[발명의 날 기념] 지적재산권 보호 숨은 조력자 '변리사 3인방' 연구자 경상 기술료 보상비율 높이고, 링킹랩 사업으로 출연연 기술 상용화 끝까지 책임 "세금 낭비 줄이고 특허 활용률 높이기 위한 절차 개선" 정부출연연구기관이나 대학이 보유한 연구성과가 기업으로 이전돼 새로운 산업으로 성장하기 위해서는 연구개발부터 기술발굴, 이전, 수요자 타겟 제품화, 시장진출까지 꽤 복잡한 단계를 거쳐야 한다. 1~2년 단기간에 이뤄지는 것도 아닌 데다, 기술이 기업에 이전됐다 하더라도 성공적으로 사업화가 된다는 보장도 없다. 연구자들 사이에서 사업화라는 꽃을 피우는 일이 어려운 일로 꼽히는 이유다. 보이지 않는 곳에서 기술이전과 상용화를 지원하는 조력자들이 있다. 연구자의 성과를 특허로 보호하고, 기업기술 이전을 돕는 TLO(기술 이전전담) 조직의 변리사들이다. 출연연은 2000년대 중반부터 지적재산권과 기술이전 중요성을 깨닫고 전담 변리사를 두기 시작했다. KIST(한국과학기술연구원)도 1명의 변리사를 시작으로 ▲과학·소재 ▲바이오 ▲기계·전자 등 3명의 변리사가 상주 중이다. 변리사는 연구개발 과정에 참여하지는 않지만, 기술에 대한 명확한 이해를 바탕으로 지적재산권 출원에 필요한 자료를 만들고, 연구성과가 사장되지 않도록 연구자와 긴밀하게 움직이며 기술 이전하는 등 연구자들과 희로애락을 함께한다. 5월 19일 발명의 날을 기념해 출연연의 숨은 조력자 KIST의 변리사 3인방(배영심, 변지형, 신성철)과 이삼규 연구성과확산팀장을 만났다. 왼쪽부터 신성철 변리사, 배영심 변리사, 이삼규 연구성과확산팀장, 변지형 변리사 "변리사 손 거친 기술들, 기업과 산업현장에서 활용" 기계·전자를 전공한 신성철 변리사는 KIST 근무 기간이 가장 오래된 최고 선임자다. 그의 손을 거쳐 지적재산권 권리를 보호받은 기술만 수백건이다. 신 변리사가 꼽은 가장 의미있는 기술은 하헌필 박사팀의 '저온 탈질촉매 시스템'이다. 이 기술은 고온을 쓰지 않아 에너지 비용도 대폭 절감하고 미세먼지 발생도 줄인다. 미세먼지 이슈가 큰 화두로 떠오르기 전부터 연구·개발해 기업에 이전했다. 현재 포스코와 두산엔진 시설에 설치해 운영 중이다. KIST의 대표적 기술 이전사례로 교과서에도 실려 신 변리사에게도 남다른 의미를 가진다. 이 외에도 그는 이택진 박사팀의 'LTE 기반 측위 기술'이 기억에 남는다 꼽았다. 카카오그룹에 기술이전을 완료했고 카카오 내비게이션에 기술이 적용돼 우리가 알게 모르게 사용 중이다. 길 안내 서비스는 GPS와 와이파이 신호를 중심으로 하는 것이 일반적이지만, GPS는 고가도로와 지하, 고층 건물 사이에 신호 통과가 안 돼 위치정확도가 떨어지는 단점이 있다. 와이파이는 신호가 잘 잡히는 곳에서만 위치측정이 가능하다. LTE는 이런 한계를 극복한 기술로 캄캄한 터널 안에서도 정확한 위치를 찾을 수 있다. 신성철 변리사 배영심 변리사는 바이오와 의료기기 분야 지적재산권 보호 및 기술이전 업무를 담당하고 있다. 올해 KIST 식구가 된 지 3년 차다. 그에 따르면 바이오 관련 기술이전은 기업에서 해당 성과가 정말 약으로 출시할 수 있는지 꼼꼼한 실사작업을 거친다. 독성검사, 약물 유효성 논의, 후보물질 검증작업 등 수개월이 필요하다. 재작년 치매치료제 기술이전 기업 실사만 1년 이상 진행한 사례도 있다. 신약, 치료제개발은 상용화되기까지 짧으면 10년이 소요된다. 오랜 시간을 요구해 배 변리사의 손을 거쳐 상용화된 사례는 아직 없지만 그는 "연구자가 신념을 가지고 연구개발한 성과가 여러 검증작업을 거쳐 기술 이전되는 과정은 저에게도 굉장히 기쁜 일"이라며 "앞으로도 연구자에게 도움이 되는 일을 하고 싶다"고 말했다. 배영심 변리사 변지형 변리사는 과학 소재 관련 업무와 전북, 강릉 분원의 지적재산권 및 기술이전 업무를 전담한다. 연구개발에 관심이 많아 연구현장을 자주 찾는다는 그는 문명운 박사팀의 '나노 기름 뜰채' 기술을 가장 기억에 남는다고 꼽았다. 해당 기술은 물은 통과하고 기름만 잡는 신개념 해양오염 방제기술로 양식장이나 연안에서 기름유출사고 발생 시 차단이 가능하다. 국가과학기술연구회(NST) 소관 연구개발 성과 중 2017년을 빛낸 성과로 선정되기도 했다. 변 변리사는 "연구자와 3년 이상 특허, 사업화 등을 오랫동안 논의했다. 해양 기름유출사고가 발생했을 때 함께 지방을 다니며 나노 기름 뜰채로 기름도 걸렀다"면서 "현장에 자주 가지는 못하지만 밀착해서 보고 공부하려고 노력한다"고 말했다. 변지형 변리사 "기술이전 잘하는 연구자 법칙 분명 있다!" 출연연 기술이전은 크게 두 가지로 이뤄진다. 기업이 연구자에게 직접 러브콜을 보내거나, 출연연이 시장을 찾으러 가는 경우다. 변리사들에 따르면 많은 경우 기업의 러브콜에서 기술이전이 시작된다. 기술이전 소요 시간은 다 다르지만, 절차는 비슷하다. 기업은 출연연 기술로 정말 상용화가 가능한지 검증단계를 거치고, TLO 조직과 이전받을 기술을 특정하거나 어떤 조건으로 진행할지 구체적인 협의와 계약조건을 논의한다. 계약 체결이 완료되면 출연연 기술이 기업으로 넘어가고 기업이 주가 되어 상용화를 진행하게 되며 출연연은 기술이전 후에도 기업과 협력해 스케일업 등 추가연구를 진행한다. 이 과정에서 KIST의 경우 연구자들로부터 기술이전 추진요청서를 접수받고 기업의 사업화 추진계획을 확인하고 있으며 이를 기초로 하여 기술이전의 적정성을 내부 심의위원회를 통하여 심의하고 있다. 배영심 변리사는 "이처럼 내부 마련된 절차가 있긴 하지만 변리사 3인이 각자 담당하는 분야가 있으니 궁금한 점은 전화나 메일 등으로 언제든 문의 달라"고 말했다. 성공적인 기술이전은 어떻게 이뤄질까. 변리사들은 아무리 좋은 기술이라도 기업이 원하는 요구를 파악했느냐 하지 않았느냐가 성공을 좌지우지한다고 조언했다. 기술을 제품이나 서비스로 만들기 위해서는 아이디어->기술개발-> 개념 증명(POC, Proof of Concept)과정을 거친다. POC에는 기술개발보다 더 큰 비용이 드는 것으로 알려진다. 뒷부분을 담당하는 기업들이 출연연 기술을 꼼꼼하게 검증할 수밖에 없다. 이에 변리사들은 "출연연이 기업의 이런 사정을 이해해야 한다"고 말했다. 신성철 변리사는 "기업과 연구자가 생각하는 기술 완성도의 수준, 기준격차 차이가 크다"며 "기업이 원하는 것이 무엇인지 고려하고 회사 차원에서 도움이 되는, 또 연구자로서 경력에도 도움이 되는 부분을 이해하고 행동하는 연구자들이 기술이전에 성공한다. 이런 작은 배려와 이해가 기술사업화 가능성을 높인다"고 말했다. 이와 함께 변리사들은 "국민 세금으로 연구개발한 성과를 적극적으로 홍보해야 기업에서도 관심을 갖는다"며 "학회발표, 논문게재, 전시회 등을 통해 정보가 공유되고, 가장 많은 기술이전이 이뤄진다"고 귀띔했다. "기술이전 끝까지 책임! 개인평가 항목 개선한다" 이삼규 연구성과확산팀장 기술가치 평가와 기술이전 금액을 정하는 틀은 정해진 바 없지만, KIST는 50여 년 역사 속 장기간 기술이전을 해오며 나름의 규칙을 만들었다. 최근에는 객관적으로 기술가치를 평가해야한다는 목소리가 높아져 내외부에 의뢰해 기술을 평가하기도 한다. 기술이전에 따른 성과보수는 연구소 50:연구자 50 비율로 나눈다. 최근 KIST는 연구자의 적극적인 기술 상용화 노력을 장려하기 위해 경상기술료(매출액 또는 순이익에 일정률을 곱하여 산출된 금액을 정기적으로 지급하는 것)의 연구자 인센티브 지급 비율을 50%에서 70%로 확대했다. 또 기업지원을 위해 특허를 유·무상 나눔하거나, 기술료 선급금 제한금액을 완화하고, 기술이전 기업 연구자들이 KIST에서 함께 공동연구할 수 있는 '링킹랩'도 설치했다. ㈜금양이노베이션이 링킹랩 첫 사업자로 선정돼 운영 중이다. 신성철 변리사는 "최근 KIST는 연구자들이 기술료와 로열티에 집착하기보다 기업에 실제 도움을 줄 수 있는 부분을 고민하자는 분위기다. 기술료 문턱을 낮추고 기업 상용화 지원도 연구자들이 적극적으로 할 수 있도록 개인평가항목도 개선하고 있다"면서 "사장되는 기술을 줄이는 것이 우리 목표"라고 말했다. 이삼규 팀장도 "단발성 기술이전에서 그쳐 기술이 상용화되지 못하는 경우가 많아 기존 기술이전 패러다임을 극복하고 상용화의 가능성을 높이기 위해 기술이전 업체를 보다 적극적으로 지원할 수 있는 여러 가지 제도 마련을 검토하고 있다”고 하며 "더 나은 기술이전과 지적재산권 보호를 위해 여러 연구자의 의견을 기다린다"고 말했다.

