소부장 연구개발, 기술난제 극복으로 원천기술 확보에 집중!-‘소재·부품·장비 미래 선도형 R&D추진방안’ 확정

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2021. 11. 18.

소부장 연구개발, 기술난제 극복으로 원천기술 확보에 집중!-‘소재·부품·장비 미래 선도형 R&D추진방안 확정

작성일 2021-11-17 부서 융합기술과

 

 

소부장 연구개발, 기술난제 극복으로 원천기술 확보에 집중!

 

- ’25년까지 미래기술연구실 100개, 국가핵심소재연구단 100개 선정으로 소재 중심 미래 기초•원천기술 확보 지원 강화

 

- 지능형로봇 도입, 나노실험실(팹) 디지털전환 등 신규사업 추진과 극한소재, 기술사업화 예타사업 준비로 소부장 연구개발 혁신과 기반 확충 지속

 

□ 과학기술정보통신부(장관 임혜숙, 이하 ‘과기정통부’)는 10월 17일(수) 개최한 제8차 소재·부품·장비 경쟁력강화위원회에서 ‘소재·부품·장비 미래 선도형 R&D추진방안’을 확정하였다고 밝혔다.

 

ㅇ 동 방안은 소‧부‧장 미래분야 지원을 위해 그간 수립‧추진해 온 소‧부‧장 R&D고도화방안(’20.10.), 소‧부‧장 미래선도품목 R&D추진방안(’21.5.) 등 주요 R&D정책의 구체적인 실행계획이다.

 

- ’19년과 ’20년에 걸쳐 추격에서 자립과 선도로 전환한 소·부·장 정책 철학의 이행을 위하여, ’22년부터는 미래분야에 중점을 둔 소·부·장 지원정책을 본격 추진한다.

 

ㅇ 특히, ’19년부터 3년간 정책적 필요에 따라 주력분야를 우선 고려한 정부 R&D지원을 앞으로 주력분야와 미래분야간의 균형감 있는 투자 확대 병행으로 추진해 나감이 필요하다.

 

- ’19년에 비해 ’21년을 기준으로 소‧부‧장 전체 R&D는 2배 이상, 기초‧원천 R&D는 2.3배 이상 증가했으며, 기초‧원천 R&D 투자 비중을 분석하면 주력분야에 70%, 미래분야에 30% 수준이다.

□ 주요 내용은 다음과 같다.

 

󰊱 65대 미래선도품목을 중심으로 기술난제를 극복한다.

 

ㅇ 미래선도품목 중심의 차세대 소‧부‧장 원천기술 확보를 목표로 기술개발에 몰두하는 소재 미래기술연구실을 매년 20개 내외를 신규로 선정하여, ’25년까지 100개로 확대한다.

※ 미래기술연구실(MTL, Materials Technology Lab)

 

ㅇ 미래선도품목을 포함해 주요 이슈별로 반드시 극복해야 할 기술난제를 발굴·정의하고, 미래기술연구실을 통해 해결한다.

 

- 미래기술연구실의 연구자가 제시된 기술난제를 해결하는 창의적 방법을 자유롭게 모색‧제안하고, 연구를 실행하도록 지원한다.

 

< 주요 이슈별 소‧부‧장 기술난제 후보 >

 

 

 

< 기술난제 해결시 기대효과(예시) >

 

홀로그램용 ▸(기술난제①) 빛의 세기와 위상 동시 변조 ⇨ 3차원 영상 구현

복소광변조 ▸(기술난제②) 가시광 파장 이하의 픽셀 개발 ⇨ 초고해상도 구현

능동메타 소재 ▸(기술난제③) 홀로그램 소재 대면적화 ⇨ 디스플레이 대형화

▸(기술난제④) 시야각 확대 ⇨ 동시 시청가능 인원 확대

 

ㅇ 또한, 우수한 미래기술연구실에는 최소 8년 이상의 장기연구가 가능하도록 보장하는 갱신형 R&D를 도입‧적용한다.

 

󰊲 100+85대 R&D핵심품목의 미래 지향적인 기술 자립을 지원한다.

 

ㅇ 핵심품목의 기술 자립과 공급망 대체를 위한 국가핵심소재연구단을 매년 10~15개를 신규로 선정하여, ’25년까지 100개로 확대한다.

※ 국가핵심소재연구단(KMRC, Korea Materials Research Center)

 

- 연구단의 ’22년 신규 주제 발굴시 소·부·장 기술 자립과 선도를 동시에 달성할 수 있도록 R&D핵심품목과 미래선도품목의 공통 요소기술 개발을 우선 지원한다.

 

ㅇ 아울러, 탄소중립, GVC(Global Value Chain), DX(Digital Transformation) 등과 같은 주요정책 분야와 연관성이 높은 기술 개발 지원을 강화한다.

󰊳 소‧부‧장 연구의 디지털 전환을 가속화한다.

 

ㅇ 신소재 개발 과정에 지능형 로봇을 활용하여 최소 연구인력으로 R&D의 기간과 비용을 기존 대비 50% 이상 획기적으로 감축하는 ‘AI로봇 활용 지능형 스마트 소재연구실’을 ’22년부터 새롭게 추진한다.

 

- 동 사업이 목표로 하는 AI로봇 활용 소재연구는 ’20.7월 Nature에 英 리버풀대의 촉매 최적화 주행로봇 도입‧활용이 최초 보고되는 등 세계적으로 초창기 단계인 상황으로서 유망성이 높아 정부의 선도적인 투자가 필요하다.

 

ㅇ 나노종합기술원 등 공공 나노팹에서 고도의 공정서비스를 제공하도록, 개별 장비 단위로 관리되던 공정 데이터를 빅데이터화하고, AI 적용과 활용을 지원하는 ‘나노팹 공정데이터 스마트화 서비스’도 신규 구축한다.

 

- 이를 통해 현재는 최소 7일 이상이 필요한 공정 소요기간을 2~3일 이내로 단축하고, 현 시점에서는 측정이 불가능한 납기 준수율을 90% 이상으로 개선하는 등의 성과가 기대된다.

 

󰊴 극한소재와 기술사업화 관련 신규 예타사업 추진을 준비하는 등 소‧부‧장 R&D기반을 지속적으로 확충한다.

 

ㅇ 우주, 에너지, 탄소중립 등 소‧부‧장 미래 유망분야의 선점을 위해서는, 극한의 환경과 조건에서 사용이 가능한 극한소재의 확보가 필수적이다.

 

- 극한소재는 초고온, 극저온 등으로 분류되며, 예시로는 2,000℃↑의 초고온에서 사용하는 초음속비행 관련 극한소재와 –253℃↓의 극저온에서 사용하는 액체수소저장 관련 극한소재 등이 있다.

 

- ’23년 예산 확보를 목표로 극한소재의 시험평가부터 품질인증까지 가능한 One-Stop실증 기반을 조성하고 실증 R&D를 지원하는 ‘극한소재 실증연구 기반조성’ 예타사업을 추진한다.

 

ㅇ 소‧부‧장 기술 자립과 선도를 위해서는 다양한 정부 R&D성과의 실질적 기업 활용까지 연결하는 것이 중요하므로, 소‧부‧장 원천 연구성과의 기술사업화 과정을 맞춤 지원하는 ‘나노융합2030’ 예타사업도 ’23년 착수를 목표로 과기정통부‧산업부가 공동으로 추진한다.

󰊵 소‧부‧장 미래분야를 중심으로 지속적인 생태계 발전을 뒷받침하기 위해, 소‧부‧장 R&D커뮤니티 활성화를 꾸준히 지원한다.

 

ㅇ 소‧부‧장 미래분야의 기초‧원천 R&D 이슈 발굴과 신속한 대응 등을 위해 나노기술연구협의회, 소재연구기관협의회 등 기존 R&D전문가 집단을 확대‧활용하여 전문가협의체를 구성‧운영한다.

 

ㅇ 또한, 전문가협의체를 통한 주기적 소통과 연구자 현장의견 청취 등을 통해 소‧부‧장 연구하기 좋은 환경 조성을 계속해 나간다.

