[과학] 2021년 출연연 연구성과 436건… 탄소중립·환경 성과 최다

NST 출연연 R&D 리뷰 '기술 패권의 시대, 지금 우리 출연연은'
탄소중립·환경 분야 태양전지·핵융합에너지·미세먼지 등 127건
코로나19 성과 10건… 신소재 마스크·다중 PCR 기술 등 결실도

2021년 출연연은 어떤 시간을 보냈을까? 전 국민이 코로나19로 울고 웃으며 바이러스와 싸우는 사이 출연연 연구자들은 연구 현장에서 더 나은 국민의 삶을 위해 분투했다. 그렇게 2021년 출연연 연구실에서 완성된 연구성과는 모두 436건. 대개 수년간 진행했던 성과가 비로소 빛을 발휘한 것으로 코로나19를 비롯해 탄소중립과 환경, 국민생활건강, 소재·부품·장비, 4차 산업혁명, 우주·항공 등 각 분야에서의 값진 결과물을 손에 쥐었다.

25개 출연연을 지원·육성하는 국가과학기술연구회(이하 NST)는 22일 출연연 과학기술 '꿰어야 보배' 시리즈를 통해 2021 출연연 R&D 리뷰 '기술 패권의 시대, 지금 우리 출연연은'을 공개했다. 주요 연구 성과를 분야별로 소개하고 지금 이 순간에도 연구에 매진하는 연구진의 노력을 알리기 위함이다. NST가 분야별로 분류한 연구성과를 지면을 통해 전달한다.

▲COVID-19 10건… 감염병 대응 연구 성과

NST는 2021년 출연연의 성과 중 코로나19 대응 성과를 가장 전면에 배치했다. 성과 건수로는 가장 적지만 감염병 시기 출연연의 역할을 보여주는 의미 있는 성과다. 출연연은 신소재 마스크를 비롯해 다중 PCR 개발, AI를 활용한 코로나 감염 위험도 예측 기술 등을 개발했다. 한국화학연구원은 CEVI융합연구단 연구성과 발표를 통해 진단·백신·치료제 연구 성과를 기술이전하는 등 3건의 성과를 냈다. 한국재료연구원은 코로나19 항바이러스 성능이 검증된 마스크와 호흡기 감염 바이러스 현장 다중 PCR기술을 세계 최초로 개발하기도 했다. 한국표준과학연구원은 믿을 수 있는 코로나19 진단을 위한 국제적 동등성을 확보했으며 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 중증 코로나19 감염 동물모델을 최초로 개발했다. 한국원자력연구원은 인공지능을 통해 다중이용시설 코로나 감염 위험도를 예측하는 결과를 내놓았다.

▲소재·부품·장비 93건… K-기술 국산화 성과 잇달아

2019년 일본의 화이트리스트 배제로 촉발된 소재·부품·장비 분야 국산화는 출연연의 주요 임무 중 하나다. 그동안 탄탄한 기반을 닦은 덕분에 빠른 시간 내 성과가 잇달아 나오고 있다. 차세대 뉴모로픽 반도체 핵심 소재를 개발하고 전량 해외 수입에 의존하던 고내열 투명 플라스틱 소재를 국산화하는 등 대한민국의 저력을 과시하고 있다. 미래를 이끌어나갈 새로운 소부장 개발에도 앞장서고 있다.

한국생산기술연구원은 2021년 17건의 소부장 관련 연구개발 성과를 기록했다. 탄소섬유강화플라스틱 공정기술 국산화를 비롯해 근로자를 보호하고 지원하는 근력지원 로봇 '스텝업'을 개발했다.

한국과학기술연구원(이하 KIST)은 그래핀 양자점 제조 단일공정 플랫폼을 개발하는 등 10건의 연구성과를 냈으며 한국표준과학연구원은 양자 상태 평가·측정 정밀측정기술 개발, 반도체 수율 핵심 플라즈마 실시간 진단 기술 등 역시 10건의 성과를 공개했다. 한국전자통신연구원(이하 ETRI)도 디스플레이용 저온 포토레지스트 세계 최초 상용화 등 10건의 연구성과를 발표했다.