KIST 인공지능연구단, 감성교감형 인공휴먼 연구 프로젝트 진행 임화섭 단장 “개인 환경정보 바탕으로 한 교감 구현” 인공지능 기술이 발전함에 따라 미래 모습도 변화하고 있다. 영화 그녀(Her)의 ‘사만다’, 블레이드 러너 2049의 ‘조이’와 같이 단순히 똑똑한 수준을 넘어 인류와 자연스럽게 교감을 하는 존재로 거듭나고 있다. 챗봇과 정보형 대화만 주고받는 것에서 더 나아가 이제는 함께 삶을 살아갈 수 있을 것으로 기대되는 인공지능. KIST 인공지능연구단 임화섭 단장을 만나 새로운 삶의 파트너 ‘감성교감형 인공휴먼’에 대해 살펴봤다. 사용자 정보에 기반한 나만의 ‘AI Hologram Mate’ “현재의 인공지능 인공형 아바타는 외형도 실사와 같고, 대화도 충분히 가능합니다. 하지만 딱딱한 대화가 아니라 감성적으로 교류하기 위해선 경험과 기억에 대한 교감이 필요합니다. 이것이 저희가 만들고자 하는 감성교감형 인공휴먼의 핵심입니다.” 임화섭 단장은 인공휴먼의 가장 중요한 요소로 교감을 꼽았다. 같은 기억과 정보를 공유함으로써 마치 일상에서 지인과 대화하듯 자연스러운 상호작용이 일어나게 된다. 이 경우 사용자가 친근감을 가질 수 있다. 이를 위해서 가장 중요한 것은 ‘환경지능’이다. 사용자의 생활패턴이나 취향, 화법, 공간환경 등에 대한 정보를 기반으로 인공휴먼이 만들어진다. 마치 사용자를 이전부터 잘 알아 온 존재를 구현하는 것이다. 임화섭 단장은 “현재 3D 아바타를 실사에 가깝게 만드는 기술과 일반적인 대화 기술은 상용화에 가깝게 다가간 상황이다”라며 “인공휴먼을 더 고도화하려면 사용자의 정보를 기반으로 상호작용할 수 있는 기술이 필요하다”라고 설명했다. 이제 막 첫걸음을 내딛은 감성교감형 인공휴먼의 갈 길은 조금 멀지만, 가고자 하는 길과 과정은 명확하다. 우선 인공휴먼과의 교감을 위한 공간기술이 필요하다. 현실세계에 인공휴먼을 구현하기 위해 현재 가장 가능성이 높은 기술은 AR 글래스를 활용한 입체영상, 즉 홀로그램이다. AR 글래스를 착용하고 현실공간에 구현된 인공휴먼과 상호작용한다. 반대로 가상의 공간에서도 교류가 가능하다. 이 경우엔 사용자가 3D 아바타를 만들어 가상공간에 접속한 뒤 상호작용한다. 이때 3D 아바타 동작기술, 위치파악기술, 감각구현기술 등이 뒷받침된다면 더욱 생동감 있는 교류가 가능하다. 공간의 복잡도도 해결해야 한다. 사용자에 따라 거주 환경이 다르고, 같은 형태의 집에 산다고 하더라도 가구의 종류와 배치가 모두 다르다. 또한 2인 이상 거주할 경우 사용자의 행동을 정확히 구분할 수 있어야 한다. 사용자의 의도를 파악하는 것 역시 중요하다. 마치 영화 아이언맨의 인공지능 비서 ‘자비스’처럼 ‘척하면 척’ 원하는 반응이 구현되어야 한다. 연구단에서 구현하고자 하는 기술로는 ‘응시 의도 인식 기술’이 있다. 사용자의 시선에서 정보를 얻는 것이다. 이동하고자 하는 방향, 먹고 싶은 음식, 관심이 있는 부분 등의 시선에 담기는 사용자의 의도를 파악함으로써 자연스럽게 반응하는 것이다. 이러한 모든 문제를 해결하기 위해 사용자의 데이터 수집은 필수가 된다. 동시에 가장 우려되는 부분이기도 하다. 임화섭 단장은 “환경지능을 구현하기 위해선 가급적 많은 사용자의 정보가 필요하다. 이를 확보하기 위해선 실내 카메라나 장착 디바이스 등을 설치해야 한다”라며 “이 경우 개인정보가 공유된다는 점에서 거부감을 갖는 사용자가 있을 수 있기에 면밀한 정보관리 방안도 함께 제시해야 한다”라고 말했다. 인공휴먼과 교류, 새로운 시대의 트렌드로 인공휴먼은 단순 기술의 발전이 아니라 시대의 흐름이 반영된 결과다. 임화섭 단장은 “고령화 인구가 증가함에 따라 이를 보조해줄 로봇과 소프트웨어에 대한 필요성 역시 증가하고 있다”라며 “이를 단순 도구가 아니라 사용자와 교감할 수 있는 형태로 구현하면 정서적으로도 긍정적인 효과를 가져올 수 있다”라고 설명했다. 또한 지속적으로 데이터를 수집하며 식사 시간과 섭취량, 수면 패턴, 보행거리 등 다양한 데이터를 기반으로 개인맞춤형 피드백이 가능하다. 특히 상대적으로 신체능력이 떨어지는 고령화 인구나 어린이, 장애인 등에게 보다 나은 삶의 질을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 IoT 및 로봇과의 융합을 통해 환경에 따른 다양한 구성도 가능할 것으로 보인다. 인공휴먼의 주요기술 중 신체형상인식 기술을 설명하고 있는 임화섭 단장. 모델링 기술의 발전으로 빠르고 간편하게 실사에 가까운 아바타 구현이 가능하고, 다양한 동작도 따라할 수 있다. 이외에도 다양한 우리의 생활에 녹아들 수 있을 것으로 전망된다. 우선 과거의 인물을 구현하는 것도 가능하다. 임화섭 단장은 “현재의 인물이 아닌 자료 속 인물을 구현하려면 보다 많은 작업이 필요했지만, 이제는 사진과 동영상에서 간편하게 모델링이 가능하다”라며 “이를 이용해 과거 시대 해설, 문화 유적 해설, 멘토링 및 견학 프로그램 등 다양한 콘텐츠가 가능할 것”이라고 말했다. 그는 이어 “엔터테인먼트 분야에 있어서도 기존 3D 모델 캐릭터는 그래픽 디자이너의 많은 작업이 필요하거나, 억 단위의 장비를 사용해야 했지만 현재는 간편하고 빠르게 만들 수 있는 장비와 기술들이 등장하고 있다”라며 “이를 통해 멀티미디어의 다양한 인공휴먼 캐릭터 서비스를 제공할 수 있을 것”이라고 말했다. 물론 쉬운 길은 아니다. 이와 같은 인공휴먼 서비스가 이뤄지기 위해선 다양한 상황에 따른 복합적인 분석과 판단, 행동이 필요하다. 하지만 인공휴먼은 인간과 달리 행동이 늘어날수록 많은 전력과 연산이 필요하게 된다. 즉 인간과 같이 구현하기 위해선 그만큼 복잡한 준비와 연구가 필요하다. 임화섭 단장은 “감성교감형 인공휴먼은 이제 막 새로운 발걸음을 내딛었기에 아직 많은 연구가 필요하다”라며 “하지만 인공지능과 함께 빠르게 변화하는 시대의 흐름 속 우리에게 새로운 삶의 모습을 가져와줄 것으로 기대하며, 앞으로 활발한 연구를 이어나가겠다”라는 뜻을 밝혔다.

경찰청 러브콜 '과학치안진흥센터'·출연연 협동 '안전증강융합연구단' 출범 로봇·AI·바이오·ICT기술 융합, 현장 필요기술 선도 전무한 치안과학 전략 및 정책으로 신종범죄 해결 KIST가 과학기술로 국민안전을 지키기 위해 새로운 정책&연구개발 조직을 출범시켰다. '안전증강융합연구단(단장 김상경)'과 '과학치안진흥센터(소장 최귀원)'다. 종합연구기관 KIST는 수학적 계산을 통해 코로나19 확산을 예측해 정부에 제공해왔다. 의료진 시야 확보를 위한 서리방지 고글을 개발해 기증했고, 원격의료로봇 기술을 축적했다. 접이식 방패와 보이는 112등 치안 분야 개선과제를 수행해 경찰에 기증했다. 기존 성과를 바탕으로 KIST는 과학기술을 활용해 신종범죄에 대응하고, 재난의료상황에서 현장인력을 보호하는 역할을 강화한다는 계획이다. 경찰청과 여러 출연연과 협력체계도 구축했다. 두 기관을 찾아 체계적이고 실용 가능한 R&D 및 정책 수립을 강화하기 위한 향후 방안을 들어봤다. 재난의료·산업현장, 과학기술로 '안전' 책임진다 "우리는 재난의료상황에서 실제 활용될 수 있는 R&D가 목표입니다. 연구단에 많은 출연연과 병원이 함께하니 현장을 모니터링하과 R&D가 함께 가능하다는 점이 큰 장점이죠. 포스트 코로나 의료시스템의 혁신을 선도하겠습니다."(김상경 단장) 김상경 단장 '안전증강융합연구단'은 NST(국가과학기술연구회)가 선정한 융합연구단 중 하나로 KIST(주관기관)와 한국에너지기술연구원, 한국과학기술정보연구원, 한국기계연구원, 서울아산병원과 고려대안암병원 등이 함께 참여한다. 3년간 194억원을 투입해 ▲원격 및 이동형 신속선별 진료시스템 ▲비대면 환자 모니터링기술 ▲개인 이동데이터 활용 질병 확산 예측기술 ▲정밀방역 가이드 기술 ▲산업안전관리를 위한 작업자 중심 고해상도 위험지도 구축 등 과제를 추진한다. '원격 및 이동형 신속선별 진료시스템'은 '표본 준비-> 핵산 추출-> PCR검사'까지 1시간 안에 가능한 시스템을 만드는 것이다. 의료진 안전을 위해 로봇을 활용한 비대면검사가 목표다. KIST가 개발한 수십 종의 바이러스를 한 번에 검출할 수 있는 PCR 기술과 기계연과 KIST가 축적해놓은 정밀수술 로봇 성과를 기반으로 한다. 기존 실시간 PCR을 진행하는 'RTqPCR'은 5종 이상의 다중분석이 어려웠으나 KIST는 최근 다공성 미세입자를 개발에 각 입자에 식별 패턴을 새겨 입자 수 만큼 광범위하게 동시 분석할 수 있는 PCR 기술을 개발한 바 있다. 또 뇌 안쪽 깊은 부분을 비강으로 접근하는 정밀로봇을 개발 중으로 기술융합을 통해 비대면 원격조작이 가능한 검체채취 가능 샘플링 로봇을 개발할 계획이다. '비대면 환자 모니터링기술'은 의료진과 유사한 수준의 실재감 높은 비대면 지능 에이전트 시스템 개발하고, 환자 데이터 분석을 통한 환자 중증도 예측 시스템 개발하는 것이 목표다. 소통 가능 AI(인공지능) 시리의 의료진 버전으로 이해하면 쉽다. 격리된 생활을 하는 확진자의 상태를 AI가 대화를 통해 면밀하게 확인하면서 문진하고, 환자 생체데이터를 수집해 중증도가 높아지면 의료진에게 신호를 보내는 시스템으로 환자 상태를 빠르게 확인해 대처하는 방식으로 연구개발 중이다. 의료진의 단순 업무를 줄여주면서 환자 실시간 대응도 가능해질 것으로 기대된다. KIST가 보유한 AI 기술과 고려대병원 등 병원 데이터를 활용한다. '개인 이동데이터 질병 확산 예측기술'은 계산과학을 통해 환자의 증가 및 감소추세를 권역별로 예측하는 시스템이다. 확진자와 동선이 겹친 사람을 빨리 파악할 수 있어 감염확산을 막을 수 있을 것으로 기대된다. 연구진은 사람들이 많이 모여드는 병원이나 마트 등 출입 시 시공간 파악이 가능한 배지를 달게 하거나 앱 설치방법을 고려 중이다. 시공간 데이터를 정교하게 모으고, 추후 확진자가 확인될 경우 확진자와 시공간이 겹친 사람에게 빠르게 연락해 검사를 요청할 수 있다. 이 기술의 특징은 개인 위치 자료를 수집하지 않는다는 데 있다. 개인 동선의 시공간 상관성만 분석해 ‘동선 기반 위험도’가 높게 나온 출입자가 누구인지 데이터만 얻어냄으로써 행동 경로 노출을 꺼리는 사람에게도 쓸 수 있다. 해당 기술은 산업재해 대응 플랫폼으로도 활용할 수 있다. 산업시설의 환경과 시설상태, 작업자, 사고 개연성 등 위험도를 분석해 지도를 만들고 여기에 통합위험 모델링 및 예측시뮬레이터를 개발해 실시간으로 작업자의 위험관리와 대응전략을 모색할 수 있다는 설명이다. 김 단장은 "가스나 온도 등이 높아질 경우 시스템이 향후 위험도를 분석해 대피가 필요한 작업자들에게 실시간 안전 지도를 제공하는 것"이라며 "작업현장에서 필요한 안전모나 안전복에 시공간 자료수집 시스템을 달면 실시간 작업자의 위험관리와 대응전략을 모색할 수 있다"고 설명했다. 연구단은 올 초 출범했지만 실증연구에 들어가는 등 속도를 내고 있다. 김 단장은 "의료시스템의 경우 복잡한 허가절차 등으로 시간이 필요할 수 있지만, 올해 안에 데모기술을 선보일 계획"이라며 "현장에서 우리 기술을 어떻게 받아들일지가 가장 중요하기 때문에 현장 모니터링을 통해 꾸준히 의견을 듣고, 의미 있는 자료를 수집해 연구에 반영할 것"이라고 덧붙였다. 점점 교묘해지는 범죄, 경찰청 KIST에 러브콜 '과학치안진흥센터' 출범 "우리나라 과학기술은 높은 수준에 있지만, 치안 접목은 걸음마 단계입니다. 