 

□ 과기정통부는 동 방안에 따라, 소‧부‧장 주요 사업의 ’22년도 시행계획을 연내 마련하는 등 후속조치를 차질없이 추진할 방침이다.

 

□ 임혜숙 장관은 “세계적으로 주요국간 기술패권 경쟁이 심화되는 상황에서 소‧부‧장 기술의 중요성은 갈수록 커지고 있다”면서,

 

ㅇ “과기정통부를 중심으로 소‧부‧장 핵심 기초‧원천기술 확보를 위해, 관련 R&D사업과 과학기술혁신본부의 범부처 R&D 조정 권한을 바탕으로 ’22년부터는 미래분야와 주력분야 간 균형감 있는 지원책을 본격 추진해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

 

 

 

 

 

 

 

 

※ 동 회의 관련 기재부, 산업부, 특허청에서 별도 보도자료 배포 예정(보도일시, 엠바고 동일)

 

※ [별첨] 「소재‧부품‧장비 미래 선도형 R&D추진방안」

 

"소재·부품·장비

미래  선도형  R&D추진방안(안)

-  소재 기초·원천 기술 확보를 중심으로 -"

"2021.  11.  17.

관  계  부  처   합  동"

"순      서

[요  약]                                                ·  i

Ⅰ.  추진  배경                                         ·  1

Ⅱ.  R&D  현황  분석                                  ·  2

Ⅱ.  추진  방향                                         ·  5

Ⅲ.  추진  과제                                         ·  6

Ⅳ.  추진  일정                                       ·  11"

 

 

소재・부품・장비 미래 선도형 R&D추진방안 (요약)

 

Ⅰ.  추진  배경

"□  2019년  7월  日의  수출규제  조치를  계기로,  소재  부품  장비  분야에 대한 정부 정책은 ‘추격’에서  ‘자립*과  선도**’로  전환

* 소부장 1.0(’19.8), 기초‧원천기술 조기 확보(’19.11) ** 소부장 2.0(’20.7), R&D고도화(’20.10) 등"

"□  최근 기술패권 경쟁 격화와 보호주의 확대 등으로 주력산업 분야는

물론,  차세대  미래  분야에  대한  선점  경쟁도  심화  중"

"□ 우리도  소  부  장  2.0의 주요 후속조치로서,  미래선도품목  선정*  등 미래  대비와  본격  지원  준비  중  ⇨ 구체적인 실행방안  추진  필요

* 현재 공급망 안정화를 넘어 미래 공급망 선점을 목표로 65개 품목 발표(’21.5)"

Ⅱ.  R&D  현황  분석

"□ (성과 측면) 對일 3대  품목*  공급  안정화  목표 달성

* 불화수소(액체, 가스), EUV 포토레지스트, 불화 폴리이미드

ㅇ  소재분야를 중심으로 우수 논문 특허 창출 확대 등에 따라 선도국 대비 기술수준 첫 80% 상회, 기술개발 이전 성공사례 축적 등 성과 창출 중

□  (투자 측면) 3년(’19~’21)간 정부 지원은 핵심품목 자립화 등 주력분야에 집중 투자*되었으며, 향후에는 미래분야에 대해서도 균형적 투자 필요

* (‘16~’18) 평균 57% → (’19) 60% → (’20) 75% → (’21) 76% (기초‧원천 중 주력 예산 비중)"

 

 

Ⅲ.  추진  방향  및  과제

비  전 선제적인 선도형 R&D 지원으로 소재•부품•장비 미래 경쟁력 확보 및 생태계 강화

 

1

(미래) 미래선도품목  중심의  기술난제  극복  지원

 

"□  (미래기술 투자) 65대 미래선도품목 등 차세대 원천기술 확보를 위해 소재분야 ‘미래기술연구실’* 확대(’21.下 4개 시범 착수 → ’25년 100개, 매년 20개 선정)

* 미래기술연구실(MTL, Materials Technology Lab)"

"□  (기술난제 해결) 미래선도품목을 포함해 주요 이슈별로 반드시 극복해야 할 기술난제를 발굴 정의하고, ‘미래기술연구실’을 통해 해결 추진

ㅇ  연구과제 공모시 기술난제*만 제시하고,  연구방법은  연구자가  자율 제안하는 등 기술난제 해결을 위한 창의적 R&D  지원방식 적용

* 연구동향, 산업전망 등을 분석하여 10년 후 주요 이슈별 기술난제 도출(매년 갱신)

□ (장기 지원) 우수 과제에는 장기지원이 가능한 갱신형 R&D 도입*(5+3+α년)

* 종료평가 최우수 등급(S) 연구과제는 후속연구(3년, 추가 갱신 가능)  지원 등"

2

(주력) 100+85대 R&D핵심품목의 미래지향적 기술자립 지원

 

"□  (기술자립 지원) 100+85대 R&D핵심품목의 5년 내 기술 자립과 공급망 대체를 위한 ‘국가핵심소재연구단’* 확대(’21년 57개 → ’25년 100개, 매년 10~15개 선정)

* 국가핵심소재연구단(KMRC, Korea Materials Research Center)"

"□  (주력-미래  연계)  국가핵심소재연구단  연구주제  발굴시,  R&D핵심

품목과  미래선도품목의  공통  요소기술  개발을 우선  지원(’22년~)"

□ (정책분야 고려) 탄소중립, GVC 재편, DX 적용 등의 연관 기술 지원 강화

탄소중립 수소 생산용 소재(고분자 전해질막), 수소 저장용 소재(산화물 연료전지 스택) 등

GVC 재편 신재생 에너지용 소재(박막 태양전지), 재생의료용 소재(인공 치아‧뼈)  등

DX 적용 고효율 에너지 사용(전력반도체), 고성능 에너지 저장(금속 유기구조체 전극) 등

3 소재•부품•장비  연구의  디지털전환  가속화

 

"□  (지능형로봇 도입) 신소재 개발 과정에서 지능형 로봇을 활용하여 최소 연구인력으로 R&D 기간 비용을 획기적으로 감축(기존 대비 50% 이상)

* ‘AI로봇 활용 지능형 스마트 소재연구실’ 신규 추진(’22년~)

□  (나노팹 디지털전환) 개별 장비별로 관리되던 공공 나노팹의 공정데이터를 빅데이터화하고, 인공지능을 통해 공정 소요기간 단축 및 납기준수율 개선

* 나노종합기술원, ‘나노팹 공정데이터 스마트화 서비스’ 구축 추진(’22년~)

□  (소재연구데이터  활용)  국가소재연구데이터센터(’20.10월  신설)를  통해

소재연구데이터를 구축‧활용할 수 있는 플랫폼 운용 개시(’21.11월~)"

4

소재•부품•장비  R&D기반  지속  확충

 

"□ (극한소재 실증기반) 우주,  에너지,  탄소중립 등 미래 유망분야 필수 요소인 극한소재 One-Stop  실증 기반 및 R&D  지원 추진(’23~  목표)

* 극한소재 실증연구 기반조성 사업(과기정통부) ’21년 국가R&D예타 신청

□  (기술 사업화) 소 부 장(나노 소재 중심)  원천  연구성과의 기술사업화 애로 해소와 기업 활용 촉진을 위한 전용 프로그램 추진(’23~  목표)

* 나노융합2030 사업(과기정통부‧산업부) ’21년 국가R&D예타 신청

□  (인력)  소 부 장 분야의 연구 산업  현장  맞춤형  전문인력  양성  및

공공(연)  고경력  연구인력의  기업  파견  활성화"

□ (나노팹) 나노팹  시설  장비  고도화  및  연계서비스  제공  지원

5

소재•부품•장비  R&D커뮤니티  활성화

 

"□  소 부 장 미래분야 기초  원천  R&D  이슈  발굴,  신속  대응  및  연구 활동 저변 강화 등을 위한 전문가협의체를  구성  운영

□ 교류회, 연구자 포상 등 소‧부‧장 연구하기 좋은 환경 조성에 노력 지속"

 

 

 

