높은 방열/절연성을 동시에 달성하는 고성능 반도체 소재, 산화물 반도체 난제를 해결할 인공지능 개발 등 착수

[보안뉴스 박미영 기자] 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)는 지난 24일 ‘국가전략기술 소재 개발’과 ‘소재글로벌 영커넥트’에 선정된 연구책임자와 과제를 발표했다. 두 사업은 작년 3월 발표한 ‘국가전략기술을 뒷받침하는 미래 소재 확보전략’에 따라 미래시장 선점을 위해 글로벌 초격차 소재기술 개발을 지원하는 2024년 신규 임무중심형 연구개발(R&D) 사업이다.

과기정통부는 지난 1월 국가전략기술 소재 개발에 대해 14개 과제제안서요청서를, 소재글로벌 영커넥트에 대해 5개 과제제안요청서를 공고했다. 국가전략기술소재개발에는 48개 연구단이 지원해 그중 14개 연구단을 선정(평균 경쟁률 3.4:1)했고, 소재글로벌 영커넥트는 38개 연구단 중 10개 연구단을 선정(평균 경쟁률 3.8:1)했다.

국가전략기술 소재개발 사업
국가전략기술 분야별 미래소재 기술로드맵에 따라 신소재 확보 목표 달성을 지원하는 국가전략기술 소재 개발은 올해 상반기에는 12대 분야 중 반도체, 디스플레이, 이차전지, 첨단바이오 등 9개 국가전략기술 분야별로 요구되는 미래 소재를 개발하는 과제로 구성돼 있다. 선정된 과제들의 주요 내용은 아래와 같다.

올해는 인공지능(AI)기술에 대한 폭발적인 수요에 대응하는 고성능 반도체에 필요한 소재개발에 착수한다. 최근 고성능 반도체 구현을 위해 전자부품의 고집적화가 이뤄지면서 전자부품의 과도한 온도 상승과 전기적 간섭에 의한 성능 저하, 오작동이 문제가 되고 있다. 이에 한양대 한태희 교수의 연구단에서는 높은 열 방출 성능과 동시에 전기 차단 특성을 가지며, 높은 강도와 우수한 가공성이라는 상반된 특성을 동시에 만족하는 고집적 반도체 기판 소재 개발에 도전한다.

또한 한국과학기술연구원 김형준 박사의 연구단은 기존 반도체 소자의 미세화에 따른 금속 배선의 비저항 증가 문제를 극복하기 위해 20㎚ 이하 배선의 선폭에 적용하는 동시에 초미세 배선 선폭에서 전자 산란 현상을 제어할 수 있는 신규 합금 소재 및 관련 공정 개발에 착수한다.

반도체 분야 외에도 미래 소프트 로봇 구현에 핵심적인 인공근육 소재 개발도 시작한다. 한양대 김선정 교수의 연구단은 하이브리드 슈퍼코일 기술을 기반으로 인간의 근육처럼 유연성은 물론 고성능과 고내구성 자가 치유 기술을 보유한 소재를 개발하고자 한다. 인공근육 기술은 다양한 형태의 소프트 로봇의 개발에 기여와 동시에 로봇 시장의 패러다임을 변화시킬 수 있는 혁신적인 도전이다.

한국전기연구원 설승권 박사의 연구단은 인간과 상호작용이 강화된 경량화 휴머노이드 로봇 제조에 활용될 수 있는 휴머노이드 로봇 골격 맞춤형 3차원 기판 기술을 확립하고자 하며 이를 위해 입체면 3차원 인쇄 기술, 초고속 통신용 저유전 소재 및 고전도성 전극 소재를 개발하고자 한다.

이밖에도 국가전략기술 소재 개발 사업에 선정된 연구단은 환경에 유해한 기존의 폐배터리 재활용 기술을 극복하고자 슬라이딩 도어 방식으로 전기차 링 재활용하는 기술, 고온·고압 환경에서 저발화성과 신뢰성을 확보하면서 가공성 높은 우주발사체용 내열소재 개발, 고온 크리프와 중성자 조사팽윤 저항성이 동시에 월등한 차세대 소듐냉각고속로 피복관용 내열소재 등 다양한 기술 난제 극복에 도전한다.

소재글로벌 영커넥트 사업
소재글로벌 영커넥트는 만 40세 이하 또는 박사학위 취득 후 7년 이내(연구책임자, 공동·위탁연구책임자, 국외연구원 모두 해당)의 신진연구자가 주도적으로 수행하는 도전적인 글로벌 연구로, 10개의 우수한 연구단이 선정됐다. 첨단바이오 분야에서는 인간의 기대수명 연장에 따라 수요가 높아지는 재생의료 기술의 획기적 발전에 기여할 동결보존 소재 개발을 지원한다. 한국재료연구원 정호상 박사의 연구단은 인체유래물(인체에서 채취한 혈액, 조직, 세포, DNA 등)을 생물학적 정지 상태로 장기간 보존할 수 있는 나노동결보존제를 합성하고, 대상별 맞춤형 동결보존소재 적용 라이브러리 구축해 대량 생산 가능성과 유효성을 검증한다.

한편 인공지능 기술 발전으로 연구개발도 시행착오의 반복(trial and error)에서 다양한 데이터를 기반으로 한 그래프 신경망 네트워크 기법의 사용 등 연구개발 방법의 혁신이 일어나고 있다. 소재 분야에서도 소재의 설계, 합성, 측정·분석, 공정 등 전주기 최적화에 소요되는 시간을 단축하기 위해 인공지능 기술 이용이 확대되고 있다.

이에 인공지능 분야에서는 고해상도·투명·유연 디스플레이 분야에 활용되는 고효율의 산화물 반도체 개발을 위해 전자 등의 이동도와 안정성 간의 상충관계를 돌파할 수 있는 인공지능 기술 개발을 지원한다. 아주대 조성범 교수의 연구단은 자연어 기반 고급 추론 기법을 이용한 거대 언어 지능기술을 개발해 실험데이터와 시뮬레이션데이터뿐만 아니라 기존 문헌데이터를 활용해 상충성을 극복하는 소재 개발에 도전한다.

또한 한국과학기술연구원 이정훈 박사의 연구단은 불확실성(uncertainty) 평가가 가능한 초정밀 범용 AI 기술을 개발해, 실용화가 가능한 준안정상 구조의 고이온전도성 고체전해질 소재개발에 도전한다.

황판식 기초원천연구정책관은 “미래 소재 연구단의 목표는 불가능에 도전하는 것 같아 보이지만, 성공하면 한 분야의 패러다임을 바꿀 것으로 기대되는 첨단 소재들”이라며, “우수한 연구자들의 역량으로 혁신적인 성과를 낼 것으로 기대되며, 앞으로도 많은 연구자들이 도전하고 연구를 지속할 수 있도록 지원하겠다”고 말했다.
[박미영 기자(mypark@boannews.com)]

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