과학치안 관련 종합계획을 수립하고 연구개발 토대를 만들어 최종 결과물을 상용화하는 선순환 생태계를 만들겠습니다."(최귀원 소장) 최귀원 소장 지난해 우리 사회를 경악하게 한 사건이 있었다. 텔레그램 N번방사건이다. 사회가 빠르게 발전할수록 전화금융사기 등 신종범죄도 빠르게 변하고 있다. 경찰 인력을 늘리는 것만으로는 점점 교묘해져 가는 범죄를 해결하기 힘들어진 상황이다. 경찰청은 치안 강화를 위해 과학기술을 택하고 지난해 KIST에 러브콜을 보내 '과학치안진흥센터'를 출범시켰다. ▲치안 연구개발 사업의 효과적 관리 ▲과학치안 활성화를 위한 중장기 발전전략 수립▲치안산업 육성 지원이 목표다. 경찰청이 KIST와 협력을 모색한 이유는 2018년 폴리스랩 1.0 사업을 공동추진하며 신뢰를 쌓아왔기 때문이다. 폴리스랩이란 치안을 뜻하는 폴리스(Police)와 리빙랩(Living-Lab)의 합성어다. 국민·경찰·연구자가 협력해 치안현장 문제를 발굴하고 연구 및 실증을 거쳐 해결하는 연구개발과제로 KIST가 사업단 계속 맡아오고 있다. 폴리스랩 사업을 통해 KIST는 7개 과제를 수행하고 올해 초 평가에서 우수한 성적을 받았다. '접이식 방패'와 '보이는 112'가 대표적이다. 접이식 방패는 소재연구를 하는 팀이 주도해 연구개발했다. 기존 방패는 부피와 무게(약 3~4kg)가 상당해 트렁크에 싣고 다녀 실효성이 떨어졌다. 연구진은 방패 무게를 1.2kg로 줄이고 접이식 형태로 보관 및 사용을 쉽게 만들었다. 서울 송파서와 나이지리아, 남미 국가 등에 전달됐으며 사용 후기를 통해 2~3년 내 생산기술을 완료 후 전국에서 사용할 수 있도록 배포한다는 계획이다. 보이는 112는 치안현장을 빠르게 전달하기 위해 앱을 설치해 영상을 촬영해야 했던 기존 방식에서 벗어나 전송받은 URL을 통해 영상을 촬영해 경찰 측에 보내는 시스템이다. 제주도에서 시민 대상 테스트를 거쳤으며, 결과가 좋아 1년 내 전 국민이 사용할 수 있도록 상용화할 계획이다. KIST는 폴리스랩을 주관하며 국민 치안을 위한 R&D에 힘쓸 예정이다. 이와 달리 센터는 R&D 전담기관은 아니지만, 폴리스랩의 과제를 선정해 실용화 가능토록 지원하고, 과학치안 중장기 전략 및 시스템 구축을 위해 R&D 동향분석, 실태조사와 치안산업 진흥 법률안 발의 등 과학기술치안 싱크탱크를 맡는다. 최 소장에 따르면 우리나라는 치안과학의 전략이나 정책을 어떤 방향으로 가지고 갈지 종합적인 내용이 잘 정리되어있지 않다. 국립과학수사연구원 등 수사와 과학기술 접목은 전부터 있었지만 치안 관련 과학기술 접목시도는 거의 없었다. 그는 "치안산업이라는 개념도 없고, 기술분류체계에서 치안 관련 기술이 여기저기 모호하게 뒤섞인 상황이다. 별거 아닌 것 같지만 관련법을 만들거나 체계를 수립하는데 있어서 분류체계는 꼭 필요하다"고 말했다. 센터는 우선 과제로 올해 새로 시작되는 폴리스랩 2.0사업과 자율주행기술개발사업을 제대로 관리 운영하기 위한 시스템을 갖출 계획이다. 현재 사업공고와 과제선정 등을 맡기 위한 평가단을 구성 중이다. 사업공고에 우수한 아이디어들이 모이고 개발돼 상용화되면 우리나라 산업발전에도 기여할 수 있을 것으로 보인다. 이와 함께 과학치안 싱크탱크 역할을 위한 기반 쌓기에도 속도를 낸다. 내년에는 과학기술기반 미래치안전략을 만들어 안건을 상정할 계획이며 관련 기획 및 자문위 구성 등을 통해 정책적인 일을 추진할 예정이다. 오는 7월부터 시작되는 자치경찰제의 원활한 임무 수행을 위한 지원도 계획 중이다. 지금까지 치안관리·감독은 지자체 중심으로 진행됐으나 지역마다 발생하는 문제들이 달라 형평성에 어긋난다는 지적이 있었다. 자치경찰제가 시행되면 지방 스스로 문제를 발굴하고 해결하기 위한 R&D를 수행할 수 있다. 센터는 지역 문제 해결을 위해 필요한 거점연구소 선정과 수요발굴 등을 지원할 중간역할을 수행한다. 최 소장은 "KDI 통계에 따르면 치안지수의 경제 성장기여율은 0.99~1.08%p로 나타난다. 치안안정이 되면 국가 경제와 사회적 파급효과도 늘어난다는 것"이라며 "치안과학의 전략과 정책개발을 통해 국민의 안전을 지키고, 더불어 거대한 치안산업 시장을 활성과 시켜 경제적 발전까지 도모하겠다"고 말했다.

모호했던 실체 드러낸 양자기술, 상용화 목전 KIST 출연연 첫 양자연구, 조선업 최초 양자암호통신 시스템 구축 주도 타 출연연과 양자기술 협력 ‘양자 어벤져스’ 탄생 슈퍼컴퓨터보다 더 빠른 연산, 절대 뚫리지 않는 암호기술. 그 원천이 되는 '양자기술' 패권을 노리고 소리 없는 전쟁이 시작됐다. 양자기술은 수많은 연구인력과 자본을 투자하는 미국과 중국이 선두에 있지만, 양자는 하나로 정의할 수 없는 기술이다. 그만큼 복잡하기에 누가 승기를 잡을지 아무도 모른다. '가능 vs 불가능'을 놓고 설왕설래했던 양자기술 상용화가 현실이 되고 있다. 양자컴퓨터는 2019년 미국의 구글이 현존하는 슈퍼컴퓨터를 뛰어넘는 양자 우위를 달성했다는 소식을 전했고, 중국의 중국과학원도 양자 우위 소식을 잇달아 발표했다. 진짜 양자 우위를 달성한 것이 맞느냐 논란도 있지만 '30년 후엔, 30년 후엔..'이라고 외쳤던 양자컴퓨터가 실체를 드러내고 상용화를 목전에 두었다는데 많은 과학자가 공감하고 있다. KIST 양자정보연구단의 한상욱 단장은 "5년 정도 후에는 특정 목적에 쓰이는 초기 형태의 양자컴퓨터가 만들어질 수 있을 것이라고 많은 사람들이 생각한다"이라고 말했다. "우리나라 양자기술은? KIST 출연연 최초로 연구 추진 세계 최초로 선박에 양자암호기술 탑재한다" 양자는 물리량이 취할 수 있는 최소단위다. 더 쪼갤 수 없는 양자적 특성을 활용하면 초고속연산, 보안 등에 활용할 수 있다. 양자연구는 다양한 노벨상 수상자를 배출하기도 했다. 물리학자 막스 플랑크가 최초의 양자 이론으로 1918년 노벨상을 받았고, 알베르 아인슈타인은 1905년 빛에 광자라는 양자 개념을 도입해 광전효과를 설명하면서 노벨상을 받았다. 이 외에도 1932년 베르너 하이젠베르크, 1954년 막스 보른, 1964년 알렉산드르 프로호로프 등이 있다. 특히 양자역학은 물리학을 크게 발전시키는데 도움을 줬다. 양자물리를 많이 다루고 있는 학문은 고체물리학으로, 이 분야의 발전은 트랜지스터뿐 아니라 오늘날 전자공학의 기초가 되고 있다. 우리나라는 2014년 미래창조과학부(현 과학기술정보통신부)가 '양자정보통신 중장기 추진전략'을 추진하면서 국가 차원의 양자연구를 시작했다. 2023년까지 약 435억 원을 투자해 양자컴퓨터(5큐비트 컴퓨터)를 개발한다는 목표를 세운 상황이다. 정부가 추진전략을 세우기 전부터 과학자들은 양자기술의 중요성을 인지하고 연구를 시작해왔다. 그 중심에 KIST 양자정보연구단(단장 한상욱)이 있다. KIST는 2012년 출연연 최초로 양자 전문 연구조직을 세우고 현재 ▲양자통신 ▲양자컴퓨팅 ▲양자 시뮬레이션 ▲양자 센서 등을 연구한다. 장거리 양자 네트워크, 대규모 양자정보처리를 위한 원천기술 확보를 위해 양자 소재부터 시스템을 아우르는 연구를 수행 중이다. KIST 외에도 한국표준과학연구원과 ETRI가 양자통신 기술을, 국가보안기술연구소가 양자암호통신 인증 및 검증 기술을 연구개발 중이다. 모두 양자암호통신이라는 타이틀을 달았지만 각자 가진 강점은 제각각이다. 그중 KIST는 양자암호통신 중 광케이블망 사이에 두고 통신이 이뤄지는 유선 양자암호통신 기술분야에서 우수한 기술을 보유하고 있다. 그렇다면 양자암호통신은 뭘까. 양자암호통신은 양자컴퓨터 개발로 기존 암호체계가 취약해질 것을 대비해 연구개발 중인 분야다. 빛 알갱이 '광자'를 이용해 정보를 통신하는 기술로 해킹할 수 없어 보안이 뛰어나다고 알려진다. 양자암호통신은 제삼자가 정보탈취를 시도했을 때 이를 사전에 알 수 있어 원천적으로 해킹 위협을 차단할 수 있다. 해킹 위협으로부터 안전을 지키기 위해 국내에서 양자암호통신분야에 제일 먼저 뛰어든 곳은 이동통신사다. SKT는 2011년부터 양자암호통신연구를 시작했고 KT도 뒤를 이어 속도를 내고 있다. 특히 KT는 KIST와 손을 잡고 양자통신 응용연구센터를 개소하고 양자암호통신 실용화 연구를 수행 중이다. 그 결과 KIST는 2018년 KT와 공동 연구를 통해 일대다(1:N) 양자암호통신 시험망 구축에 성공한 바 있다. 하나의 서버와 다수의 클라이언트가 동시에 양자 암호키를 주고받는 방식으로 하나의 장비로 다수 지점의 안정적인 망을 구축해 경제적인 망 구축 가능성을 보였다. 한 단장은 "우리나라 양자암호통신 기술은 상용화 전 단계인 시험검증 단계라 볼 수 있다. 민간통신에서 본격적인 상용화를 추진하고 있는 곳은 중국과 한국이 대표적이라"고 설명했다. 한상욱 단장 KIST는 그동안 쌓아 올린 연구개발 성과로 세계 최초를 쓸 예정이다. 조선업에 최초로 양자암호통신 시스템을 구축을 추진하고 있는 것. KIST는 지난 12월 KT와 컨소시엄을 구성해 현대중공업 내 특수선사업부와 경영 본관, 해양공장 간 주요 보안통신인프라를 성공적으로 구축했다. 현대중공업은 이번 사업을 통해 방산기술과 산업기술 보호를 위해 더 완벽한 보안체계를 구축할 수 있게 됐다는 입장이다. 한 단장은 "극한의 미시세계 기술인 양자기술이 현대 산업 중 가장 거대하다고 알려진 중공업에 적용된다는 것에 감회가 새로웠다"며 "어떤 산업이든 보안 유지가 중요하다. 특히 현대중공업에서는 보안이 매우 중요한 군함 등 특수선박들을 만들고 있어 양자암호통신 기술을 적용해 사이버 공격에 대비할 수 있을 것"이라고 말했다. 이어 그는 조선 외에도 우리나라 원전, 에너지산업 등 극도의 보안이 필요한 주요 시설 에 활용 가능성을 언급하면서 "암호기술은 한 번 뚫리면 감당하기 어려운 사회적 비용이 필요하다. 지금 우리가 안전하게 통신, 금융 서비스 등을 이용할 수 있는 것도 보이지 않는 곳에서 지속적으로 더 안전한 암호체계를 개발하고 있기 때문"이라며 풀 수 없는 강력한 암호체계의 중요성을 강조했다. "너무 핫한 '양자컴퓨팅기술', 美-中 선두에...韓 어떤 길 가야 하나?" 양자기술하면 가장 핫한 분야가 양자컴퓨팅 분야다. 현존하는 슈퍼컴퓨터가 몇만 년 걸려 풀 문제를 단 몇 분 몇 초 만에 풀 수 있을 것이라며 언론에서도 주목하고 있다. 양자컴퓨터가 실현되면 신소재, 신약개발 등을 단기간에 가능케 해 인류에 도움이 될 것으로 기대된다. 그렇다면 양자컴퓨터 국내 연구개발 상황은 어떠할까. 그 전에 일반 컴퓨터를 능가하는 양자컴퓨터의 개념부터 짚고 넘어가자. 일반 컴퓨터는 0과 1의 값을 갖는 비트 단위로 정보를 처리하고 저장한다. 비트가 많을수록 더 빠른 계산이 가능하다. 하지만 컴퓨터에 더 많은 연산 기능을 탑재하기 위해서는 CPU에 많은 트랜지스터를 사용해야 하는데 반도체 집적기술만으로는 한계가 있다. 10평짜리 교실(CPU) 안에 한 가지 문제를 함께 풀 수 있는 학생(비트)을 꽉꽉 채워 넣는 데 한계가 있는 것처럼 말이다. 반면 양자컴퓨터는 0과1의 상태를 동시에 갖는 큐비트를 사용한다. 큐비트는 0일 수도 있고 1일 수도 있으며 0과 1사이의 무한히 많은 중간값들을 가질 수도 있다. 이를 중첩상태라고 말한다. 중첩상태와 양자얽힘은 기존의 컴퓨터보다 더 많은 계산을 가능하게 만들어 일반 컴퓨터 계산 한계를 뛰어넘을 것으로 알려진다. 양자컴퓨팅기술이 현존하는 슈퍼컴퓨터를 뛰어넘으려면 50개 이상의 큐비트를 확보하는 것이 필요하다고 알려진다. 