2021년 대한민국 과학기술은 COVID-19의 백신접종과 변이바리러스의 출현에 대한 실제적인 대응체계 마련에 고군분투 했고 이로 인해 모든 산업이 휘청거렸던 한해였다. 그러나 빠르게 확산된 디지털 전환이 우리 삶의 질을 변화시키며 새로운 성장 영역으로 기회를 제공했다. 새로운 기회는 환경, 사회, 거버넌스(ESG) 이니셔티브의 우선 순위를 정하고, 가상세계에서 메타버스 시대를 열어가는 인간의 상상력을 재설계하는 계기가 됐다.

 

 

[우주개발] 한국형 우주발사체 누리호 발사 

한국형 발사체 누리호가 전남 고흥 나로호 우주센터에서 10월 21일 성공적으로 발사됐다. 첫 발사에서 우주 700㎞ 고도까지 도달하였으나 3단 엔진이 예상보다 짧게 연소되어 마지막 단계인 위성 모사체를 목표 궤도에 안착시키지는 못하며 미완의 과제를 남겼다. 그러나 이번 도전으로 한국은 독자적으로 발사체를 쏘아올린 10번째 국가가 되었고, 순수 국내 기술로 12년의 결실을 맺으며 우주 선진국으로 성장할 발판을 마련하는 성과를 거뒀다.

[디지털전환 가속화] 메타버스 시대 열어가는 과학기술

첨단 과학기술이 탄생시킨 메타버스 시대가 열리고 있다. 메타버스(metaverse)란 초월·가상을 의미하는 ‘메타(meta)’와 우주를 의미하는 ‘유니버스(universe)’의 합성어로, 현실 세계처럼 사회·경제·문화 활동이 이뤄지는 3차원의 가상 세계를 말한다. 코로나19와 맞물려 교육 분야에서도 대면 활동이 축소되면서 메타버스를 활용한 비대면 교육, 게임, 엔터테인먼트 활동이 확대됐다. 국내·외 메타버스 열풍이 점점 거세짐에 따라, 인공지능, 정보통신기술 등의 관련 기술과 산업이 지속적으로 육성·투자 될 것으로 보인다.

 

[국방과학기술] 국산 잠수함발사탄도미사일(SLBM) 발사 시험 성공

우리나라가 독자 개발한 잠수함발사탄도미사일(SLBM)이 발사 시험에 성공했다. 해군의 첫 3,000t급 잠수함인 도산안창호함은 SLBM 발사관이 6개인 콜드런치(cold launch) 방식 수직발사대를 갖췄다. 콜드런치는 잠수함 발사관에서 고압·고열의 가스 압력으로 미사일을 물 밖으로 밀어낸 뒤, 수면 위에서 엔진을 점화하는 기술이다. 충남 안흥에서 발사한 미사일을 400㎞ 남쪽 제주도 서쪽 해역 목표 지점에 정확하게 명중시켰다. 이로써 한국은 세계 7번째 SLBM 보유국이 됐다.

[팬데믹 지속] 코로나19 백신 접종과 변이바이러스의 출현

 

올해도 코로나19 변이 바이러스의 기승으로 팬데믹 상황이 지속됐다. 전 세계적으로 백신 접종이 이어지는 가운데 한국도 2월 26일 첫 코로나19 백신 접종 이후 접종률 80%를 빠르게 달성했다. 그러나 변이 바이러스 발생은 돌파감염으로 백신을 통한 집단면역 형성에 변수를 만들었고, 높아진 백신 접종률에도 불구하고 전 세계 코로나19 확산세는 정점을 찍고 있다. 정부는 11월부터 단계적 일상회복과 백신패스 제도 등을 시행했으나 최근 오미크론의 출현으로 거리두기 및 비상방역지침이 강화된 상황이다.