"□  2019년  7월  日의  수출규제  조치를  계기로,  소재  부품  장비  분야에 대한 정부 정책은 ‘추격’에서  ‘자립*과  선도**’로  전환

* 소부장 1.0(’19.8), 기초‧원천기술 조기 확보(’19.11) ** 소부장 2.0(’20.7), R&D고도화(’20.10) 등

ㅇ  정부R&D  지원  예산 대폭 확대*와  법령 제도  정비**  등을 병행

* ’19, 9,646억원 → ’21, 21,042억원   ** 소부장특별법 전면 개정(’19.12) 등

□  최근 기술패권 경쟁 격화와 보호주의 확대 등으로 주력산업 분야는 물론,  차세대  미래  분야에  대한  선점  경쟁도  심화  중

ㅇ  특히,  소  부  장  핵심인  소재를 중심으로 첨단산업  성장에  미치는 기여도는  증가*  추세이며,  고부가 소재의 시장규모도  확대**  전망

* 주요 분야 소재 기여도 비중(’20→’50)  : (ICT) 60% → 75%, (에너지) 55% → 70%

** ’19, 860억 달러 → ‘28년까지 연평균 7.6% 성장 ※ Advanced Materials Innovation, Advoit Market Research

ㅇ  미 중 등 주요국은 소재 역량 제고를 위해 국가전략 수립  추진 중

* (미) 4대(반도체/배터리/희토류/바이오)  보고서, ‘21 혁신‧경쟁법(‘21.6) ⇨ 소재 밀접 관련 (중) AI, 반도체 등 소재 기반 첨단기술에 매년 7% 이상 투자 확대(’21.3, 중국 양회)

□ 우리도  소  부  장  2.0의 주요 후속조치로서,  미래선도품목  선정*  등 미래  대비와  본격  지원  준비  중  ⇨ 구체적인 실행방안  추진  필요

* 현재 공급망 안정화를 넘어 미래 공급망 선점을 목표로 65개 품목 발표(’21.5)

"

 

☞  소  부  장  기술  자립을  넘어서  첨단  고부가  기술  선점과  미래 대응역량  제고를  위한 미래  선도형  R&D추진  본격화

"◇  소  부  장  분야의  지속  성과  창출과  근본  체력  강화를  위해

미래분야  선도와  주력분야  고도화에 균형감  있는  투자  필요"

"□ (성과 측면) 對일 3대  품목*  공급  안정화  목표 달성

* 불화수소(액체, 가스), EUV 포토레지스트, 불화 폴리이미드

ㅇ  소재분야를 중심으로 우수 논문  특허 창출 확대*  등에 따라 선도국 대비 기술수준 첫 80%  상회(’20년 KISTEP  기술수준평가 보고서 기준)

* 논문・특허 모두 세계 4위 수준(’17~’19)

ㅇ  소 부  장 기술  개발  이전  성공사례  축적  등 성과 창출  지속 중

<  연구성과  대표  사례(100%  대외  의존  소재의 대체 가능성 검증)  >"

"▵반도체용  구리도금액  신소재  개발  ⇨  10억원  규모  기술이전  완료

▵마이크로  LED  신소재  신공법  개발  ⇨  생산성  10배,  비용  시간  1/100

▵영구자석  희토류  저감  신기술  개발  ⇨  국내  제조공장  설립  추진  중"

"□  (투자 측면) 3년(’19~’21)간 정부 지원은 핵심품목 자립화 등 주력분야에 집중 투자*되었으며, 향후에는 미래분야에 대해서도 균형적 투자 필요

* (‘16~’18) 평균 57% → (’19) 60% → (’20) 75% → (’21) 76% (기초‧원천 중 주력 예산 비중)

ㅇ  ’19년부터 ’21년까지 소  부  장 분야에 대한  정부 R&D  투자규모는 2배 이상으로 대폭 확대(’19년 9,646억원 → ’21년 21,042억원)

ㅇ  동 기간 소 부 장 기초  원천  예산도  2배  이상  증가하였으며,  향후

주력분야와 미래분야에 균형감  있는  투자  확대  병행  추진  필요"

 

□ 수출규제  3대 품목 관련

초고순도 불화수소 "· 세계 최고 수준 품질 확보(웨이퍼 세척・식각에 활용)

- 순도 99.999% 불화수소 가스 양산 등"

"포토레지스트

(불화아르곤)" "· 일본산 제품 대체 및 사업화 성공

- 국내기업 생산시설 준공 및 2022년 생산 예정 등"

불화 폴리이미드 "· 고해상도 디스플레이 투명필름 국산화

- 7.3인치 패널 기준 연간 3000만대분 양산설비 구축 등"

□ 소·부·장  기술개발 관련 정부  R&D지원성과

기업 협업 영구자석용 고가 희토류 30% 대체 소재 개발

"· 재료(연)은 영구자석 소재 기술로 고가 Nd(네오디뮴)의 30%를 Ce(세륨)으로 대체하는 기술 개발

·  재료(연)의 기술을 이전받을 A기업은 연구기관과 함께

기술 고도화와 사업화를 추진 중

※ 국내 최초 영구자석 관련 공장 설립(200억원 규모) 추친 중

· 기술 상용화시 서브모터 단가 10% 이상 저감 가능" <영구자성소재>

소재 국산화 반도체용 미세 도금소재 개발

"· 생기(연)은 세계 최고 성능 고평탄 범프 형성이 가능한

구리도금소재(도금액) 기술 개발

· 생기(연)의 기술을 이전(10억원)받은 B기업은 국내 대기업 반도체 제조사 라인 평가 진행 중(’22년 국산화 목표)

· 연간 2,000억원 규모의 외산 시장 대체 가능" <반도체용 미세도금소재>

세계 최고 성능 구현 고성능 태양전지 소재 개발

"·  화학(연)은  소재  합성법  개발을  통해  고성능  페로브 스카이트 태양전지 소재 기술 개발

※  동  소재  기술을  활용한  페로브스카이트  태양광의  효율은 25.2%(0.1cm2 기준) 수준으로 세계 최고 기록

· 네이처지(IF=42.778) 표지논문 선정(‘21.2)

· 페로브스카이트 소재의 발광소자 응용 가능성 증명" <네이처지 표지논문>

대형 기술 이전 고용량 리튬이온전지용 음극재 제조기술 개발

"· 전기(연)은 고용량 리튬이온전지용 실리콘·그래핀 복합 음극재 대량 제조기술 개발

· 국내·외 원천특허 등록 완료 및 기술이전 완료

※ C기업에 11억원 규모 기술이전(‘21.8.)

· 전기차 적용시 주행거리 약 20% 이상 확대 가능" <복합음극재 파우치>

"□ 소·부·장  전체 정부R&D 투자

ㅇ  ’19년  일본  수출규제를  계기로 주력분야  핵심품목의 기술 자립에

집중 지원을 위한  R&D  예산규모  대폭  확대(’19→’21,  2배  증가)"

구분 2016 2017 2018 2019 2020 2021 합계

소·부·장 8,395 8,258 8,384 10,440 17,370 21,244 74,091

※ 주요 R&D부처의 소재‧부품‧장비특별회계(’20.1 설치) 사업 기준, 이전 시점 추계‧분석

"□ 소·부·장  기초·원천 정부R&D 투자

ㅇ  소·부·장  기초·원천  기술  확보를  위한  R&D투자의  절대  규모도

대폭  확대(’19→’21,  2.38배  증가,  전체의  20%  수준)  ※ 과기정통부 소관 예산"

구분 2016 2017 2018 2019 2020 2021 합계

기초·원천 "1,157

(14%)" "1,287

(16%)" "1,381

(16%)" "1,752

(17%)" "3,316

(19%)" "4,173

(20%)" 13,066

※ 과기정통부 소재‧부품‧장비특별회계 사업 기준, 이전 시점 추계‧분석

"□ 소·부·장  주력·미래분야 정부R&D 투자  (기초·원천 대상)

ㅇ  동  기간 소·부·장  기초·원천  기술  확보를  위한  정부 투자  비중을

분석하면,  주력분야  70%,  미래분야  30%  수준"