현재 ▲IBM 50큐비트 ▲인텔 49큐비트 ▲구글 72큐비트를 달성했다고 발표했으며, 중국과학원 산하 이론물리학연구소는 76큐비트 수준을 달성했다고 논문에 게재했지만 현재의 양자컴퓨터는 큐비트 오류 가능성도 커 양자 우위 달성을 의심하는 사람도 많다. 우리나라는 2023년 5개 큐비트 달성을 목표로 하고 있어 다른 나라에 비하면 이제 걸음마 단계다. 하지만 한 단장은 "아직 늦지 않았다"고 말한다. 큐비트를 만드는 방식이 여러 가지이며, 각자 가진 장단점이 명확하기 때문이다. 양자컴퓨팅기술은 ▲초전도 ▲이온 트랩(덫) ▲다이아몬드 점결합 ▲실리콘 반도체 ▲토폴로지컬 방식 등으로 나눌 수 있다. 현재 가장 앞서나가는 양자컴퓨팅기술은 구글과 IBM 등이 사용하는 초전도 큐비트다. 한 단장에 따르면 초전도 큐피트는 반도체 공정으로 집적화가 잘 된다는 장점이 있어 수백큐비트를 만드는데 유리할 것으로 보인다. 하지만 초전도 큐비트는 인접하지 않은 큐피트들간의 얽힘을 구현하는데 어려움이 있다. 또 극저온(mK) 상태에서 동작하기 때문에 큰 냉동고가 필요하다. 두 번째 강세인 이온 트랩 방식은 빛과 잘 상호작용하는 장점이 있다. 레이저를 쏴 이온의 들뜬 상태와 바닥 상태 에너지 차를 이용한 트랩을 생성해 이온을 가두는 과정에서 초고진공이 필요하다. KIST는 가장 안정적인 고체로 꼽히는 다이아몬드를 활용한 스핀 큐비트 기술을 보유하고 있다. 여기에 쓰이는 다이아몬드는 인공 합성한 것으로 2mm*2mm 크기에 두께 500μm의 작은 나노기판처럼 생겼다. 다이아몬드 활용 스핀 큐비트는 초전도와 이온 트랩에 비해 앞선 기술은 아니지만, 온도와 진동 등에 예민해 중첩과 얽힘 상태를 잃기 쉬운 두 방식과 달리 안정적 물질 다이아몬드를 활용해 양자의 상태를 잘 유지할 수 있을 것으로 기대된다. 또 상온에서도 동작하고 빛으로도 조절 가능해 대규모 분산형 양자컴퓨터 개발 가능성이 클 것으로 보인다. 한 단장은 "초전도 양자컴퓨팅기술이 앞서고 있지만 어떤 물리계의 큐비트가 승자가 될지는 아무도 알 수 없다"며 "양자는 전략기술이다. 다른 일반적인 기술과 같이 다른 나라가 만들었다고 해서 단순히 사 올 수 있는 기술이 아니다. 좀 느리더라도 기술을 가진 나라와 가지지 못한 나라의 차이는 점점 벌어질 수밖에 없다"면서 양자컴퓨팅 기술연구의 필요성을 강조했다. KIST는 다이아몬드의 전자스핀 상태를 양자 센서로 활용해 코로나바이러스감염증19와 같은 바이러스를 분석하는데 활용할 예정이다. 양자 시뮬레이션 연구를 주도하는 김용수 박사. 양자센서 연구를 주도하는 김철기 센서시스템연구센터 박사는 "올 초 감염병 염기서열을 초고속, 초민감으로 분석할 수 있는 분자센서 및 분자검지기술을 이미 시작했다. 이 외에도 양자센서는 나노 NMR로 활용해 몸 구성을 분자 레벨에서 3차원으로 볼 수 있는 기술 확장 등 바이오에서 두각을 나타낼 것"이라며 "상용화 시점을 정확하게 예측하기 어렵지만, 현재 속도라면 5년 내 데스크톱 레벨에서 염기서열을 분석하는 수준의 기술이 나올 것"이라고 말했다. 이와 함께 KIST는 양자컴퓨팅과 유사한 양자 시뮬레이션 기술도 연구개발 중이다. 양자 시뮬레이션은 말 그대로 양자 현상을 잘 이해하고 예측하기 위해 현상이나 사건을 가상으로 수행시켜 미래 결과를 예측하는 것이다. 양자 시뮬레이션 연구를 진행 중인 김용수 박사는 "양자 시뮬레이션은 양자컴퓨팅의 하위개념과도 같다. 기술난이도는 낮지만 정말 필요한 부분에 특화된 기술"이라며 "화학이나 소재, 재료 등은 양자역학적인 현상을 다루는데 활용할 수 있을 것"이라고 설명했다. "양자기술 돈만 부어서는 신화 못 만들어...인력 키워야" 공감대를 크게 얻지 못해 투자가 지지부진했던 양자기술에 우리나라 정부와 과학기술정책전문가들이 관심을 두기 시작하면서 투자에 속도가 붙고 있다. 하지만 돈만 붓는다고 신화를 만들 수 있을까. 한 단장은 "이 분야에 많은 인력을 키우는 생태계 조성이 우선"이라고 강조한다. 인력양성을 위해 가장 많은 인력을 흡수할 수 있는 기업이 늘어나 관련 장치를 만들고 서비스를 하도록 해야 한다는 것이다. 그는 “현재 KT나 현대중공업 등에 납품된 양자기술 관련 장치는 KIST가 직접 만든 것이다. 앞으로는 이런 일을 강소기업들이 해줄 수 있도록 여건을 만들어야 한다”며 “상품을 팔 수 있을 정도의 기반기술은 어느 정도 되었으니 관심 있는 기업들을 지원하고 특구도 만드는 등 시범사업을 통한 양자 산업 마중물을 만들어 본격적인 산업 창출 확산의 기회를 만들어야 할 것”이라고 말했다. 적은 인력이지만 국내 연구자들은 양자기술 분야 고도화를 위해 협력안을 꾸준히 모색 중이다. 그 일환으로 KIST와 표준연은 지난 3월 MOU를 맺었다. 두 기관은 실질적인 연구 협력을 위해 겸임 직원제도도 도입키로 했다. 관련 연구시설 출입이 수월하도록 양측 연구자에게 객원 연구원 자격을 부여한다. 이와 함께 앞으로 6년간 대전 표준연과 서울, 수원의 KIST에 구축된 장비, 실험공간을 공유하며 공통연구 분야 협업과제를 도출한다. 지식재산권도 공동으로 출원하고 관리한다. 연구 시작부터 결과물 관리까지 두 출연연이 같이 참여하는 것이다. 예산은 연 100억원 내외, 연구인력은 60여 명이 투입될 예정이다. 출연연이 효과적인 협업을 위해 이처럼 공동으로 다양한 제도를 만드는 일은 드문 일이다. 양 기관 연구자들이 양자기술 어벤져스 팀으로서 국제적으로 선도적인 위치를 확보할 수 있기를 기대해본다. 양자센서 연구를 주도하는 김철기 센서시스템연구센터 박사.

[인터뷰]허가현·김민석 극한소재연구센터 박사 KIST첫 링킹랩(Linking Lab) 기업 금양에 기술이전 고온없이 간단히 섞어 완성···귀금속 촉매 성능 향상 플랫폼 개발 허가현·김민석 극한소재연구센터 박사에게 그날은 참 묘한 날이었다. 다른 실험을 하다 온도조절에 실패해 만들어진 뿌연 가루가 유난히도 신경 쓰였기 때문이다. 보통이면 쓰레기통으로 직행했을 가루를 들고 특수현미경 앞에 앉았다. 현미경을 통해 관찰된 것은 특이한 형상과 거동을 보이는 구조였다. "구조가 참 재밌었어요. 뭔가 있다 싶었죠. 촉매 소재로 쓰이는 백금, 팔라듐 등 고가의 귀금속을 섞어봤습니다. 그런데 투명해지더라고요. 그냥 녹아버렸다고 생각했어요. 다시 한번 현미경으로 관찰해보니 귀금속 촉매의 성능 향상 조건을 갖춘 빽빽한 초소형 나노입자들이 보였습니다. 초미세합금 나노입자를 간단히 섞어서 만들어낸거죠."(김민석 박사) 촉매는 입자 크기가 작을수록 유리하다. 백금이 연료전지 촉매로서 최대 효율을 내는 최적의 크기 2nm(나노미터)로 알려진다. 균일하고 작은 입자를 만들기 위해 높은 온도와 복잡한 공정이 필요하지만 두 연구진은 몇 가지 화학물질을 단순히 섞는 것만으로 2nm의 균일한 입자를 만드는데 성공했다. 상용화를 위해 기업에 이전하고 공동연구도 시작했다. 백금촉매는 주로 친환경 에너지를 생산하기 위한 촉매로 사용된다. 최근 우리나라를 포함한 많은 선진국에서 '탄소 중립'을 선언하고 관련 연구에 매진하는 만큼 친환경 에너지 생산에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. [복잡한 공정 단순화, 글로벌 촉매시장 판도 바꾼다] 기존의 나노입자 합성기술은 고른 크기 입자를 만들어내기 위해 온도를 150~200℃로 높이거나 환원제가 고르게 분산되도록 조절을 해줘야 한다. 그렇지 않으면 특정 부분만 입자가 작아진다는 단점이 있다. 상용화를 위한 대량생산에는 더 많은 화학물질을 고루 섞어야 하는데 여간 쉬운 일이 아니다. 이 같은 까다로운 공정을 잘 제어하는 기업들이 촉매 관련 전 세계 시장을 꽉 잡은 실정이다. KIST 기술은 복잡한 공정을 단순화시켰다. 나노와이어와 백금이온을 섞는 것만으로 균일한 입자를 만들었다. 두 화학물질이 서로 붙어 입자화되면서 분해되는데 특정 농도 이상이 되면 성장을 멈춰 가능한 일이다. 허가현 박사는 "양이 적든 많든 상관없이 균일한 입자를 만들 수 있다. 백금 외에도 고가의 귀금속 촉매로 쓰이는 팔라듐 등을 섞어도 2nm의 균일한 입자를 만드는 것을 확인했다"고 설명했다. 해당 기술은 지난해 9월 종합화학소재 기업 (주)금양에 이전됐다. 수소전기차에 들어가는 연료전지에 활용하기 위해서다. 연구진에 따르면 수소전기차량 구동에너지원인 연료전지 스택에서 대표적 전극 촉매로 쓰이는 백금-카본에 이 기술을 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 스택은 고가의 촉매사용으로 수소전기차 원가의 40% 이상을 차지하는 만큼 제조원가를 줄이는데 크게 기여할 것으로 보인다. 기술사업화를 위한 KIST의 행보도 적극적이다. 금양은 KIST 첫 링킹랩(Linking Lab) 입주기업 자격을 얻어 KIST 내부에 입주해 있다. '링킹랩'은 윤석진 KIST 원장이 제시한 모델이다. 기술 이전·사업화를 촉진하기 위해 KIST 연구원과 기업이 KIST 내 공동연구실을 만들어 기획부터 개발·응용까지 전 사업 단계를 함께하는 내용을 담았다. 지금까지 KIST 내부에 외부 연구인력이 함께 들어와 연구장비와 공간을 공유한 적은 없었다. 허가현 박사는 "수소연료전지 시장이 아직 크다고 볼 순 없다. 하지만 2050년 모든 에너지를 수소로 전환하게 되는 만큼 연 수백조 시장이 열릴 것"이라며 "당장 시장은 작지만, 일본 수출규제에서의 설움이 반복되지 않도록 국산 촉매기술 경쟁력을 갖추겠다"고 말했다. [실험에 목말랐던 계산과학자, 실험과 콜라보해 더 나은 성과 만들다] 두 연구자는 얼마 전까지만 해도 계산과학연구센터에 몸담고 있었다. 계산과학은 직접 실험하기보다 실험을 설계하고 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션하는 일을 한다. 하지만 허 박사는 실험에 대한 목마름이 있었다. 외부 연구자와 협력 없이는 시뮬레이션으로 예측한 연구결과가 실험실 연구에서도 제대로 구현되는지 확인하기 어려웠기 때문이다. 그런 그에게 김민석 박사와의 만남은 인연 그 이상의 의미를 갖는다. "우수 박사후과정에 지원한 김민석 박사의 이력서를 보았습니다. 나노입자나 여러 형상의 나노 구조체를 합성해 응용하는 등 실험에 능한 친구였는데 아쉽게도 계산과학연구센터에 지원하지 않았더군요. 우리가 찾는 인재였고 놓치고 싶지 않았습니다. 우리와 함께하자고 제안했고 인연을 맺게 됐죠. (웃음)" 허 박사는 김 박사를 만나 계산과학을 통해 도출된 연구들을 실제 실험실로 옮겨내기 시작했다. 특히 김 박사는 연구자들이 흔히 다루기 어려운 나노 크기 관찰 특수한 현미경을 활용할 줄 알았는데 이번 연구에 큰 도움이 됐다. 실수로 만든 흰 가루의 정체를 낱낱이 파헤칠 수 있었던 것도 이런 준비가 있어 가능했다 촉매가 필요 없는 분야는 거의 없다. 허 박사가 촉매연구를 매력적으로 느끼는 이유기도 하다. 두 연구자는 수소연료전지 관련 백금촉매 상용화 연구를 시작으로 활용영역을 더 넓혀나갈 계획이다. 김민석 박사는 "이산화탄소를 활용하는 기술에는 금, 수소는 백금, 수소 흡착은 팔라듐이 촉매로 사용된다. 모두 고가의 소재기 때문에 적게 활용할 수 있는 기술을 만드는데 우리 기술이 활용될 수 있을 것"이라며 "수소연료전지 구동에 우리기술을 사용할 수 있도록 연구 중이지만 수소생산부터 이산화탄소 감소를 위한 에너지 생산 등 다양한 분야에 도움이 될 수 있도록 연구·개발할 것"이라고 말했다.