[기술패권] 핵심전략기술 중심 기술패권 경쟁 심화와 GVC 재편

글로벌 기술패권 시대와 코로나19 팬데믹과 기술 헤게모니 경쟁이 맞물리며 나타난 백신민족주의가 여실히 드러났다. 반도체, 네트워크 장비로 대표되던 미·중 기술경쟁 갈등의 나비효과로 최근에는 요소수 대란이 일어나기도 했다. 기술패권은 이처럼 감염병뿐 아니라, 탄소중립, 인권과 같은 대다수 글로벌 문제까지 포괄하며, 국제사회 질서를 재편하는 동력이 되고 있다. 이에 주요국들은 첨단전략기술 육성과 투자에 박차를 가하고 있다. 게임 체인저로 지목된 양자과학기술이 주목을 끌고있는 가운데 미래 핵심기술 분야에서 선택과 집중이 필요하다는 시각이다.

 

[한반도 기후위기] 기후변화 시대의 과학기술과 ESG

최근 한반도 기후위기가 현실로 나타나고 있다. 지난 10년간 남한 지역의 연평균 기온은 30년 전에 비해 0.9℃ 높아졌으며, 올해 7월의 동해 평균 해면수온은 1982년 수온 측정 시작 이래로 가장 높았다. 이에 기후변화에 대응하는 과학기술과 ESG(환경·사회·지배구조) 경영이 화두로 떠오르고 있다. ESG를 선언한 기업들이 실질적인 투자와 연구를 확대하면서 과학기술계와의 활발한 협업과 과학기술 혁신이 요구되는 상황이다. 한편 올해 우리나라는 2030년까지의 중장기 국가 온실가스 감축목표를 2018년 대비 40% 이상 감축하도록 명시한 내용의 ‘탄소중립기본법’이 국회 본회의를 통과했다.

[혁신국가] 한국, 글로벌 혁신지수 역대 최고 5위... 아시아 첫 1위

한국이 유엔(UN) 산하 세계지식재산기구(WIPO)가 매년 발표하는 글로벌 혁신지수에서 역대 최고인 5위, 아시아에서는 첫 1위에 올랐다. 지난해 10위권에 최초 진입한 이후 1년 만에 다섯 계단 오르며 상위 20개국 중 혁신 역량이 가장 많이 개선된 국가로 평가됐다. 우리나라는 81개 세부지표 중 9개 지표에서 세계 1위를 차지했다. 1위에 선정된 지표는 ▲국내총생산(GDP) 대비 특허 출원 ▲GDP 대비 국제 특허(PCT) 출원 ▲GDP 대비 특허패밀리(2개국 이상 출원) ▲GDP 대비 디자인 출원(이상 지식재산 관련) 등이다.

[과학기술 인재] 2022 교육과정 개정, 수학·과학·정보 교육 강화해야

교육부의 2022년 교육과정 개정과 2028년 미래형 수능 및 대입 방향 수립 앞두고 과학기술계가 과학기술 중심의 2022 교육과정 개정을 요구하는 목소리를 냈다. 과총은 9월 13일 “인공지능을 핵심으로 하는 4차 산업혁명시대로의 진입, 지능정보기술 중심의 글로벌 경쟁 심화 등 대전환의 시대를 맞아 과학·기술 소양과 글로벌 경쟁력을 갖춘 이공계 인력을 양성하기 위해서는 수학·과학·정보 교육을 대폭 강화해야 한다”는 과학기술계 성명서를 발표했다.

 

[미사일 지침 종료] ‘한·미 미사일 지침’ 42년 만에 종료, 우주 개발 길 열려

우리나라 미사일의 최대 사거리를 800㎞로 제한하던 ‘한·미 미사일 지침’이 지난 5월 한·미 정상회담을 통해 42년 만에 종료됐다. 이로써 우리나라는 미사일이나 우주 발사체를 해상이나 중에서도 발사할 수 있게 됐다. 이는 우주 개발의 핵심인 우주 발사체를 적도 인근 해상에서 발사할 수 있게 됐다는 의미로, 이번 미사일 지침 종료에 따라 한국의 ‘우주 개발 전성시대’가 본격적으로 열릴지 귀추가 주목된다.