KBSI는 100% 외산에 의존하던 투과전자현미경 국산화 성공 등 9건의 연구 성과를 냈으며 한국재료연구원은 땀 속 마약성분을 검출하는 광 센서 소재와 종이처럼 돌돌 말 수 있는 근적외선 광센서 소재 등 역시 9건의 성과를 공개했다.



▲탄소중립·환경 127건… 기후위기 대응 앞장선 출연연

기후위기 시대 탄소중립과 환경은 그야말로 화두였다. 2050 탄소중립 목표를 달성하기 위해 정부는 다양한 정책을 쏟아냈고 국민 삶에도 변화가 가속되고 있다. 무엇보다 분주한 건 출연연이다. 탄소중립이라는 국가적 과제에 발맞춰 새로운 기술이 연이어 선을 보이고 있다. 출연연은 2021년 페로브스카이트 태양전지를 비롯해 배터리 음극재 대량 제조기술 이전, 핵융합에너지 연구, 이산화탄소 기반 촉매 전환 기술, 저탄소·탈탄소 원료 개발 등 다양한 성과를 냈다.

이 분야 가장 많은 성과를 낸 출연연은 한국에너지기술연구원이다. 에너지연은 무려 27개의 성과를 통해 신재생에너지를 통한 탄소중립 가능성과 미래상을 제시했다. 세계 최고효율과 내구성을 지닌 페로브스카이트 태양전지를 개발하고 스마트윈도우 반응 원리를 세계 최초로 규명했다. 탄소 배출 없는 전극 반죽으로 친환경 배터리를 생산하는 기술을 비롯해 미세 먼지 집진기술 상용화와 도시형 플러스에너지 커뮤니티 에너지공유 플랫폼을 개발해 실증으로 이어졌다.

KIST는 한해 18건의 연구 결과물을 내놓았다. 대용량 이산화탄소 전환 시스템을 비롯해 전기차 배터리 화재 예방 반도체 기술, 연료전지 부식문제 극복 기술 등 성과가 있었다.

한국전기연구원은 배터리 음극재 대량 제조기술을 기술이전하고 폭발 위험이 낮은 액체수소 생산·장기 저장 기술 등 9건의 값진 연구 결과를 얻었다. 한국생산기술연구원은 ESS 대형 화재 차단 기술과 바이오매스·이산화탄소 기반 촉매 전환 기술, 선박용 극저온 LNG 연료탱크 개발 등 총 6건의 이 분야 연구 성과를 공개했다. 한국건설기술연구원 역시 총 6건의 성과를 냈으며 공동주택 태양광 발전 설비 보급화를 위한 기술 등을 개발했다.



▲4차 산업혁명 70건… 미래 사회 그리는 신기술

출연연은 4차 산업혁명을 맞아 미래 기술을 개발하는 데도 집중을 쏟고 있다. 인공지능(AI), 자율주행, 로봇, 스마트팜을 비롯해 가상 훈련을 통한 장애인 일자리 창출(ETRI)까지 분야를 확장해 미래 사회에 대비·대응하고 있다.

4차 산업혁명과 관련해 가장 많은 연구 성과를 발표한 출연연은 단연 ETRI다. 무려 34건의 성과를 공개한 ETRI는 여러 '세계 최초' 타이틀을 달고 가변형 이동 안테나 기술, 암호 양자안전성 검증기술, 대규모 드론 시뮬레이터, AI·네트워크 융합플랫폼 개발 등 성과를 냈다. 위성통신으로 재난현장에 긴급대응할 수 있는 기술을 개발하고 청각장애인의 병원 출입을 돕는 아바타 수어 공개, 고령자 돕는 로봇 인공지능 기술 등 꾸준한 성과를 공개하고 있다.