이산화탄소로 고부가가치 제품 생산 ‘e-케미컬’ <p class="p1" align="justify" style="margin-bottom: 2px; font-stretch: normal; font-size: 14px; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">친환경 에너지 ‘수소’ 생산→저장→활용 전주기 연구 ‘청정신기술연구소’ <p class="p1" align="justify" style="margin-bottom: 2px; font-stretch: normal; font-size: 14px; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">매년 온도상승 ‘지구 살릴 마지막 기회’···과학기술로 대응 <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">기상청이 최근 보고서를 통해 온실가스를 현재와 같은 수준으로 계속 배출할 경우 2040년까지 기온이 1.8도 오르고 2100년에는 7도까지 상승할 수 있다는 분석을 내놨다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">지구 평균온도 상승은 인류를 위협한다. 온난화가 가속되면 아마존 우림지대가 파괴돼 사막화되고 지구상 동식물 30%가 멸종할지도 모른다. 북극의 빙하가 녹아 저지대는 물에 잠기고 사막은 넓어져 사람이 살 수 있는 곳도 줄어든다. 많은 전문가는 앞으로 10~20년이 우리에게 주어진 마지막 기회라고 경고하고 있다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">기후변화를 막기 위해 세계는 1997년 교토의정서, 2015년 파리협정, 2019년 UN 기후정상회의 등 기후목표 상향동맹에 가입했다. 지난해 말 문재인 대통령도 '2050 탄소 중립 비전'을 선언하며 온실가스 배출감축을 위해 능동적인 대응에 나서겠다고 밝혔다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">'탄소 중립'은 화석연료 사용 등으로 배출되는 온실가스를 최대한 줄이고 불가피하게 배출된 온실가스는 산림·습지 등을 통해 흡수 또는 제거해 실질적 탄소 배출이 '0'이 되도록 하는 것으로 첨단 과학기술이 중요하다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> KIST(한국과학기술연구원)는 저탄소 사회를 선도하기 위한 그린에너지 연구를 선제적으로 추진해왔다. 문재인 정부가 수소 경제 활성화 로드맵을 발표하기 전에 '청정신기술연구소' 조직을 만들었고, 물과 태양에너지, 이산화탄소 등으로 화학제품을 만드는 E-케미컬은 국내에서 KIST가 가장 먼저 관심을 갖고 연구개발을 추진 중인 분야다. 이 외에도 KIST는 태양광 활용 수소발생장치 개발, 수소 전주기 및 배터리연구 등에서 독보적인 연구 결과를 만들어내고 있다. e-케미컬, 태양에너지, 이산화탄소 등으로 고부가가치 생산 <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">우리가 자주 쓰는 페트병, 기저귀, 페인트, 전자제품, 건축재, 비료 등의 화학제품 생산은 많은 온실가스를 배출한다. 예로 페트병 하나를 만들기 위해서는 석탄 가스화→에틸렌옥사이드(ethylene oxide)→에틸렌글리콜(ethylene glycol)이라는 화학원료 생산 과정을 거치는데, 화석연료를 기반으로 열 화학반응을 시키다 보니 이산화탄소가 배출된다. 비료도 마찬가지다. 질소비료 합성의 핵심인 암모니아 대량 제조에 500℃의 온도와 300bar에 해당하는 압력을 가하기 위한 화석연료 사용으로 이산화탄소가 배출된다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> 지구 온난화를 막기 위해 화석연료 대신 태양에너지와 공기, 물, 질소, 이산화탄소 등으로 화학제품과 원료를 대량으로 만드는 e-케미컬기술이 주목받고 있다. e는 전자(일렉트론, electron)의 약자로 KIST 연구진이 직접 이름을 붙였다. 국가기반기술연구본부가 관련 기술을 주도하고 있다. 본부장인 민병권 KIST 박사는 e-케미컬 기술 연구 총 책임자다. <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: " helvetica="" neue";"="">KIST 연구진들은 과거 10여년간 인공광합성 디바이스 기술을 통해 e-케미컬 가능성을 계속 연구해왔다. 화석연료를 통한 열에너지가 아닌 자연에 풍부한 에너지와 재료를 이용해 전기화학반응을 일으켜 재생에너지 100% 고부가가치 화합물을 생산하는 것이 e-케미컬의 큰 그림이다. 고부가가치 화합물인 ▲일산화탄소 ▲에틸렌 ▲알코올과 같은 화학 원료도 얻을 수 있다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">현재 KIST는 e-케미컬 생산을 위한 촉매개발과 시스템 개발 등을 통해 e-케미컬 실용화에 한걸음 다가간 상태다. 민 본부장은 "특히 일산화탄소의 경우 현재 우리 고유의 기술을 기반으로 실증연구까지 진행되고 있는 상황"이라고 설명했다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: " helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="margin-bottom: 2px; font-stretch: normal; font-size: 14px; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">이산화탄소로 페트병 재료 만들다 <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">국가기반기술연구본부는 지난 2019년, 이산화탄소 환원 화학원료생산 반응과 함께 바이오매스 산화반응 이용하여 페트병 원료인 PET를 대체할 수 있는 유기화합물 동시생산공정을 개발하는데 성공했다. 화석연료를 이용한 화합물 생산공정 보다 가격 경쟁력이 부족했던 e-케미컬의 단점을 극복할 수 있는 기술로 주목받았다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" helvetica="" neue";"="">KIST에 따르면 기존의 e-케미컬은 물과 이산화탄소를 투입해 화학연료를 생산하는데 그 부산물로 산소가 생성된다. 산소는 경제적 가치가 없어 다른 곳에 사용하지 못하고 폐기하는 실정이었다. <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: " helvetica="" neue";"="">KIST 연구진은 산화반응에서도 산소가 아닌 고부가가치 화합물을 생산할 수 있도록 물 대신 필요한 유기화합물을 찾기 시작했다. AI(인공지능)기술과 자동공정설계기술을 통해 가능성 있는 유기화합물 후보군을 추려 산소 대신 PET를 대체할 수 있는 FDCA를 동시에 생산할 수 있는 양반응 동시생산공정을 개발하는데 성공하였다. 또한 연구팀은 이산화탄소 환원 화합물 생산 반응의 커플반응으로 산소발생 반응보다는 유기산화반응을 선택하는 것이 e-케미컬 공정의 경제성 확보에 유리하다는 사실을 알아내었다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">e-케미컬 연구를 실험실 수준에서 산업계로 옮기기 위해 풀어야할 숙제가 경제성이다. 연구팀에 개발한 자동공정 설계기술은 기존보다 더 낮은 전기에너지로도 구현할 수 있어 경제성을 확보했다. 연구팀은 KIST 내부 플랜트 구축을 바탕으로 꾸준히 스케일업하며 궁극적인 목표인 상용화에 다가가기 위한 연구를 진행 중이다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="margin-bottom: 2px; font-stretch: normal; font-size: 14px; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">전기선 없이 고압 수소를? 크기 확 줄여 도서 산간 어디서든 수소 충전 <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">최근 연구본부는 '무전력 자기구동 태양광 수소발생저장장치' 연구도 집중하고 있다. 이동이 간편하도록 모듈화된 고효율, 고내구성 일체형 태양광 수소 생산시스템으로 어디든 설치해 수소를 얻을 수 있다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">이런 연구가 가능한 이유는 수소는 물을 원료로 제조할 수 있고 사용 후 물로 재순환되기 때문이다. 연구를 주도하는 이웅 박사는 "수조에 미리 저장된 물이 중력에 의해 아래로 흘러 반응기로 들어가면 수소와 산소가 생산된다. 생산된 수소는 부력으로 위로 흘러 탱크에 저장돼 에너지가 거의 필요하지 않다. 일부 필요한 에너지는 태양광을 쓰기 때문에 따로 전력장치를 설치하지 않아도 된다"고 말했다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">여기서 핵심기술은 생산된 수소를 고압으로 저장한다는 것이다. 가정이나 수소자동차 등에 사용되는 수소는 고압으로 저장하고 충전해야 한다. 현재 대부분 수소생산장치는 수소를 생산한 후 전기 압축기로 압력을 높여 저장하는데, KIST는 전기 압축기 없이도 자체적으로 고압 충전이 가능해 에너지효율과 탄소 제로를 실현했다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">또 수소 저장이 장시간 가능하며, 귀금속 촉매 사용도 기존 대비 3분의 1로 줄였다. 펌프나 대규모 장치 등을 쓰지 않아도 돼 생산단가를 절반 이상으로 줄여 시장성도 확보했다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" helvetica="" neue";"="">KIST가 개발한 장치는 수소 자전거를 움직일 수 있을 정도의 수소를 포집하고 압축할 수있다. 크기도 작아 도서 산간, 관광지 곳곳에 충전소로 활용하거나 더 나아가 드론, 자동차 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: " helvetica="" neue";"=""> <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: " helvetica="" neue";"=""><span style="font-family: " helvetica="" neue";="" font-size:="" 14px;"="">이산화탄소로 포름산까지 '카본 투 엑스 사업단' <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">연구본부는 지난해 과학기술정보통신부에서 추진하는 '카본 투 엑스(Carbon to X) 기술개발사업단' 유치에 성공하였다. KIST 정광덕 박사가 단장을 맡고 있다. 배출되는 이산화탄소를 활용하여 발전·수송용 연료, 화학제품 등을 생산해 국가 온실가스 감축에 기여하는 연구가 목표다. 현재 이산화탄소를 이용하여 포름산, 생분해 고분자, 플라스틱을 생산하는 연구를 진행 중이다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: " helvetica="" neue";"="">짧은 시간이지만 사업단은 이산화탄소로부터 포름산을 제조하는 촉매 소재와 공정 개발에 성공해 기업에 기술이전했다. 이산화탄소 등으로 포름산을 제조한 세계 첫 공정이다. 포름산은 개미나 벌 등 체내에 있는 지방산의 한 종류로 각종 유기 약품의 원료나 가죽의 무두질에 쓰인다. 포름산은 우리나라에서 생산이 어려워 대부분 수입하는 실정이다. 연료전지, 소형항공기 구동의 연료로 사용 가능성이 확대되고 있어 향후 수요가 더 늘 것으로 예상한다. <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" helvetica="" neue";"=""> <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" helvetica="" neue";"=""> 환경친화적이고 재생가능한 미래형 에너지로의 전환은 우리나라의 국가차원의 과제일 뿐만 아니라 전세계적 아젠다이기도 하다. 청정신기술연구소는 에너지 전환의 중요성을 인지하고 오래전부터 수소에너지, 차세대 이차전지 등 에너지 전환에 필요한 미래원천기술 개발에 힘쏟아왔다. 연구소는 ▲수소·연료전지연구단 ▲에너지소재연구단 ▲에너지저장연구단으로 구성돼 수소 생산, 수소 저장, 수소 활용 등 수소 전주기 기술을 모두 아우르고 있을 뿐만 아니라 전기차, 대용량 에너지저장장치(ESS)에 활용될 수 있는 차세대 이차전지도 개발하고 있어 에너지 전환에 필요한 핵심기술의 개발을 주도적으로 수행하고 있다. 