[스포츠과학] 2020 도쿄올림픽, 세계 최고 한국 반도핑 기술 자문 및 공유

세계반도핑기구(WADA)가 발표한 ‘전 세계 도핑센터별 고위험 종목 특수분석 기술’ 자료에 따르면, 성장호르몬과 유사 금지약물의 모든 분석기술을 갖고 있는 나라는 전 세계적으로 한국, 미국 등 3개국뿐이다. 반도핑연구소는 올림픽을 앞두고 KIST 도핑콘트롤센터 손정현 센터장과 성창민 박사를 초청하여, 세계 최고 한국 반도핑 기술을 올림픽에서 활용하여 전 세계인의 스포츠 이벤트가 더욱 공정하게 치러질 수 있도록 지원했다.

[K-방역] 코로나19에 맞서는 과학기술 연구개발 성과

코로나19에 맞서는 과학기술계의 연구개발 성과가 이어진 한해였다. 주요 성과로는 ▲KAIST의 감염병 대응 중환자용 이동형 음압병동 개발 ▲수학적 모형을 이용해 시나리오에 따른 확산 양상을 예측하는 대한수학회·국가수리과학연구소의 코로나19 수리모델링 TF 운영 ▲과학과 근거에 기반해 추세 예측과 사회 양상을 고려한 KIST의 종합적 코로나19 방역 정책 수립 지원 및 방역당국과 협력체계 구축 ▲SK바이오사이언스의 국산 1호 코로나19 백신 개발 순항 등이 손꼽힌다. 

[3D 게놈 지도] 전 세계 최대 규모의 3차원 암 게놈 지도 구축

KAIST 생명과학과 정인경 교수와 한국생명공학연구원 국가생명연구자원정보센터 이병욱 박사팀이 약 400여 종 이상의 전 세계 최대 규모 3차원 암 게놈 지도 데이터베이스를 구축했다. 동시에 대규모 구조 변이와 3차원 게놈 지도를 연결할 수 있는 분석 도구들을 개발했고, 이를 통해 대규모 암 유전체 구조 변이에 따른 3차원 게놈 구조의 변화와 표적 유전자를 규명할 수 있었다. 이 연구 결과는 암의 발병 원리를 이해하고 항암제를 개발하는 데 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다. 본 연구는 <Nucleic acid research> 온라인판에 게재됐다.

[소부장 기술자립] 반도체 패키징 소재 ‘에폭시 밀봉재’ 국산화 성공

일본 수입 의존도가 87%에 달했던 반도체 패키징 소재 ‘에폭시 밀봉재’의 국산화에 성공했다. 기존의 일본산 소재는 열팽창계수가 높아 불량 문제를 종종 일으킨 데다 공정 용이성도 떨어지는 문제가 있었다. 한국생산기술연구원 섬유융합연구부문 전현애 박사 연구팀은 새로운 화학 구조의 에폭시 수지를 독자적으로 설계·합성해, 공정 용이성을 유지하면서 열팽창계수를 낮춰 국산화와 동시에 더욱 뛰어난 소재를 개발해 냈다.

[초거대 AI] 국내 최초 초거대 인공지능 공개

네이버가 국내 최초의 초거대 인공지능인 ‘하이퍼클로바(HyperCLOVA)’를 공개했다. 인공지능의 문제 해결력을 대표하는 ‘파라미터(매개변수)’ 수가 2,040억 개로, 미국의 대표적인 초거대 인공지능인 ‘GPT-3(1,750억 개)’보다 많다. 또한 영어 중심의 글로벌 인공지능과 달리, 세계에서 가장 큰 한국어 초거대 언어모델로 한국어 비중이 97%에 달한다. 국산 초거대 인공지능의 등장으로, 한국어 최적화 언어모델 개발을 통한 인공지능 주권 확보에 한 발 다가섰다는 의미가 있다.

[전기차 플랫폼] 연구성과: 국산 전기차 경쟁력 높인 전용 플랫폼 ‘E-GMP’ 개발

현대차그룹이 전기차 전용 플랫폼 ‘E-GMP’를 개발해 공개했다. E-GMP는 현대차그룹이 올해부터 선보인 차세대 전기차 라인업의 뼈대가 되는 기술집약적 신규 플랫폼이다. E-GMP는 고성능의 모터·배터리·충전시스템과 모듈화 및 표준화 도입, 전기차 맞춤 안정성 강화 등이 적용돼 국산 전기차 경쟁력을 끌어올려 고성능 전기차 모델 기반을 마련했다는 평을 받는다.