구분 2016 2017 2018 2019 2020 2021 합계

주력분야 "726

(63%)" "731

(57%)" "716

(52%)" "1,026

(59%)" "2,493

(75%)" "3,154

(76%)" "12,260

(70%)"

미래분야 "431

(37%)" "556

(43%)" "665

(48%)" "725

(41%)" "825

(25%)" "1,019

(24%)" "5,265

(30%)"

※ 과기정통부 소재‧부품‧장비특별회계 사업 기준, 이전 시점 추계‧분석(품목 관련성 여부로 분류)

<  소·부·장  R&D예산  현황  (’16∼’21)  >

 

 

 

 

비  전 선제적인 선도형 R&D 지원으로 소재•부품•장비 미래 경쟁력 확보 및 생태계 강화

 

목  표 "<기술 개발>

◈ 소재분야 미래기술연구실 100개 지원(~‘25)

◈ 국가핵심소재연구단 100개 지원(~‘25)"

 

"<기반 조성>

◈ 소재연구데이터 플랫폼 구축 및 서비스 제공(‘22~)

◈ 극한소재 실증, 나노융합2030 예타 사업 착수(‘23~)"

 

"추  진

과  제"   (미래)  미래선도품목 중심의 기술난제  극복 지원

 

  (주력)  10 +85대 R&D핵심품목의 미래지향적 기술자립 지원

 

  소재•부품•장비 연구의 디지털전환  가속화

 

  소재•부품•장비 R&D기반 지속  확충

 

  소재•부품•장비 R&D커뮤니티 활성화

1

(미래) 미래선도품목  중심의  기술난제  극복  지원

 

"□  (미래기술 투자) 65대 미래선도품목 등 차세대 원천기술 확보를 위해 소재분야 ‘미래기술연구실’* 지원 확대(’21.下 4개 시범 착수 → ’25년 100개)

* 미래기술연구실(MTL, Materials Technology Lab)

ㅇ  ’25년까지 매년  20개  내외의  신규  ‘미래기술연구실’  선정  추진"

"□  (기술난제 해결) 미래선도품목을 포함해 주요 이슈별로 반드시 극복해야 할 기술난제를 발굴 정의하고, ‘미래기술연구실’을 통해 해결 추진

ㅇ  연구과제 공모시 기술난제*만 제시하고,  연구방법은  연구자가  자율 제안하는 등 기술난제 해결을 위한 창의적 R&D  지원방식 적용

* 연구동향, 산업전망 등을 분석하여 10년 후 주요 이슈별 기술난제 도출(매년 갱신)

<  주요  이슈별  소  부  장  기술난제  후보  >

"

<  기술난제  해결시  기대효과(예시)  >

홀로그램용 복소광변조 능동메타 소재 "▸(기술난제①) 빛의 세기와 위상 동시 변조 ⇨  3차원 영상 구현

▸(기술난제②) 가시광 파장 이하의 픽셀 개발 ⇨  초고해상도 구현

▸(기술난제③) 홀로그램 소재 대면적화 ⇨  디스플레이 대형화

▸(기술난제④) 시야각 확대 ⇨  동시 시청가능 인원 확대"

"□  (장기 지원) 미래 소 부 장 원천기술 축적과 연구집단 육성을 위해 우수 연구과제의 경우, 장기지원이 가능한 갱신형 R&D 도입*(5+3+α년)

* (예) 종료평가 최우수 등급(S) 연구과제는 후속연구(3년, 추가 갱신 가능)  지원 등"

 

"□  (기술자립 지원) 100+85대 R&D핵심품목의 5년 내 기술 자립과 공급망 대체를 위한 ‘국가핵심소재연구단’* 지속 확대(’21년 57개 → ’25년 100개)

* 국가핵심소재연구단(KMRC, Korea Materials Research Center)

ㅇ  R&D핵심품목  중  그간  지원하지  못했거나  부족했던  공백  품목을

중심으로,  ’25년까지 매년  10~15개  내외  신규  연구단  선정  추진"

"□  (주력-미래  연계)  국가핵심소재연구단  연구주제  발굴시,  R&D핵심 품목과  미래선도품목의  공통  요소기술  개발을 우선  지원(’22년~)

ㅇ  산 학 연이 공동 참여하여, 대학/출연(연)이 개발한 미래원천기술을 공급 기업으로 이전하는 기술이전 조건부 R&D 수행방식 확대 적용(최소 지원금 10%↑)

* R&D핵심품목 연구과제에만 적용 → 주력-미래 연계 연구과제까지 확대‧적용

<  (예시) 주력-미래  연계  품목  기술개발  지원  >

"

"▴(핵심품목) 내마모 특수강 ⇨ “고강도” ▴(미래품목) 알루미늄 합금 ⇨ “경량화”

➜ 고강도와 경량화 동시 달성 가능한, “수송기기용 차세대 소재” 개발 필요"

"□  (정책분야 고려) 탄소중립,  GVC*  재편,  DX**  적용 등 주요정책 분야와

연관성이 높은 기술 개발 지원을 강화(예 : 연구단 선정평가 우대 등)"

탄소중립 수소 생산용 소재(고분자 전해질막), 수소 저장용 소재(산화물 연료전지 스택) 등

GVC 재편 신재생 에너지용 소재(박막 태양전지), 재생의료용 소재(인공 치아‧뼈)  등

DX 적용 고효율 에너지 사용(전력반도체), 고성능 에너지 저장(금속 유기구조체 전극) 등

* Global Value Chain ** Digital Transformation

"□  (지능형로봇 도입)  신소재 개발 과정에서  지능형  로봇을  활용하여

최소 연구인력으로 R&D 기간‧비용을 획기적으로 감축(기존 대비 50% 이상)

* ‘AI로봇 활용 지능형 스마트 소재연구실’ 신규 추진(’22년~)

<  지능형  로봇의  신소재  개발  활용  해외사례  >"

"-  (英  리버풀대)  촉매  성능  최적화에  주행 로봇 도입 ⇨  소재 개발에 지능형 로봇을 활용한 최초 보고(’20.7, Nature)

- (美 하버드대) 활성화 최적물질조합 탐색을 위한 자율실험실 구축 ⇨  기존 방법 대비 시료 93% 저감(’20.2)"

"□  (나노팹 디지털전환) 개별 장비별로 관리되던 공공 나노팹의 공정데이터를 빅데이터화하고, 인공지능을 통해 공정 소요기간 단축 및 납기준수율 개선

* 나노종합기술원, ‘나노팹 공정데이터 스마트화 서비스’ 구축 추진(’22년~)

<  나노팹  공정데이터  스마트화  서비스  예시  및  기대효과  >"

"-  (예시)  반도체  전처리  조건부터  웨이퍼  균일도,  결함  등의  평가까지  데이터화 하여 전체 공정에 소요되는 시간 등을 예측

- (기대효과) 공정 소요시간 : (기존) 최소 7일 이상 → (개선) 2~3일 이내

납기 준수율 : (기존) 측정 불가 → (개선) 90% 이상"

"□  (소재연구데이터 활용) 국가소재연구데이터센터(’20.10월 신설)를 통해 소재연구 데이터를 구축‧활용할 수 있는 플랫폼 운용 개시(’21.11월~)

ㅇ  에너지 환경,  스마트 IT,  구조 안전 등 3대 응용분야별로 탐색 설계 과정의 데이터 외에 측정  분석,  공정설계 데이터까지 축적 및 활용

* 측정‧분석 및 공정조합설계 서비스를 위한 데이터 구축‧활용 사업(’21.4월~)

ㅇ  데이터  등록을  위한  가이드라인  마련,  정부  R&D  참여자의  데이터 등록 유도 등 소재연구 데이터 구축 활용을 위한 제도 개선 추진

* ‘22년 과기정통부 나노‧소재기술개발사업에 우선 적용 후, 확대 검토"

"□ (극한소재 실증기반) 우주,  에너지,  탄소중립 등 미래 유망분야 필수

요소인 극한소재 One-Stop  실증 기반 및 R&D  지원 추진(’23~  목표)"