수소 전주기 기술과 이차전지 기술을 하나의 조직에서 유기적/융합적으로 연구·개발하는 곳은 국내에서 KIST가 유일하다. <span style="font-family: " helvetica="" neue";="" font-size:="" 14px;"="">1987년 설립, 수소 경제 주도한다 '수소‧연료전지연구단' <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">'수소‧연료전지연구단'은 수소 경제의 핵심인 전주기 수소 분야의 원천기술을 집중·연구한다. 말 그대로 수소를 생산하고 화학적으로 저장·운송하고 이를 연료로 이용해 전기에너지를 발생하는 수소연료전지까지 전주기 수소 기술을 연구·개발한다. 연구단에는 21명의 연구원이 소속돼있다. 지구 온난화가 크게 이슈되기 전인 1987년 5월 설립돼 촉매, 고분자막 등 수소·연료전지의 핵심 소재뿐만 아니라 막-전극접합체(MEA), 셀스택, 반응기 등의 고성능 부품을 연구개발하고 있다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">연구단 주요 미션은 그린수소생산(수전해), 화학적 수소 저장, 수소활용(연료전지)분야다. '그린수소생산(수전해)'분야에서는 다양한 수전해 기술 중 부하변동특성이 뛰어난 PEM수전해에 집중하고 있다. 특히 수전해의 저가격/고성능화를 위해 고내구성 타이타늄 단원자 촉매, 나노 3차원 전극 등 다양한 귀금속 저감기술을 연구하고 있으며 안전성 증대를 위한 수소 차단 소재 등도 개발한다. 이와 함께 강한 염기 조건에서도 안정성을 유지하는 신규 고분자 재료를 합성해 기존 알카라인 수전해의 단점을 완전히 해결하여 대량의 수소를 안전하게 생산할 수 있는 수전해 기술 등 차세대 수전해 기술도 개발하고 있다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">'화학적 수소저장'기술의 경우, 화학반응을 통해 다양한 유·무기화합물 내 수소를 저장하고 필요시 이들 화합물에 저장된 수소를 재방출하기 위한 고효율 촉매와 반응기 모듈을 개발하고 있다. 최근에는 액상유기수소운반체(LOHC) 및 암모니아(NH3)를 이용한 수소저장/방출 기술개발에 집중하고 있다. 연구 관계자는 "대용량의 CO2-free 수소를 안전하게 장거리 운송할 수 있는 유망기술 중 하나인 화학적 수소저장에 대한 핵심기술 확보하고, 이를 기반으로 상용화를 조기 추진하기 위해 노력하고 있다"고 말했다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">'연료전지'기술은 수소를 연료로 전기를 발생하여 활용하는 수소활용 기술이다. 수소·연료전지연구단은 수소차 등 모비리티용으로 주로 개발되고 있는 PEM연료전지에 집중하고 있으며, 특히 고가의 백금 촉매를 대체하여 가격을 낮추는 연구와 고분자 전해질막 등 소재개발 연구를 진행 중이다. 연구진에 따르면 현재 전해질막으로 사용되는 나피온(Nafion)과 같은 불소 고분자는 생산이 어렵고 제조 단계도 복잡하며 친환경적이지 못기 때문에 이를 대체하기 위해 저가 고성능의 전해질 소재를 합성하는 연구를 지속하고 있다고 한다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">한종희 소장은 "이러한 연구역량을 기반으로 수전해와 연료전지 교차 운전이 가능한 일체형 연료전지 고성능화 기술 (고투과성 복합형 전극), 전기화학적 암모니아 합성 기술 (자연계 질소고정 효소를 모사한 신규 촉매) 등 다양한 미래기술로 연구 범위를 확대해 나가고 있다"고 말했다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="margin-bottom: 2px; font-stretch: normal; font-size: 14px; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">친환경 신재생에너지 효율 향상 '에너지소재연구단' <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">KIST 에너지소재연구단은 수소 및 이차전지의 차세대 소재를 개발하는 연구를 수행하고 있다. 주로 세라믹과 금속 소재에 집중하여 연구를 진행하고 있는데, 세라믹 소재를 기반으로 한 고체산화물 연료전지와 수전해 그리고 차세대 이차전지로 주목을 받고있는 전고체전지 관련 소재 및 소자 관련 기술을 개발하고 있다. <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> 고체산화물 기반의 연료전지와 수전해는 연료전지와 수전해 기술 중에 가장 효율이 높은 차세대 기술로 알려져 있다. 연구단은 주로 산소이온 또는 프로톤 전도성 세라믹을 이용한 연료전지와 수전해 기술개발에 집중하여 차세대 연료전지 및 수전해의 원천기술 확보에 노력하고 있다. 모든 구성요소가 고체로 이루어져서 화재위험이 근본적으로 없는 전고체전지의 소재도 개발하고 있는데, 연구단은 주로 이온전도도가 높고 안정성도 높은 전해질 소재 개발에 집중하고 있고, 전고체전지의 전극과 셀 등을 개발하고 있는 에너지저장연구단과 긴밀하게 공동연구를 진행하고 있다. <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" helvetica="" neue";"=""> <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: " helvetica="" neue";"="">연구단에서는 금속기반 소재에 대한 연구도 수행하고 있는데, 주로 수소를 금속수소화물로 저장해 기존 기체 압축방식 저장시스템 대비 수소의 폭발 위험성을 크게 낮춘 고체수소저장소재 연구를 활발하게 진행하고 있다. 최근에는 산업자원부의 지원으로 ㈜일진복합소재, ㈜한온시스템, ㈜EG, ㈜현대자동차, 한국에너지기술연구원 및 전북대와 함께 금속수소화물 소재를 이용한 고체수소저장시스템을 개발했다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">개발된 금속수소화물 소재는 수소부피저장밀도에 있어 향후 버스, 트럭, 열차 및 선박과 같은 대용 운송장비와 발전용 연료전지, 에너지저장시스템 및 수소충전소와 같은 정치형 수소저장 용도로도 활용이 가능한 소재다. 현재 ㈜현대자동차에서 제공한 자동차용 수소연료전지와 연계하여 개발된 고체수소저장시스템에 대한 성능 시험을 진행하고 있다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p3" align="justify" style="margin-bottom: 2px; font-stretch: normal; font-size: 14px; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">친환경/고효율 에너지 저장·변화 우리에게 맡겨라 '에너지저장연구단' <p class="p4" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">'에너지저장연구단'은 전기화학 응용기술을 기반으로, 기후변화대응 및 에너지 효율화를 이룰 수 있는 친환경/고효율 에너지 저장과 변환 기술개발을 수행하고 있다. 연구진에 따르면 상용화된 이차전지 '리튬이온전지'는 우수한 성능으로 다양하게 활용되지만, 원재료인 리튬 및 코발트 등 수급이 어렵고 너무 덥거나 추우면 성능이 급격히 나빠지기 때문에 리튬을 대체할 이차전지의 개발은 미래형 에너지전환에 있어서 매우 중요한 기술 중 하나이다. 연구단은 안전하고, 경제적이며, 대용량화가 가능한 차세대 이차전지 및 에너지 저장장치의 소재 및 셀 기술개발에 역량을 집중하고 있다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">연구단은 리튬을 저자의 나트륨으로 대체하여 경제성을 확보할 수 있는 나트륨전지, 1가인 리튬을 다가금속이온으로 대체하여 고에너지밀도를 가질 수 있는 다가이온전지, 그리고 앞서 설명한 구성요소가 고체이기 때문에 화재의 염려가 없은 전고체전지 등의 소재 및 셀 관련 기술 개발을 수행하고 있다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <p class="p1" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;"="">연구단의 소속연구원들은 최근 많은 성과를 발표하였는데, 이중 소금, 즉 염화나트륨을 특별한 전기화학적 공정을 통해 전극 소재에 적합한 구조로 만들어 이차전지의 전극으로 사용할 수 있는 가능성을 보인 바 있다. <p class="p2" align="justify" style="font-stretch: normal; line-height: 1.8;" helvetica="" neue";="" orphans:="" 2;="" widows:="" text-decoration-thickness:="" initial;="" text-align:="" justify;="" min-height:="" 14px;"=""> <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: 나눔고딕코딩, NanumGothicCoding, sans-serif; font-size: 14pt;" helvetica="" neue";"="">또한 연구단은 최근 리튬금속전지를 이차전지로 만드는 기술을 개발하여, 리튬이온전지의 에너지 밀도를 2배 이상 높이면서 1200회 충·방전에도 80% 이상 성능이 유지되는 리튬금속-이온전지를 개발하는데 성공한 바 있다. 연구진에 따르면 이러한 차세대 기술은 전기차, 대용량저장치 등에 응용되어 우리나라 온실가스 배출저감 및 산업 고도화에 기여할 수 있을 것이라고 예상했다. <span class="s1" style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-stretch: normal; line-height: normal; font-family: " helvetica="" neue";"="">

[인터뷰]김강건 박사 외 5인&방역로봇 '대한민국 에이드봇’ UV 소독 및 소독약 분사 둘 다 가능 첫 로봇 "코로나19 방역, 연구자로서 할 수 있는 최선 다할 것" 코로나바이러스 감염증-19가 무서운 기세로 퍼지고 있습니다. 추운 겨울철이 되면서 실내활동이 잦아지며 실내 방역도 중요해졌는데요! 꼼꼼하면서 비대면으로 방역을 도울 새로운 로봇 기술이 개발됐습니다. KIST 방역 로봇 '대한민국 에이드봇'입니다. 소독기능과 자율주행, 방역목표 자동 인식 등 재주 만점 '에이드봇'을 만나봤습니다~ ('대한민국 에이드봇'을 의인화한 가상 인터뷰입니다.) <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-a848dee3-b194-4794-abd6-bd57ef53cb65" style="border: 0px; line-height: 1.8;" \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" text-align:="" justify;"="" align="justify">Q. 안녕하세요 에이드봇! 자기소개를 부탁해요! A. "안녕하세요! 저는 방역 로봇 '대한민국 에이드봇'입니다~ 2020년 KIST 박사님들을 통해 개발됐어요. 방역과 자율주행이 특기랍니다! 만나서 반가워요." Q. '대한민국 에이드봇' 이름도 너무 귀여워요. 어떤 의미를 갖고 있나요? A. "'AI Disinfection Robot'의 약자로 인공지능 방역 로봇 정도가 될 수 있겠네요. 저를 개발하신 박사님들이 2주에 1번씩 꼭 모이셔서 회의를 하시는데 그때 여러 이름이 나왔대요~ 인공지능 방역이라는 약자에서 나온 이름이기도 하지만 '돕다=에이드(aid)'라는 뜻도 있어 다양한 의미를 함축시킨 이름이라고 보시면 좋겠어요~" Q. 에이드봇은 어떤 이유를 계기로 태어났나요? A. "요즘 코로나19로 건물 내 방역이 중요해졌다 들었어요. 최대한 비접촉 비대면이 중요하지만 방역 인원만큼은 바이러스가 있을지도 모르는 현장에 직접 나가 소독을 해야 하죠. 저는 그런 분들을 돕기 위해 태어났습니다. 자율주행하면서 방역목표를 인식해 UV로 소독하고 주변에 소독약을 분사하면서 바이러스와 세균을 제거할 수 있습니다. 눈처럼 생긴 곳에서 소독약이 분사되고요, 몸통과 하단부에 설치된 UV램프로 바닥과 벽면을 소독해요. 2가지 기능을 동시에 가진 로봇은 제가 '세계최초'랍니다~" Q. 두 가지 기능을 하나로 합치면서 개별 구매 단점을 해결한 거네요! 대단해요! 자율주행 기능도 신기해요. 어떻게 그렇게 똑똑하게 움직일 수 있는 거죠? A. "AI(인공지능) 기능이 탑재돼있기 때문입니다. AI기술을 이용해 자율주행과 방역목표물을 자동 인식하고 있어요. 사람의 손이 더 많이 닿는 손잡이나 소파 의자 등을 인식해 더 꼼꼼하게 소독약을 분사할 수도 있죠. 