상의 자동차 디스플레이 커버윈도우 소재 및 공정기술 개발

ㅇ 커버윈도우 뿐만 아니라 웨어러블, 가전, 조선, 항공 등의 전방산업 분야와 관련 기술의 후방산업 분야로 확대

자동차 디스플레이용 대면적 유/무기 하이브리드 커버윈도우 소재 및 공정기술 개발

 

 

붙임2

 

 나노•소재기술개발사업 신규 과제 개요-미래기술연구실

 

 

연구실

연구책임자

(주관연구기관)

연구 목표 및 내용

기대효과

연구과제

홀로그램용 능동 광메타 소재 및 소자 연구실 

김용해

(한국전자통신연구원)

ㅇ 능동 광변조 메타물질이 적용된 광변조 소자 및 이를 구동하기 위한 픽셀회로 소자가 접목된 단위 픽셀 개발

※ (난제) 기존에 구현되지 못했던 홀로그램 디스플레이(예:고화질 3D 영상)을 구현할 수 있는 신소자 구조 제시

ㅇ 홀로그램 디스플레이 뿐 아니라, 이미징, 의료, 광통신, 반도체 등 다양한 응용분야 적용 가능

고화질 광시야각 홀로그램용 복소 광변조 능동 메타 소재 및 소자 개발

바이오 인터페이싱 소재 연구실

정윤기

(한국과학기술연구원)

ㅇ 심장질환용 바이오 인터페이싱 원천소재의 개발 및 통합 시스템 개발

※ (난제) 심장 등 체내 이식/부착에 따른 부작용(혈전, 면역반응 등)없이 장기간 안정적인 생체적합성을 확보할 수 있는 소재 제시

ㅇ 의료기기 자체가 고부가가치 산업이며, 4차 산업혁명에 복격화될 원격의료, 정밀의료 및 스마트 헬스케어에 활용 가능

심혈관 내에서 장기간 작동 가능한 진단/치료용 신축성 이식형 디바이스를 위한 혈액 및 심근 인터페이싱 원천소재 개발

나노구조 기가강도 알루미늄 연구실

김수현

(한국재료연구원)

ㅇ 미래 에어모빌리티에 사용되는 1GPa 이상의 강도를 갖는 알루미늄 벌크재 개발

※ (난제) 현재 상용 알루미늄 합금의 최대 인장강도 한계는 0.7 GPa. 이를 극복하기 위한 새로운 합금성분 및 제조공정 제시

ㅇ 기가강도 알루미늄은 강도, 강성, 인성이 우수하여 UAM의 핵심 모델인 eVTOL의 기체구조용 소재로 활용 가능

 - 낮은 비용으로 벌크재의 대량 생산이 가능하므로 eVTOL의 안전성 및 생산성을 동시에 향상

미래형 에어 모빌리티(e-VTOL)용 기가강도 알루미늄 개발

인공지능-스마트랩 기반 산화물 고체전해질 혁신 연구실

강기석

(서울대학교)

ㅇ 상온 이온전도도 5×10-3 S/cm 이상의 100% 산화물계 고체전해질 소재 및 두께 30μm 미만의 고체전해질 필름 개발

※ (난제) 유무기 하이브리드 혼합을 제외한 완전히 새로운 산화물계 고체전해질 소재 제시

ㅇ Organic-free인 100% 산화물계 전고체전지는 원천적 발화와 폭발 요인을 제거하여, 전기차 및 ESS의 안전성 확보 가능

머신러닝과 소재 합성/평가 자동화를 이용한 신규 산화물계 리튬 초이온전도체 개발