"▸극한소재 실증연구 기반조성사업(과기정통부)  ※ ’21년 예타 신청             <극한소재 개념>

‣우주항공(초음속비행 2,000℃↑), 액체수소 저장(–253℃↓) 등 극한 사용조건의 고부가 소재

- (기간/규모) ‘23~’28(총 6년), 4,793억원(국 4,199, 지 286, 민 308)

- (주요 내용) 대부분 해외기관에서 이뤄지고 있는 극한소재의 시험평가/시범생산/품질인증 등에 대한 국내 실증기반 마련

⇨  기반 구축(초고온·극저온·특정극한 3개 시설) + 실증 R&D"

"□  (기술 사업화) 소 부 장(나노 소재 중심)  원천  연구성과의 기술사업화

애로 해소와 기업 활용 촉진을 위한 전용 프로그램 추진(’23~  목표)"

"▸나노융합2030사업(과기정통부‧산업부)  ※ ‘21년 예타 신청

- (기간/규모) ’23~’32(총 10년), 7,864억원(국 5,965, 민 1,898)

- (주요 내용) 나노‧소재분야 기업 연계 유망기술 발굴, Scale-Up, 성능 개선, 전용 장비 개발 및 품질 균일화 등 기술사업화 맞춤형 지원"

"□  (인력 교육•파견)  소 부 장 분야의 연구 산업 현장  맞춤형  전문인력 양성 및 공공(연)  소속 고경력 연구인력의 기업 파견 활성화

ㅇ  연  1,000여명에게  나노 소자  공정,  장비  가동  등  교육생의  수요를 충족하는 단계별/이론  실습 교육 실시(’20~’25,  7,000여명 양성 목표)

ㅇ  공공(연)  소속  우수  연구인력이  중소  중견  기업과  함께  기업의 기술장애 극복  지원 등 현장중심형  R&D를  수행토록  지원

*  공공연구소의 연구원들의 참여를 활성화하기 위해 파견 관련 제도 개선 병행"

"□  (나노팹 활용) 실리콘 후공정,  화합물반도체 장비 등 나노팹의 시설

장비 고도화 및 공정기술 표준화 등을 통한 나노팹 간 연계 서비스 제공

ㅇ  국가나노인프라협의체에  공공  나노팹  뿐만  아니라,  대학  출연연 보유  나노팹을 포함하여 양산 전단계까지의 연구 시험 수요 대응

* 대학 나노팹(칩 단위) ↔ 공공 나노팹(양산 전 실증) ↔ 민간 파운드리(양산)"

"□  (전문가협의체) 소 부 장 미래분야 기초  원천 R&D  이슈 발굴,  신속 대응 및 연구 활동 저변 강화 등을 위한 전문가협의체 구성  운영

ㅇ  소 부 장  관련  기존  R&D전문가  집단*을  확대하여  미래  소 부 장 중심의 R&D추진체계의  개방성 강화 및 전문가 커뮤니티  활성화

* 나노기술연구협의회(역할 강화), 소재기술연구협의회(소재연구기관협의회 확대)

ㅇ  다수 전문가 참여를 바탕으로,  개방형 기획 전환1),  현장 수요 접수2), 연구자 Pool  축적3), 중장기 발전방향 제언4) 등의 역할 부여

1) 주도 연구그룹 제안방식에서 탈피 선도   2) 정부-전문기관-연구자 소통창구 기능

3) 연구자 후보 확대(’21 기준, 1인당 평균 3개 과제 수행)   4) 상시 논의로 정책 반영 검토

<  소  부  장  기초  원천  R&D  전문가협의체  역할  기능(안)  >

□ (연구환경 개선) 소 부 장 연구하기  좋은  환경  조성에  노력  지속

ㅇ  (교류  활성화)  연구분야별  전문가협의체를  중심으로  연구자  간 연구성과를 교류하고 협력할 수 있는 기회 확대(연 2회 개최 정례화)

* (예) 국가핵심소재연구단 및 미래기술연구실 성과 교류회 정기개최 등

ㅇ  (현장의견  반영)  R&D과제 수행자와 정부 전문관리기관 간 간담회를 통해  연구자들의  현장의견을 청취하고 제도  개선  추진(수시)

* (예) 국가핵심소재연구단의 성과목표를 무빙타겟형으로 전환 요구 등 반영(’21.상)

ㅇ  (성과  포상)  유의미한 성과  창출  연구자*  포상(年  10점  내외)  격려

* 성과 창출에 기여한 행정지원 인력 등 조력자도 유공자 대상으로 포함"

 

Ⅴ.  추진 일정

 

 

"  ’22년부터  소재분야  미래기술연구실  본격  확대,  신규  예타사업

반영  노력  등  미래  소재  부품  장비  준비  박차"

 

추진 과제 추진 일정

  미래선도품목 중심의 기술난제 극복 지원

’22년도 미래기술연구실 신규 연구과제 주제 발굴‧선정 ‘21.10~

’22년 미래기술연구실 1차 선정 ‘22.상

’22년 미래기술연구실 2차 선정 ‘22.하

  100+85대 R&D핵심품목의 미래지향적 기술자립 지원

’22년도 국가핵심소재연구단 신규 연구과제 주제 발굴‧선정 ‘21.9~

’22년도 국가핵심소재연구단 1차 선정 ‘22.상

’22년도 국가핵심소재연구단 2차 선정 ‘22.하

  소재•부품•장비 연구의 디지털전환 가속화

지능형 플랫폼, 나노팹 스마트 서비스 등 신규사업 상세 기획 ’22.상

신규사업 추진 및 기존사업 성과 점검 ‘22.하

  소재•부품•장비 R&D기반 지속 확충

극한소재 실증연구 기반조성, 나노융합2030 예타 심의 ‘21.하~

인력 교육‧파견, 나노팹 활용 등 기존사업 ’22년 계획 추진 ’22.상

  소재•부품•장비 R&D커뮤니티 활성화

국가핵심소재연구단 1차 공동 워크숍 개최 ‘21.11

소재‧부품‧장비 전문가협의체 공식 발족 ‘22.상

※  ’22년도  나노  소재기술개발사업  등  소재·부품·장비  주요  사업  시행계획  수립, 진행  연구과제  연차  점검  및  성과  관리(~’21.12.)

 

□ 기술난제  목록 (2022년도)

구분 미래핵심이슈 주요 기술난제

1 차세대통신 4개 품목/주제 테라비트급 LNOI 광전변환 소재, 고방열 기판소재, 대면적 다이아몬드 단결정 웨이퍼 성장 기술 등 15개 난제

2 양자 컴퓨팅 2개 품목/주제 다중 큐비트 결맞음 시간 향상, 집적도 향상을 위한 나노 단위 공정 가능성, 양자 결맞음 시간의 향상 등 7개 난제

3 미래 디스플레이 5개 품목/주제 복소광변조 메능동 메타소재의 광학적 특성 획득, 가시광 대역 고효율 메타렌즈, 3차원 영상 작동 터치 기술 등 17개 난제

4 스마트 모빌리티 3개 품목/주제 태양광 완전 반사체 구현 기술, PCM 고방열 기술, 나노카본 고효율 정제, 나노카본 자기조립 유도 등 16개 난제

5 "적층제조

(3D 프린팅)" 3개 품목/주제 자극가변형 프린팅 재료, 고강도 알루미튬 합금 적층제조, 3D 인공결정립 형성 등 11개 난제

6 극한환경 대응 4개 품목/주제 고융점 소재 균일·치밀 코팅 기술, 초고온 내열소재 온도수용성 증가/고인성 동시 구현 등 15개 난제

7 인간증강 6개 품목/주제 인간 피부 수준의 신축 특성 소재, 에너지 하베스팅용 기계 메타구조 설계, 이온전달 나노구조 균일화 등 26개 난제

8 맞춤의료 7개 품목/주제 바이오잉크의 안정성 확보 및 검증, 엑스레이 검출기의 유연 대면적화, 생체구조 맞춤형 정밀 제조 등 30개 난제

9 차세대 배터리 5개 품목/주제 전극용량 증대와 소재계면 저항 저감을 통한 에너지밀도 확보, 수계 전해질의 산화/환원 안정성 향상 등 22개 난제