자율주행하면서 3차원 지도를 생성하는데 이 지도는 더 안전한 운행을 돕는답니다~ 잘 아시겠지만, KIST는 오랜 시간 로봇 관련 연구를 해왔어요. 그 연구를 바탕으로 제가 단시간 내에 만들어질 수 있었대요!" Q. UV 소독은 사람이 직접 쐬면 안 좋다고 들었어요. UV 소독은 어떻게 하나요? A. "모든 사람이 퇴근한 밤에 할 수 있어요! 3차원 지도를 만들어두었기 때문에 아무도 없는 밤에도 안전하게 운행하며 꼼꼼한 방역이 가능해요!" Q. 우리 일상생활에서도 빨리 만나보고 싶어요. 언제쯤 만나볼 수 있을까요? A. "KIST 연구원 내부 방역 로봇으로 역할을 먼저 하게 될 것 같아요. 박사님들께서 저를 상용화하기 위해 계속 연구를 하고 계세요~ 상용화에 필요한 추가 연구개발을 진행 중이시니 이른 시일 내에 만날 수 있지 않을까요? 저도 여러분을 빨리 만나고 싶어요." <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-dd416408-1881-4030-b627-5151e6c07d56" style="border: 0px; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" text-align:="" justify;"="" align="justify"> "렌탈 방식으로 방역로봇 대중화 "연구자로서 코로나19 방역 최선 다할 것" 이번엔 대한민국 에이드봇을 직접 만들고 디자인한 부모님! KIST 박사님들을 소개할게요! 인터뷰에 응해주신 김강건, 김순겸, 김준식, 최종석 박사님이십니다. 김강건 박사님은 프로젝트 연구책임자로 총괄 및 방역목표물 인식 연구를 맡고 계세요. 김순겸 박사님과 김준식 박사님은 일반주행과 자율주행 등 소프트웨어 개발을 맡아주셨고, (참석은 못하셨지만)이우섭 박사님은 로봇의 설계를, 곽소나 박사님은 에이드봇의 디자인을 담당하셨어요. 그리고 이 프로젝트를 제안하시고 기술 자문을 해주시는 분은 최종석 박사님이십니다. 보통 연구 프로젝트는 실무역할을 하는 선·책임 1~2명과 학생연구원, 박사후과정 등 연구자들이 다수 모이는 형태로 조직이 이뤄져요. 반면 이번 연구멤버는 각 기술을 대표하는 선·책임 이 다수 모인 특이한 구조를 하고 있습니다. 연구자 인터뷰를 통해 자세한 이야기 들어볼게요~ Q. 각기 다른 연구팀의 연구자들이 모이기란 쉬운 일이 아닐 텐데요. 어떤 계기로 의기투합을 하게 되신 건가요? A. (최종석 박사)"KIST에는 로봇 관련 조직을 크게 2개(지능로봇/헬스케어 로봇)로 나눌 수 있습니다. 하지만 각 연구조직 간 융합은 쉽지 않았습니다. 두 연구조직이 가진 소프트웨어와 하드웨어 플랫폼이 많으니 기술융합을 해보자는 뜻에서 2019년 모이게 됐습니다. 그러는 사이 코로나19가 유행하면서 방역 로봇 개발을 시급 과제로 추진하게 되었습니다. 국가 사회적 주요 이슈이자 로봇 연구자들이 역할을 할 수 있는 실질적인 사례라고 생각합니다. 특히 지금까지 개발된 국내 로봇들은 공학적 접근이 많았어요. 이번에는 디자인+공학접근을 함께하려고 많이 노력했습니다. 디자인은 곽소나 박사가 많이 애써줬어요. 그 외에 많은 연구자가 노력해준 덕에 디자인과 공학적 결합이 가능했던 것 같습니다." Q. 에이드봇의 핵심기술은 무엇인가요? A. (김준식 박사)"핵심기술은 자율주행과 최적의 상태로 소독을 하도록 돕는 기술이죠. 에이드봇은 이동하며 스스로 3D 지도를 만들면서 어디를 어떻게 소독해왔는지 파악할 수 있습니다. 특히 선택적 집중 방역을 위해 손잡이나 버튼 등 사람의 손이 자주 닿는 부분을 로봇이 자동으로 인식해 집중 방역하는 기술이 핵심이라고 볼 수 있습니다." Q. 연구개발 하며 가장 힘들었던 점은 없었나요. A. (김강건 박사)"기술개발과 디자인을 함께 신경 쓰다 보니 어려운 점이 조금 있었습니다. 디자인은 이상적인데 실제 로봇설계를 하다 보면 한계가 있었거든요. 자주 만나 이야기하면서 어려운 부분들을 잘 풀어나갈 수 있었던 것 같아요. 빡빡한 일정도 조금 힘들었네요. 코로나19가 빠르게 퍼지다 보니 4개월 만에 1차 버전을 개발했습니다. 물론 KIST가 보유한 로봇 기술 덕에 가능했습니다. 이후로 수정사항 등을 꾸준히 개선 중이고요, 여러 연구자의 도움과 협력으로 현재의 2차 버전이 잘 개발됐다고 보입니다. 코로나가 심각해지는 상황인 만큼 빨리 실증할 수 있도록 추가 연구개발과 충분한 검증을 추진할 계획입니다. Q. 충전 시간과 사용 시간이 궁금합니다. A. (김강건 박사)"UV와 소독약 분사 기능 중 어느 것을 사용하느냐에 따라 사용시간이 달라지는데요, UV 램프의 경우 3~4시간 연속 조사가 가능합니다. 방 하나를 소독하는데 30~40분 정도 걸리니 6개 이상의 방을 살균할 수 있겠네요. 소독약은 사용시간보다 소독약 탱크 용량 제한이 있어 이 부분을 업그레이드해 장시간 사용토록 개선해나갈 생각입니다." (김순겸 박사)"소독약 탱크뿐 아니라 펌프나 노즐 개선을 통해 넓게 분사하면서 적은 양으로 넓은 공간을 소독할 수 있도록 최적화해 나갈 예정입니다." Q. 사람을 보면 작동을 멈췄다가 다시 움직이더라고요? A. (김강건 박사)"딥러닝 기술 덕분이죠. 딥러닝 기술은 사람과 물체를 95% 이상 식별 가능하다고 알려져 있습니다. 하지만 이는 컴퓨터에서 영상을 분석하는 것에 해당합니다. 로봇처럼 제한된 하드웨어와 움직이는 카메라를 통해서는 한계가 있지만 그간의 연구개발 성과들을 융합해 로봇이 스스로 사물과 사람을 구분하고 인식하도록 했습니다."？？ Q. KIST 하면 영어교사 로봇 잉키나 휴머노이드 로봇 마루·아라 등이 기억이 납니다. 오랜만에 로봇을 선보이게 된 이유는 무엇인가요? A. (최종석 박사)"KIST 연구인력들은 많은 연구결과물을 만들어왔습니다. 그러다 4~5년 전부터 AI나 가상현실 접목 인터페이스 등 로봇 핵심요소기술개발에 집중하면서 하드웨어적인 로봇 기술을 선보이지는 못했죠. 그러던 와중 로봇을 연구하는 좋은 팀들의 역량을 모아야 한다는데 현 원장님과 연구자들의 의견이 모였고, 필요에 따라 단기간에 로봇을 제작할 수 있도록 베이스 플랫폼 개발을 시작했습니다. 그 베이스가 있었기에 방역 로봇도 빠르게 개발할 수 있었던 것이죠. 그 베이스를 기반으로 여러 로봇을 개발하고자 합니다. '대한민국'이란 이름을 달고요. 필요에 따라 기술을 확장해나가겠습니다." Q. 에이드봇을 공공시설이나 내 집 앞에서 빨리 만나볼 수 있길 기대해봅니다. 에이드봇, 어떻게 사용되길 바라시나요. A. (김강건 박사)"에이드봇을 소비자가 직접 구입하기보다 서빙로봇처럼 렌탈하는 형식이 좋다고 생각해요. 인력의 안전과 건강을 생각해 사용하려는 분들이 많지 않을까 싶습니다. 우리 팀 중 한 분이 이런 말씀을 하시더라고요. 우리는 직접 방역을 하거나 치료, 병상 간호 등을 하지는 못하지만, 연구자로서 우리가 할 수 있는 일을 최선을 다해보자고. 그분 말처럼 무거운 책임감과 사명감으로 열심히 연구 중입니다. 개발된 로봇들이 K-방역에서 중요한 역할을 할 수 있도록 기술이전과 추가 연구개발을 열심히 하겠습니다." <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-center " id="SE-ac93da93-c35d-4e14-b86e-86ecaa614494" style="text-align: justify; border: 0px; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"="" align="justify">

[인터뷰] 변지혜·홍석원 물자원순환연구센터 박사 <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align- " id="SE-eab31928-8640-4ada-910c-942526e34f6f" style="text-align: justify; border: 0px; line-height: 1.8;" \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"="" align="justify">수처리 분리막+광촉매 기술로 1시간 내 분리막 표면 미생물 오염 세척 <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align- " id="SE-1163a8a2-192e-44b6-9711-2a2979d192ec" style="text-align: justify; border: 0px; line-height: 1.8;" \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"="" align="justify">"발암물질 등 폐기물 발생없는 친환경 수처리 공정 활용 기대" 수처리 연구자와 광촉매 연구자가 의기투합해 햇빛만으로 세척 가능한 분리막을 개발하는데 성공했다. 일주일 사용으로 미생물이 쌓이고 성능이 떨어져 청소하기 바빴던 수처리 분리막을 친환경적이고 스마트하게 관리할 수 있을 것으로 기대된다. 연구를 주도한 것은 KIST 물자원순환연구센터의 변지혜 박사와 홍석원 센터장팀이다. 홍 센터장은 "소재합성 등 광촉매를 하던 변 박사와 기존 기술들을 융합하면 통해 재밌는 결과가 나올 것 같아 연구를 시작했다"며 "국내뿐 아니라 식수 오염 등으로 고통받는 개발도상국 등에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다. [10분 만에 깨끗~수처리연구 20년, 하수처리장 관계자 목소리 듣다] <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align- " id="SE-1163a8a2-192e-44b6-9711-2a2979d192ec" style="text-align: justify; border: 0px; line-height: 1.8;" \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"="" align="justify"> 홍 센터장에 따르면 2000년대 전만 해도 분리막은 고가제품으로 분리돼 수처리 사용이 어려웠다. 그러다 수질규제가 강화되면서 오염물질을 효과적으로 걸러주는 수처리 분리막의 필요성이 커졌다. 수요와 공급이 맞춰지며 단가가 내려갔고 지금은 해수 담수화, 물 재이용, 하수 처리, 반도체 사업장의 초순수 공정 등에 분리막기술이 활용되고 있다. 하지만 장시간 이용하면 표면에 미생물이 자라고 무기물질이 붙는 등 막 오염 현상이 일어난다. 수처리 관련 연구만 20년 넘게 해온 베테랑 홍 센터장은 하수처리장 등을 돌아다니며 수처리 분리막 때문에 고생하는 현장의 여러 이야기를 들었다. 그에 따르면 현재 수처리 분리막 세척 기술은 일주일에 한 번 정도 6시간 이상 화학약품을 이용해 관리한다. 하지만 홍 박사는 "분리막이 약품에 의해 손상되기도 한다. 특히 황산이나 염소계열 등으로 씻으면 발암물질 등 독성을 가진 폐기물도 배출돼 개선이 필요했다"고 설명했다. 변 박사와 홍 센터장은 광촉매를 이용해 스스로 세척하는 분리막을 개발하자는데 의견을 모았다. 광촉매는 빛을 흡수하고 주변의 산소 분자를 활성화해 활성산소종을 발생시켜 살균 효과 및 오염물의 분해능이 뛰어나다고 알려져있다. 공기청정기 등에도 활용되는 기술이다. 특히 연구팀은 태양광 중 가시광선에 반응하는 수처리 분리막 개발에 힘썼다. 태양광은 자외선/적외선/가시광선으로 나뉘는데 광촉매는 비율이 가장 적은 자외선에 가장 활발히 움직였기 때문이다. 연구팀은 가장 많은 비율을 차지하는 가시광선에서 광촉매가 활발하게 반응하도록 만들어 세척능력을 극대화시켰다. 여기에 연구개발한 광촉매를 수처리 분리막 표면에 단단하게 고정했다. <img src="/_attach/kist/old/img/5/editor-img467006857.png" title="2021013015393008_0.png" alt="" style="caret-color: rgb(60, 63, 69); font-style: inherit; font-variant-caps: inherit; white-space: pre-wrap; color: rgb(60, 63, 69); font-family: se-nanumgothic, " \b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;"=""> <span style="font-size: 16px; font-style: inherit; font-variant-caps: inherit; caret-color: rgb(60, 63, 69); color: rgb(60, 63, 69); font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" white-space:="" pre-wrap;"=""> 연구팀에 따르면 표면처리를 거친 분리막을 가시광선에 노출한 결과, 표면 오염물질을 완전하게 분해해 손쉽게 분리막을 세척할 수 있었다. 10분가량 빛을 쐰 것만으로 재활용 가능한 수준으로 세척됐으며, 최대 1시간 만에 분리막 표면에 쌓인 고농도 대장균 및 황색포도상구균 같은 박테리아와 박테리오파지 등의 바이러스를 99.9% 제거하는데도 성공했다. 