한국기계연구원은 로봇을 중점에 두고 비대면 서비스 로봇을 위한 문어 다리를 닮은 흡착형 만능 그리퍼를 개발하는 등 6건의 성과를 발표했다. 한국과학기술정보연구원(KISTI)은 앞으로 더 중요해질 사이버안보 분야 기술을 민간에 이전하고 AI 기술을 활용한 공공데이터 기반 지역현안 솔루션을 개발했다.



▲우주·항공 23건… 더 큰 무대로의 의지

출연연은 인간이 쉽게 다가가지 못하는 더 큰 무대에 대한 갈망을 충족시키며 새로운 영역의 산업 개척을 위해 애쓰고 있다. 소행성 TC4와 M87 블랙홀 등 우주 환경에 대한 관측부터 한국형 발사체 누리호 발사까지 국민적 관심을 받으며 연구 현장에서 탐구하고 있다.

한국천문연구원은 팽이처럼 자전하는 소행성 TC4가 요프 효과로 변화하는 과정을 최초로 포착하고 국민에게 공유한 데 이어 M87블랙홀 편광 관측을 통해 물질을 빨아들이고 내뱉는 과정을 밝혀냈다. 미국 NASA와 공동개발한 적외선 카메라 시스템 CIVER-2를 NASA 로켓에 싣고 성공적으로 발사하기도 했다.

한국항공우주연구원은 우리 기술로 자체 개발한 한국형 발사체 누리호 연소시험 100초 성공을 시작으로 1차 발사 종료까지 단계별 성과를 발표했다.



▲국민생활건강 113건… 인공장기·치매·에이즈 등 연구 매진

국민 건강·안전과 관련된 연구는 출연연이 과거에도, 미래에도 끊임없이 진행할 연구 분야다. 과학기술의 개발로 인간의 수명이 늘어났지만 다양한 질병이 인간을 위협하고 있는 상황에서 출연연 연구진들은 국민 건강을 지키기 위한 방법을 모색하고 있다. 각종 재난재해 현장에서 국민을 보다 안전하게 지킬 방안도 큰 관심사다.

국민생활건강 분야에서 가장 많은 성과를 낸 출연연은 KIST다. 인공 장기와 피부 등 생체조직을 보다 쉽게 만드는 기술을 비롯해 부작용은 줄이고 치료 효과는 높인 항암 면역 치료제와 부작용을 치료하는 신개념 스텐트 등을 개발했다. 뇌 속 해마가 바코드처럼 위치 정보를 기억한다는 특성을 확인하고 치매 원인 물질을 분해하는 새로운 메커니즘을 규명하는 등 총 24건의 연구를 진행했다.

나날이 역할이 증가하는 안전성평가연구소는 총 19건의 연구 성과를 2021년 발표했다. 미세먼지 노출에 의해 호흡기 감염 질환의 민감성이 증가한다는 사실을 비롯해 디젤분진 노출에 의해 폐 내 소포체 스트레스 기능 이상 유발, 유기염소 살충제 노출에 의한 제2형 당뇨병 발생 상관관계 규명 등 국민의 일상 속 건강과 관련한 연구 결과를 얻었다.

한국생명공학연구원은 대개 질병 치료와 진단과 관련한 이 분야 연구를 진행해 의미 있는 성과를 얻었다. 유전자가위를 활용해 간암을 정밀진단하는 방법과 난치성 위암의 새로운 치료법, 혈액을 활용한 유방암 체외 정말 진단시스템 개발 등 16건의 이 분야 연구 성과를 발표했다.

한국한의학연구원은 한의학을 과학적으로 규명하는 연구를 중점에 두고 전침의 불면증 개선 효과를 비롯해 동의보감 약재의 아토피 피부염 개선 효능, 침 치료의 고혈압·우울증 치료 기전, 사물탕의 난임 예방 치료 효능 등을 규명하는 데 성공했다. 침의 과학적 근거 마련을 위해 하버드의대와 공동연구를 진행하는 등 총 12건의 연구 성과가 있었다. 임효인 기자