10 미래 그린에너지 11개 품목/주제 경금속 수소화물 합성 반응 제어 기술, 비귀금속 촉매 및 전극의 고활성화, 자유형상 소자용 고성능 소재형성기술 등 41개 난제

□ 기술난제  도출 경과 (2022년도)            ※ 유사  방식으로  매년  갱신  추진

미래 이슈‧소재 전문가  수요 조사

"‣미래이슈, 미래첨단소재 수요조사

→ 총  310개

※ 관련 대학·기관·학회 참여"

’20.9~10

미래 이슈‧소재 후보  도출

"‣2차례 전문가 검토로 미래첨단소재 품목 도출

→ (1차) 107개, (2차) 50개

※ 부처 추천 반영 등 의견 수렴"

’20.10~11

기술난제  도출

"‣전문가 집단지성 활용, 소재별 기술난제 도출

→ 총  200개

※ 약 210여명 전문가 참여"

’21.1~3

➜                                            ➜

☞ 기술난제별 정의, 국내외 기술수준/시장전망, 필요 극복기술/요구성능을 공개

1. 차세대통신  (15개 기술난제)

품목/주제 기술난제

강유전체 포토닉스 소재 "▴테라비트급 LNOI 광전변환 소재

▴고균일 대면적 LNOI 박막 형성

▴고정밀 LNOI 광집적회로 식각

▴다기능 올인원 LNOI 포토닉스용 소재

▴자율스캔 LNOI 포토닉 빔포밍 소자용 소재"

고출력 고방열 초고주파 소재 "▴고농도 & 고이동도 동시 제어가 가능한 이종접합 에피소재

▴단채널 효과를 극복하는 초박막 에피소재

▴질화물 에피소재 성장이 가능한 고방열 기판소재

▴고출력·고집적 RF소자용 공정 및 소재기술"

다진법 부성미분저항 반도체 소재 "▴CMOS 공정과 호환하는 부성미분저항 소재 부재

▴저전력 특성을 확보할 수 있는 높은 소재 확보 문제

▴신뢰성 있는 부성미분저항 소재 확보 어려움"

단결정 다이몬드 반도체 소재 "▴대면적 다이아몬드 단결정 웨이퍼 성장 기술 부재

▴CMOS용 N, P형 도핑 소재 부재 및 제어기술 곤란

▴극한환경 소재의 신뢰성 및 응용기술 부족"

2. 양자컴퓨팅  (7개 기술난제)

품목/주제 기술난제

상온동작 능동소재 "▴다중 큐비트 결맞음 시간 향상

▴집적도 향상을 위한 나노 단위 공정 가능성

▴상온 동작 시 계산 오류율이 낮은 소재"

초고전도성 패시브 소재 "▴극저온, 초저발열 CMOS 제작 공정 기술

▴높은 접촉 저항을 낮출 수 있는 소재 및 전극구조

▴양자 결맞음 시간의 향상

▴극저온에서 동작할 수 있는 전극 및 CMOS 구현"

3. 미래  디스플레이 (17개  기술난제)

품목/주제 기술난제

복소 광변조 능동 메타소재 "▴복소광변조 메타표면 및 능동 메타소재의 광학적 특성 획득

▴능동 메타소재의 대면적 공정 및 고재현성 확보

▴복소광변조를 위한 가시광 파장이하 픽셀피치 구현

▴대면적-초고해상도 홀로그램 재현 시스템 구현 및 복소광변조 영상 생성"

초점가변 무색수차 메타렌즈 소재 "▴가시광 대역 고효율 메타렌즈

▴무색수차 메타렌즈 이미징

▴초점가변 메타렌즈

▴메타렌즈 직경 scale-up 공정"

투명 자성소재 "▴디스플레이와 메모리-로직이 단일 소재로 구현되어야 함

▴대면적 고품질 소재 생산

▴산업적으로 활용 가능한 응용 tool 및 회로 설계 기술 미비"

섬유형 OLED소재 "▴색 재현/고효율 저전력 발광

▴높은 굽힘/신축 내구성

▴신뢰성/장수명/공정수율"

3차원 고정밀 홀로그래픽 소재 "▴차량 내부 가시성 향상 및 소형화

▴안정적인 3차원 영상 구현을 위한 처리 속도 향상

▴3차원 영상 작동 터치 기술"

품목/주제 기술난제

열차단 코팅소재 "▴태양광 완전 반사체 구현 기술

▴태양광 투명 광특성 구현 기술

▴냉각-단열 특성전환기술

▴대기창 맞춤 복사 스펙트럼 구현 기술

▴다양한 색상 구현 기술

▴복사냉각필름/코팅 대면적화기술"

고방열 절연 "▴고잠열 PCM 소재

▴고강성/고강도 Encapsulation"

상변환 복합소재 "▴고함량 PCM 복합화

▴PCM 고방열 기술

▴고온안정성 PCM 부품화 기술"

고전도성 나노카본소재 "▴직진성 CNT 대량합성

▴나노카본 고효율 정제

▴나노카본 고농도 분산기술

▴나노카본 자기조립 유도, 고밀도화

▴나노스케일 나노카본-구리 복합화"

5. 적층제조  - 3D 프린팅  (11개 기술난제)

품목/주제 기술난제

3D/4D 프린팅 자극가변 소재 "▴자극가변형 프린팅 재료

▴초신축 구조 설계

▴초고해상도 3D적층 공정"

나노구조 기가강도 알루미늄 소재 "▴고강도 및 고연성 동시 확보

▴고강도 및 고강성 동시 확보

▴고강도 알루미늄 합금 적층제조"

3D 인공결정립 제어 나노복합소재 "▴적층제조 방식의 뉴로모픽 소자 구현을 위한 3D 인공결정립 형성

▴최적 뉴로모픽 소자용 3D 인공결정립 구성소재 발굴 및 3D 특성 균질성 확보

▴3D 인공결정립 기공 크기 및 3D 네트워크 대칭성 제어

▴뉴로모픽 소자 선형성 및 대칭성 구현

▴집적소자의 정밀도 산포도 제어"

6. 극한환경  대응 (15개  기술난제)

품목/주제 기술난제

자가치유 금속 소재 "▴Cell 구조 미세화 및 gas 용질원소 과포화도 극대화

▴적층소재 미세구조에서의 물질이동 규명/제어

▴상온/저온 시효능을 활용한 void filling 기반 자가치유능 확보

▴강소성 가공을 통한 저온/상온 자가치유능 확보

▴AM에 기반한 멀티스케일 헤테로 구조 설계"

열방호 표면소재 "▴열충격, 제어 불가능한 열팽창 및 능동산화 취약

▴고융점 소재 균일, 치밀 코팅 기술 부재

▴실상황 평가 불가 및 유사 환경 평가 기술 부재

▴초고온 표면소재 성능예측 기반 전무로 인한 성능예측 불가"

고강도 고인성 금속복합소재 "▴초고온 내열소재 온도수용성 증가/고인성 동시 구현

▴초내열 복합소재 계면/결함 제어

▴주조기반 고융점(1,400℃ 이상) 금속기지 복합소재 제조"

경량 고온 고분자 기반 탄소섬유 복합소재 "▴약한 화학정 결합 구조로 인한 고분자 체인의 고온 Mobility 억제 및 열팽창 계수 제어

▴자기소화(self-extinguishing) 난연성능 구현을 통한 고분자의 고온 산화 반응 억제

▴마이크로-나노 멀티스케일 고온 탄소섬유 복합재 공정 확립"

품목/주제 기술난제

고파워/고수축 인공근육 소재 "▴높은 파워 밀도

▴빠른 이완 수축 특성

▴높은 수축률

▴높은 내구성"

인체 감각 모방형 전자소재 "▴인간 피부 수준의 신축 특성 소재

▴감각 전달 가능한 소재

▴인공 감각 전기화학적 무손실 인터페이스"