개발된 분리막은 미생물뿐만 아니라 염료 등의 유기 오염물질과 중금속까지 처리 가능했다. 10회 이상 반복 테스트에도 성능이 유지되는 장점을 나타냈다. 가시광선은 형광등에서도 나온다. 우리나라처럼 흐린 날이 많은 경우 햇빛 대신 형광등을 쐬기만 해도 살균할 수 있다. 변 박사에 따르면 이번 연구의 핵심은 화학적 처리를 통해 수처리 분리막 표면에 광촉매를 고정한 것이다. 변 박사는 "기존연구들은 수처리 분리막에 광촉매를 단단히 고정하기 어려워 풀처럼 만들어 발랐다. 장시간 사용에 광촉매들이 떨어져 나가 기공을 막아 성능 저하되거나 떨어져 나간 광촉매를 다시 걸러야 하는 번거로움이 있었다"며 "우리는 화학적인 결합으로 기공을 막지 않으면서 벗겨지지 않도록 특성을 부여해 공정과정을 한 단계 줄였다"고 설명했다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align- " id="SE-ba194b86-cd51-4925-95d2-a45f95fbe9c9" style="border: 0px; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.8;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align- " id="SE-ba194b86-cd51-4925-95d2-a45f95fbe9c9" style="text-align: justify; border: 0px; line-height: 1.8;" \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"="" align="justify">[찢고 터졌던 분리막, 시행착오와 노하우로 성공하다] "광촉매 기초연구만 하다 처음으로 상용화에 가까운 연구를 하게됐습니다. 앞으로 우리 기술이 손쉽게 수처리 분리막 재사용 공정이나 소재를 구현할 수 있도록 방향성을 갖고 연구하겠습니다"(변지혜 박사) 광촉매 기초연구에 매진 해온 변 박사는 이번 기회를 통해 처음으로 분리막에 본인 연구 분야를 접목했다. KIST에 들어온 지 얼마 안된 변 박사가 상용화에 가까운 연구를 한 것은 이번이 처음이다. 고농도 미생물 용액을 만들어 분리막 성능 테스트를 하면서 정말 많은 분리막을 찢고 터뜨렸지만 수많은 시행착오와 노하우를 바탕으로 실험과정을 최적화했다. 폐수보다 농도가 짙은 미생물을 거른 후에도 햇빛에서 분리막을 깨끗하게 자가세척할 수 있었다. 해당 기술은 적은 에너지로도 오염을 제거할 수 있어 우리나라뿐 아니라 물 위생관리가 어려운 개발도상국 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 홍 센터장은 "실용화를 위해서는 대면적 분리막의 성능 최적화를 위한 후속 연구와 스케일업 등이 필요하다"면서 "현장에서 실제 사용될 수 있도록 현장 폐수를 이용해 분리막 소재의 내구성과 장기 성능을 확인할 계획"이라고 말했다. 이어 그는 "미생물을 다루는 실험은 누가 분석하느냐에 따라 오차가 크다. 꼼꼼하면서도 분석에 오랜시간이 걸리는데도 불구하고 학생연구원들이 열심히해줘 좋은 성과를 낼 수 있었다"고 동료연구자들에게 감사의 말을 전했다. 홍 박사팀은 앞으로 물과 관련된 다양한 연구를 추진할 계획이다. "물은 생명의 근원이라 말합니다. 많은 연구자가 인간의 수명을 늘린 기술 중 하나로 상하수도시스템을 꼽은 것도 그와 같은 이유겠죠. 물은 계속 순환을 합니다. 이런 시스템이 붕괴하면 가뭄, 집중호우 등이 나타나요. 물을 깨끗하게 하는 기술도 중요하지만, 기후변화와 맞물린 물순환연구에 대한 진지한 고민이 필요한 때입니다. KIST 물자원순환연구센터에서도 최선을 다해 연구하겠습니다." <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align- " id="SE-ba194b86-cd51-4925-95d2-a45f95fbe9c9" style="text-align: justify; border: 0px; line-height: 1.8;" \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"="" align="justify"> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align- " id="SE-f5b35f42-a7a8-4dc9-977c-208df19619e3" style="text-align: justify; border: 0px; line-height: 1.8;" \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"="" align="justify">

[인터뷰] 유용상 KIST 박사·이승열 경북대 교수 경고알림 유리부터 수소저장용 창고 수소센서 등 활용 기대 "연구는 즐거워, 시간 쪼개서라도 해야죠" "야누스 유리 개발 계기요? 학문적 호기심으로 후배와 순수하게 시작한 연구였죠. 연구비는 없었지만 정말 재밌었어요. 세계 처음으로 서로 다른 정보를 유리 양면에 제공하는 기술까지 개발할 수 있어 의미가 크고요. 상용화될 수 있는 방향을 고민 중이에요. 재밌고 엉뚱한 아이디어를 늘 기다리고 있습니다.(웃음)"(유용상 KIST 센서시스템연구센터 박사) "하나의 기판 안에 두 가지의 다른 현상을 만들어내는 이론을 처음 구축한 사례입니다. 국내 디스플레이 기술은 잘 구현돼 있거든요. 야누스 유리 원리를 접목하면 다양하게 구현 가능할 것으로 봅니다."(이승열 경북대 교수) 국내 연구진이 투명 유리지만 앞뒤 다른 색을 만들 수 있으면서 글씨까지 새길 수 있는 '광학야누스 유리'를 개발하고 원리를 규명했다. 주인공은 유용상 KIST 박사와 이승열 경북대 교수다. 최근 공동연구를 시작한 두 연구자는 죽이 척척 맞는다. 연구비가 없어도 흥미가 있다면 파고든다. 이번 과제도 그랬다. 타 과제에서 발견된 광학현상을 규명하느라 연구비는 '제로'였지만 "재밌는 현상을 발견했기 때문에 해보자"고 의기투합했다. 유 박사는 제일 잘하는 실험을, 이 교수는 특기인 이론분석을 맡았다. 그 결과 세계 첫 양면 반전형 정보를 제공하는 유리창 기술을 개발했다. 이 유리는 특정 액체나 기체 등 외부환경에 따라 색상을 변화하거나 새겨진 글씨를 보이게 할 수 있다. 수소저장용 유리 창고나 수소 센서 등으로 사용이 기대된다. 디스플레이 기술과 접목하면 날씨나 건물 정보를 제공하는 창으로도 쓸 수 있을 것으로 보인다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align- " id="SE-d4896281-8212-4c9e-be15-77bd30fa6209" style="text-align: justify; border: 0px; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"="" align="justify"> [계획에 없던 연구, 우연한 발견으로 더 좋은 성과] 연구를 주도한 유 박사는 BT, NT, IT 등 다양한 연구를 즐기는 융합연구가다. 미세먼지부터 수중 속 나노 독성입자를 제거할 수 있는 원천기술을 개발하면서도 바이오에 관심이 많아 생명현상을 모사하는 연구도 진행 중이다. 이런 연구가 가능한 것은 머리카락의 1/1000 두께인 30㎚(나노미터) 수준의 초박막 금속- 유전체-금속 구조의 수직배열 전극구조를 연구하기 때문이다. 그는 "이 구조를 활용하면 미립자를 잡아 색을 바뀌게 유도할 수도 미세먼지를 잡을 수도, 디스플레이로 개발할 수도 있다"면서 다양한 연구가 가능한 이유를 설명했다. 광학야누스 유리도 마찬가지다. 그는 같은 구조를 사용하되 이번엔 상부 금속층과 하부 금속층을 구성하는 나노층의 구성비를 다르게 제작해 유리 양면색상이 다르게 보이는 '광학야누스 효과'를 구현했다. 뿐만 아니라 유리에 이미지를 새긴 후 가스나 각종 용액 등 유체가 금속층 사이로 침투할 수 있게 해 단면에 이미지를 나타내는데도 성공했다. 해당 기술은 고비용의 장비 없이 단순한 증착 공정을 통해 나노구조로 만들 수 있어 제작 단가를 줄일 수 있다. 또 색이 바래는 기존의 컬러유리와 달리 염료 없이 세상에 존재하는 다양한 색을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 사실 이번 연구는 계획에 없었다. 일부러 광학야누스 유리를 만들기 위해 시작한 연구가 아니었다는 말이다. 우연한 시도에서 광학야누스 유리가 만들어졌고 오히려 그 과정을 규명하느라 애를 먹었다. 유 박사는 "이 교수와 지난해부터 금속-유전체-금속 구조의 광학 센서 공동연구를 진행했다. 논문이 거의 마무리되던 시점에 계획에도 없던 보조 논문 한 편 써보자며 유리 위에 올려 만드는 투명한 광학센서 개발을 작게 시작했다"며 "투명함을 유지하기 위해 최대한 필름을 얇게 올리는 과정이 필요했는데 우연히 앞 뒷면이 서로 다른 색을 띠는 유리를 개발했다"고 당시를 회상했다. 이런 현상을 처음 본 유 박사는 '유리에 이미지까지 넣어보면 재밌겠다'고 생각했다. 그런데 실험을 하던 학생이 연구하다 말고 급하게 뛰쳐나왔다. 양면에서 보이리라 생각했던 의도와는 달리 이미지 역시 한쪽에서만 구현된다는 것이었다. 새로운 발견과 규명의 연속으로 연구 규모가 커졌다. 서울에 있는 유용상 박사와 대구에 있는 이승열 교수는 2018년부터 매주 온라인 회의를 통해 연구를 구체화해나갔다. 그렇게 앞뒤 서로 다른 이미지를 보일 수 있는 세계 첫 원천기술을 세상에 처음 선보이게 됐다. 이승열 교수는 "앞 논문을 보조하려고 했는데 새롭고 재밌는 현상으로 더 좋은 연구성과를 내게 됐다"면서 "순수 학문적 호기심과 협력으로 시간을 쪼개 만든 성과라 더 의미가 크다"고 말했다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align- " id="SE-f3d2c9f4-38cd-4fba-bb32-f6e77dd4b21a" style="text-align: justify; border: 0px; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"="" align="justify"> 연구팀은 광학야누스 유리가 다양하게 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 유 박사는 "수소 등은 새면 폭발 위험성이 있어 빠르게 알려주는 것이 중요하다. 수소가 닿으면 위험하다고 글씨를 표시해주는 등 저장용 유리창고에 쓸 수 있고 이 외 수소센서로도 이용해 현장의 안정성을 강화할 수 있을 것"이라며 "심미적인 부분에서는 보이는 각도에 따라 색이 바뀌는 카멜레온 같은 건물을 만들 수 있다"고 설명했다. 이승열 교수도 "이 기술을 액정 디스플레이와 접목한다면 밖에서는 보이지 않지만 건물 내 사람들에게 대형 스크린 없이 건물 전면을 활용해 정보를 제공하는 디스플레이로 사용을 할 수도 있을 것"이라고 덧붙였다. 이번 성과를 계기로 두 연구자는 광학야누스 유리를 상용화하기 위한 추가연구도 진행할 계획이다. 유 박사는 "장점도 있지만 유리의 강도나 필요한 소재의 저가화 등 추가적인 연구가 필요하다"며 "우리 연구를 상용화할 수 있는 엉뚱한 아이디어를 기업과 많이 논의해보겠다"며 상용화 의지를 강하게 피력했다. 앞으로 두 연구자는 상용화와 함께 좋은 아이디어만 있으면 연구비와 관계없이 다양한 도전을 하고 싶다. 실제로 유 박사는 연구비 없이 개인적으로 차세대 바이오, 전기센서, 광학필름 등 다양한 연구를 진행 중이다. KIST 연구자로, 또 대학교수가 된 지 4년째가 된 두 사람은 "예전보다 담당하는 과제도 역할도 많아졌지만 여전히 재밌는 연구라면 시간을 쪼개서라도 하고 싶다"며 다양한 연구활동을 예고했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원을 받아 KIST 주요사업으로 수행됐다. 연구 결과는 광학 분야의 권위지 'Light: Science and Applications'에 게재됐다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align- " id="SE-e281f897-71d5-4b9e-a965-7f965dbe1c6c" style="text-align: justify; border: 0px; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-stretch:="" inherit;="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-wrap:="" break-word;="" word-break:="" overflow-wrap:="" white-space:="" pre-wrap;="" caret-color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" color:="" 69);"="" align="justify">