[수소 산업 인프라] 고효율 탄소복합재 고압수소저장시스템 국내 최초 개발

일진하이솔루스가 수소전기 모빌리티에 사용되는 탄소복합재 고압수소저장시스템을 국내 최초 개발 및 상용화했다. 기존 금속재 용기 대비 무게가 가볍고 내구성이 우수하며 저장량이 크다. 또 경량화되고 길이가 짧아짐에 따라 하중과 크기로 제한이 있었던 도심지역 수소 운송 문제도 해결할 수 있을 것으로 전망된다. 본 기술은 향후 우리나라 수소 산업 인프라 구축과 시장 확대에 기여할 것으로 기대된다.

 

[항생 나노로봇] 슈퍼박테리아 문제 해결할 나노로봇 개발

김경규 성균관대 의학과 교수, 이정헌 성균관대 신소재공학부 교수, 유상렬 서울대 식품공학과 교수 연구팀이 항생제 내성 걱정 없이 세균을 제거할 수 있는 ‘항생 나노로봇’을 개발했다. 이 나노로봇은 세균 세포벽에 결합한 뒤 외부 전기 신호에 따라 활성산소를 발생시켜 세포막을 파괴한다. 이 기술을 사용하면 항생제 내성 세균(슈퍼박테리아) 발생 가능성이 매우 낮고, 항생제 내성을 가진 세균도 사멸할 수 있어 다양한 내성균에 의한 감염을 효과적으로 치료하리라 기대된다. 본 연구 성과는 <Small> 온라인판에 게재됐다.

[한국인 유전자 해독] 한국인 1만명 유전자 해독 첫 완료

한국인 1만 여 명의 유전자가 5년 만에 해독 완료되면서 개인별 맞춤 의료 시대에 한발 더 다가갔다. 산·학·연·관 협력으로 추진된 본 프로젝트는 2016년 시작되어 5년 만에 한국인 10,044명의 게놈 정보 수집 및 해독을 완료했다. 빅데이터의 효율적 분석을 위한 자체 기술력도 향상시켜 게놈 분석을 위한 고성능 인프라 구축의 성과도 이루었다. 국민의 자발적 참여로 한국인의 유전적 다형성을 정밀하게 지도화했다는 데에 큰 의미가 있다. 본 연구 성과는 <Science Advances>에 게재됐다.

 

[물질 구조 규명] 액체금속 전자구조 반세기만에 실험으로 발견

김근수 연세대 교수 연구팀은 노벨 물리학상 수상자인 필립 앤더슨과 네빌 모트 등이 1960년대 이론모델로 예측한 ‘액체금속의 전자구조’를 반세기만에 실험적으로 확인했다. 연구진은 앤더슨과 모트 등이 예측했던 뒤로 휘는 독특한 형태의 전자구조와, 불규칙한 원자 배열에서 전자가 불완전한 에너지 간극을 갖는 ‘유사갭’을 발견했다. 특히 유사갭 현상은 응집물리학의 풀리지 않는 난제 중 하나인 고온 초전도 현상을 이해하는 데 중요한 실마리를 제공할 것으로 기대된다. 본 연구 성과는 <Nature>에 게재됐다.
 

[3차원 디스플레이] 종이접기 하듯 자유자재로 접히는 QLED 개발

기초과학연구원 나노입자 연구단 김대형 부연구단장(서울대 화학생물공학부 교수)과 현택환 단장(서울대 화학생물공학부 석좌교수) 공동연구팀이 기존 평면 디스플레이로는 구현하기 힘든 정보까지 표현할 수 있는 3차원 디스플레이 원천기술을 개발했다. 연구진은 이를 통해 나비, 비행기 등 복잡한 3차원 모양을 가진 QLED를 제작하였으며, 특히 64개의 픽셀로 구성된 피라미드 형 3차원 폴더블 QLED는 2차원과 3차원 구조 간 변형이 자유로워 사용자가 원하는 형태로 자유자재로 접을 수 있는 디스플레이 개발의 가능성을 보여주었다. 본 연구 성과는 <Nature Electronics>에 게재됐다.