자가발전 압전 메타소재 "▴에너지 하베스팅용 기계 메타구조 구조 설계

▴에너지 하베스터용 고성능 압전 소재 합성

▴압전 메타소재 적층 및 3D Printing 제조 공정

▴자가발전 전원 일체화"

고강도 고유연성 이온 전달 소재 "▴이온전달 소재의 고강도/고신축/고이온전도 동시 구현

▴이온전달 소재의 반복 응용을 위한 자가치유화 구현

▴자극에 따른 이온의 선택적 이동

▴소재간의 높은 계면 친밀도 구현

▴이온전달 소재 나노구조 균일화"

광대역 적외선 센서 소재 "▴적외선 검출용 화합물 반도체 에피기판 소재

▴적외선 분광필터 제조용 박막소재

▴마이크로 적외선 분광필터 내재화 공정 기술

▴적외선 초분광 영상 광학계

▴초분광 센서용 판독집적회로 및 영상 추출 알고리즘"

Edible 소재 "▴Edible 안테나 낮은 가용 주파수 및 낮은 품질계수

▴Edible 수동소자 기판 낮은 내산성 및 생체적합성

▴Edible RFID 구동칩셋 인체적합 패키징

▴Edible 능동 반도체 센서 낮은 민감도 특이도

▴Edible 에너지 저장체 에너지 밀도 출력 전압"

8. 맞춤의료  (30개 기술난제)

품목/주제 기술난제

3차원 구조 바이오 프린팅 소재 "▴원료 개발

▴바이오잉크의 안정성 확보 및 검증

▴바이오잉크의 낮은 분해능

▴적절한 기계적 물성 및 생분해성

▴대면적 조직체 제작 불가"

자율수명제어 연성복합소재 "▴자가 진단

▴자가 치유

▴선택적 분해

▴연성 복합화

▴생체 적합성"

유연 감광소재 "▴광감응체의 방사선 변환 효율/해상도 간의 트레이드 오프

▴인가 전계에 따른 암전류/광전류 간의 트레이드 오프

▴실시간 영상 획득을 위한 고속 응답속도 확보

▴엑스레이 검출기의 유연 대면적화

▴방사선 및 외부 환경 노출에 따른 성능 저하"

생분해성 형상기억 소재 "▴삽입시 수술 부위를 최소화, 삽입후 대면적 측정/치료

▴삽입소자의 비침습적 제거를 위한 생분해성 전자소재기술

▴체내 삽입소자 위치조정 및 고정을 위한 제어가능 소재기술

▴초소형 삽입소자를 통해 측정된 생체 데이터의 무선정보/전력전송"

품목/주제 기술난제

의료기기용 에너지 소재 "▴체내 의료기기 구동을 위한 인체 삽입형 자가발전 소재

▴안정적인 생체에너지원 변환을 위한 소재/구조

▴인체 삽입형 무선 전력 전송 소재

▴인체 친화형 에너지 저장 소재/수조"

바이오 인터페이싱 소재 "▴체내 이식물 유래 이물반응에 의한 성능 저하

▴세균부착 및 세균막 형성에 의한 이식물 유래 감염

▴체내 이식물의 위치 이탈에 의한 기능 상실

▴생체구조 맞춤형 정밀 제조의 기술적 한계"

고강도 고성형성 생체분해성 금속 "▴기계적 특성과 생체분해 특성의 동시 제어 범위 확대

▴형상과 공극 제어가 가능한 적층제조

▴생체분해시 생성 혹은 합성되는 물질에 대한 생체 내 기능성 및 안정성 검증"

9. 차세대  배터리 (22개  기술난제)

품목/주제 기술난제

질화물 반도체 소재 "▴고품질/고농도 P-I0N 접합구조 구현

▴방사성동위원소 박막화 및 차폐용 패키징 구현

▴3차원 베타전지 구조 구현

▴베타전지용 저전력 내방사선 회로/시스템 구현"

고전도성 산화물계 전고체전지 소재 "▴전극용량 증대와 소재계면 저항 저감을 통한 충분한 에너지밀도 확보

▴높은 리튬이온전도도와 소재의 상안정화 특성을 가지는 산화물계 고체전해질

▴발화, 화재, 폭발에서 완전히 자유로운 이차전지

▴고체전해질의 리튬이온전도와 성능열화 메커니즘 규명

▴높은 에너지밀도의 산화물계 전고체전지의 제조와 구동"

고에너지밀도 전지소재 "▴음극 호스트 소재의 고용량화 및 열화 억제

▴전해질의 산화 안정성 향상

▴양극 호스트 소재의 고용량화, 고전압화 및 열화 억제

▴분리막의 열적 안정성 향상

▴전지 소재 비용 절감"

탄소나노복합소재 "▴기계적 강도와 리튬 저장 특성이 동시에 우수한 탄소섬유 음극소재

▴계면 접합력을 향상 시키는 양극 사이징 소재

▴기계적 강도와 이온전도 특성이 동시에 우수한 구조전해질 소재

▴프레임 배터리 부품 설계 및 대량 제조 공정 기술"

수계전해질 소재 "▴수계 전해질의 산화/환원 안정성 향상

▴수계 전해질의 고이온전도화 및 경제성 확보

▴전극소재의 고용량화 및 열화 억제

▴전극/전해질 계면 특성 제어"

10. 미래그린에너지  (41개 기술난제)

품목/주제 기술난제

경금속 수소화물 소재 "▴비가역 공정

▴경금속 수소화물 합성 반응 제어 기술

▴고가 합성/재생 공정

▴경금속 수소화물 수반응 속도 제어 기술"

비귀금속 기반 전극소재 "▴비귀금속 촉매 및 전극의 고활성화

▴전이금속 촉매 기반 전극의 고내구성 확보

▴전이금속 촉매 기반 완전지 성능 및 내구성 확보를 위한 전극 형성 기술 확보"

암모니아 연료전지 촉매 소재 "▴암모니아 분해 반응 및 수소 산화 반응 동시 제어

▴고온 암모니아 분위기에서의 촉매소재의 열화 억제

▴저온작동(100℃ 이하)시 암모니아 부분산화 활성 극대화"

초이온전도성 세라믹 소재 "▴고이온 전도도

▴화학적 안정성(H2O 및 CO2 분위기,산화 및 환원 분위기)

▴대면적 치밀막 제작(소결 거동)"

초응답형 전열소재 "▴정상운전 도달 시간

▴촉매형상 제어

▴연소 CO2 발생

▴전열소재 3D 구조체 제작

▴기존 리포밍 시스템"

친환경 페로브스카이트 소재 "▴환경/인체에 유해한 중금속(Pb)성분의 제거 또는 최소화

▴고품질 페로브스카이트 제조를 위한 유해용매 사용에 대한 고찰

▴폐모듈 재활용시 생성 혹은 합성되는 물질에 대한 고찰

▴외부 요인(수분/열/빛)에 대한 소자의 안정성 및 장수명화"

유연 유기 박막 태양전지 소재 "▴광전 소자의 초박막, 초경량 구현 한계

▴광대역 고투명, 고전도성 광전에너지 소재/공정 구현

▴연속 생산성, 고신뢰성 유연 광전에너지 소재 및 유연 모듈 공정 구현

▴저조도 실내 주변광 활용 고효율 에너지 하베스팅 소재 부재

▴친환경 소재 및 공정 요구"

전하-포논 능동제어 소재 "▴광대역 온도대응 열전소재 포논-전하 동시제어

▴자유형상 소자용 고성능 소재성형기술

▴고출력 플렉서블 열전모듈화"

에너지 담수 생산용 소재 "▴고출력 소재

▴고기능성 이온/수분 흡착 소재

▴일체형 및 대면적화"

광전기 촉매 반도체 소재 "▴반도체 표면 활성화

▴유해물질 및 병원체 분해 메커니즘 해석

▴전하 재결합 억제를 위한 소재 특성 최적화

▴화학 및 전기 반응에 대한 소재 내구성

▴기체/고체 계면 에너지 밴드 구조 이해 및 소자 공정 확보"

다공성 복합구조체 "▴화학분자 고흡착성 및 고선택성 흡착 소재 개발

▴흡착된 화학분자 종류 및 양 검출 기능성 탑재

▴낮은 촉매 효율/낮은 선택성으로 인한 긴 분해 시간 및 제한된 화학분자 분해수"

"□ 국가소재연구데이터센터  개요

※ KISTI, KIST, 표준(연), 재료(연) 등 소재 R&D 관련 주요 출연(연) 및 대학 참여 중

ㅇ  소재  개발  기간  단축  및  효율성  제고를  위한  소재  R&D  全주기 연구데이터  체계적  수집  관리  활용  플랫폼  구축  운영

-  국가소재연구데이터센터(’20.9.  구축 완료)를 통해 다양한  소재  R&D 연구데이터  플랫폼의  추진  구조  체계를 일원화(향후 신설도 포함)

ㅇ  소재 연구데이터 활용  기반  구축(전용 하드웨어 인프라,  데이터 표준화, 인력 양성 등)과 AI  활용  신소재  탐색  설계  기술  개발을 수행

<  국가소재연구데이터센터  추진  체계도  >

"

"□ 주요  지원사항 추진 현황  및 향후 계획

ㅇ  (3대 특화서비스) 축적 소재 데이터를 활용한 소재연구의 ➀탐색 설계,

➁공정 개발, ➂측정 분석 등 특화서비스 개발 착수(’21.4~)"

➀소재 탐색·설계 서비스 ← 공정설계 데이터/정보 → ➁소재 공정 개발 서비스

↑측정‧분석 정보 수집‧공유↓ ↓신 측정‧분석기법 활용 데이터↑

➂소재 측정‧분석 서비스

"ㅇ  (소재데이터 활용•확산 촉진) 소‧부‧장 연구데이터 활용‧확산을 위한

『데이터·AI + α』융합 선도프로젝트*  추진(사업주제 발굴·지원,  지속)

*  (예) 全주기 소·부·장 연구데이터(신소재 탐색‧설계 → 합성‧구현 → 양산)의 축적과 활용의

과정·단계별 맞춤형 지원모델 제시, 고도화 프로젝트 발굴 및 신규사업 지원"

"ㅇ  (목적)  극한소재 실증R&D  지원을 위한 One-Stop(시험평가 시범생산

품질인증)  기반 조성·활용으로 기술격차 극복 및 선도기술 확보"

"ㅇ  (현황)  탄소중립,  수소경제,  우주개척  실현을 위한 극한소재 실증

인프라  집적·활용  필요성 증대 ⇨ 기반  부족,  기초연구  중심  한계

ㅇ  (기간/규모)  ’23~’28(6년),  4,793억원(국  4,199,  지  286,  민  308)

ㅇ  (수행기관)  과기정통부(한국재료연구원,  한국연구재단)"

"□ 주요  내용 :  기반구축 + 실증연구

☞  (가스터빈 신소재 실증 예시)초고온(1000℃ 이상)  환경(+고압‧산화)에서 사용하기 위한 가스 터빈 신소재의 기계적 물성(피로수명 등)과 열차폐 영향·특성 등을 평가

ㅇ  (기반구축)  시설·장비·기업  수요  조사,  전문가  검토를  통해  미래 유망  극한소재 실증에 필요한  3개 시설과  51종  장비 도출·지원

ㅇ  (실증연구)  미래유망 극한소재 실증 시스템 조기 안착을 위한 51개

선도적·도전적 R&D프로젝트 도출·지원(기반구축 완료 후 추진)"

구분 사업 내용

기반 구축 시설 "• 극한소재실증연구동(3개) : ①초고온, ②극저온, ③특정극한

※ 부지 : 경남 창원시 무상임대"

장비 • 극한소재실증장비(51종) : (예시)초고온 크리프시험기(2,200℃) 수소분위기 피로시험기, 극저온마모시험기 등

실증연구 • 극한소재 실증연구(51개) : 지정 41개, 비지정 10개

"□ 기대효과

ㅇ  극한소재  기술  자립  선도(전략품목  중심)를  위한 혁신생태계  조성"

"ㅇ  (목적)  선행사업(나노융합2020)의 우수 사업화 지원모델을 발전·계승하여, 나노·소재분야 국내외 기술·산업 핵심현안 해결 및 사업화 성과 창출

-  나노기술 기반의  연구성과의 활용·확산 촉진  도모

ㅇ  (현황)  타분야와의 융합·파급력이  큰  나노기술  분야의 기술사업화 장애 해소를 위한 체계적  전략적 전용 지원 프로그램 필요

ㅇ  (기간/규모)  ’23~’32(10년),  7,863.7억원(국  5,965.1,  민  1,898.6)

ㅇ  (수행기관)  과기정통부/산업부(나노융합2030사업단)"

"□ 주요  내용

ㅇ  (개념)  Scale-Up,  성능  개선,  품질  균일화  등  기술사업화  단계별 장애  해소를 위한 맞춤형  기술사업화  지원  사업

ㅇ  (사업  유형)  성과 확산형  사업화,  수요 기반형  사업화"

지원 유형 지원 내용

【성과 확산형】 나노융합솔루션사업화 (신시장 창출 목표) "∙ 나노원천성과 내재화(기술고도화)를 통한 사업화 성과 창출

- 연 10~15억원 / 3년 기술개발 고도화 + 2년 사업화(기업)"

【수요 기반형】 기업수요 대응 (기업 애로 해소) "∙ 당면 사업화 장애 해소를 통한 사업화 성과 창출

- 소부장 단일문제 대응 : 연 10억원 내외 / 3년 사업화(기업)

- 소부장 복합문제 대응 : 연 23억 내외 / 4년 사업화(기업)"

"ㅇ  (운영  방안)  기술사업화  장애  해소  및  전주기  밀착  지원  추진의

전문성·효율성·체계성  확보를 위해 나노융합2030사업단 운영"

"□ 기대  효과

ㅇ  나노원천기술 성과의 사업화  연계를 통해 산업  수요에 적시 대응

ㅇ  나노 전문기업  혁신  견인,  소부장  공급망  체계  고도화·안정화"

"□ 추진  개요

ㅇ  소·부·장 분야의 지속적 체계적 R&D  수행을 위해 산 학 연 연구자간 의견 교류 필요 ⇨ 전문가 협의체를 통해 소통 창구 역할 기대

ㅇ  정부  R&D  지원이  필요한『소재<주력소재+미래소재>*』를  중심으로 소재별  전략성  확보  논의와  이슈  대응력  제고  등을  도모

* (주력소재) 주력산업 관련 소재의 기술 자립화 목적, 국가핵심소재연구단 중심 수행 (미래소재) 첨단산업 등 미래 지향적 선도기술 확보 목적, 미래기술연구실 중심 수행

□ 전문가협의체  구성·운영(안)

ㅇ  (구성) 기 구성 운영 중인 연구자 집단*을 활용 확대하여,  연구자 외 정부,  R&D수행 전문기관 등을 공식적인 참여 구성원으로 포함

* 소재기술연구협의회(現 소재연구기관협의회), 나노기술연구협의회

-  소재분야*는 기업  등 산업계 유관  기관과 대학의 참여  적극 유도

* 현재, 재료(연), 화학(연), 생기(연) 등 출연(연) 중심 13개 기관

<  소·부·장  전문가협의체  추진  체계도  >

ㅇ  (운영) 분야별 정책센터  중심,  협의체 총괄  관리 기능 부여

-  주력 미래 R&D주제 발굴 기획, 이슈 대응 및 산 학 연 소통 등 역할

-  소재분야는 산업계 관점의 산업분야별 구분*(소재 기반)  외에도 소재 용도를 기준으로 기술이슈  주제 후보 발굴 도출을 유도

* (예) 반도체, 디스플레이, 전기전자, 자동차, 기계금속, 바이오, 에너지 등

<  (예시) 소재  용도  기준,  주요  분야별  기술  이슈  주제  >"

 

유연  전자 자동차용 커버윈도우 소재 센서 유해환경  감지용 소재

열제어 극한환경용 필터소재 촉매 연료전지용 비백금소재