[암세포 원리] 암세포가 면역세포 공격 피하는 원리 규명

미국 세인트주드 어린이연구병원 연구진은 암세포가 조절 T세포만을 활성화해 면역세포의 공격을 피하는 원리를 밝혔다. 한국인 과학자 임선아 미국 세인트주드 어린이연구병원 면역학과 박사가 1저자로 참여했다. 연구진은 ‘SREBPs’ 단백질이 조절 T세포만을 활성화해 자가면역에는 문제를 일으키지 않으면서도 종양세포를 공격하지 않도록 한다는 사실을 알아냈다. 연구진은 종양세포에서 SREBPs의 활성을 막는다면 면역항암제의 효과를 높일 수 있을 것으로 기대되고, 효과가 적거나 없는 환자들에게도 면역항암제를 사용할 수 있다는 가능성을 보여준다고 밝혔다. 본 연구 성과는 <Nature>에 게재됐다.

[나노입자연구] 원자가 모여 핵 이루는 순간 세계 최초 관찰

기초과학연구원 나노입자 연구단 박정원 연구위원 연구팀은 이원철 한양대 에리카캠퍼스 교수는 미국 로런스버클리국립연구소와 함께 세계 최초로 물질 성장의 시작인 결정핵 생성 과정을 실험으로 검증했다. 공동 연구팀은 원자 한 개 두께만큼 얇은 그래핀 막 위에 금(金) 나노 결정을 합성해 초고속 투과전자현미경으로 핵 생성 과정을 관찰하는 데 성공했다. 이는 물질 성장의 신호탄인 핵생성 과정의 새로운 원리를 발견함과 동시에 이를 실험적으로 검증한 연구로써, 핵생성에 관한 새로운 열역학적 이론을 제시했다는 학문적 의미가 있다. 본 연구 성과는 <Science>에 게재됐다.

[미래 모빌리티] 90도 회전 가능한 자동차 바퀴, e-코너 모듈 개발

현대모비스가 미래 도심형 모빌리티 핵심 기술로 손꼽히고 있는 차세대 자동차바퀴 기술 개발에 성공했다. 이 기술은 미래 스마트 시티 모빌리티 구현을 위한 필수기술이자 자동차 90도 회전 주차와 제자리 회전까지 가능한 신기술로 향후 양산 적용도 기대된다. 자동차에 e-코너 모듈이 적용되면 부품들 사이의 기계적 연결이 불필요해, 차량 공간을 자유롭게 설계할 수 있는 점이 큰 특징이며, 도심 속 좁은 도로 환경에서 차량 운행에 민첩성을 증가시켜 도심 주행 환경을 크게 개선할 것으로 기대된다.

[인공지능 진단기술] 소변검사로 전립선암 20분 만에 진단

한국과학기술연구원 생체재료연구센터 이관희 박사팀과 서울아산병원 정인갑 교수 연구팀이 소변에서 전립선암을 단 20분 만에 100%에 가까운 정확도로 진단하는 기술을 개발했다. 연구팀은 초고감도 전기신호 기반 바이오센서에 스마트 인공지능 분석법을 도입해 기술 개발에 성공했다. 소변을 활용한 진단검사는 환자 편의성이 뛰어나고 침습적인 조직검사가 필요하지 않아 부작용이나 환자의 고통 없이 암을 진단 할 수 있다. 연구진은 스마트 바이오센서의 개발이 소변을 활용한 다른 암 종의 정밀 진단에도 활용될 수 있을 것이라고 전망했다. 연구 성과는 <ACS Nano>에 게재됐다.

[차세대전지] 저가격·대량생산 되는 ‘고체전해질 공침 제조기술’ 양산화 추진

한국전기연구원 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 개발한 ‘황화물계 전고체전지용 고체전해질 공침 제조기술’이 국내 전기·전자 재료분야 전문기업인 대주전자재료(주)에 기술이전 되어 양산화 추진 단계에 올라선다. 이 기술은 고가 의 황화리튬을 사용하지 않고 ‘공침법’이라는 간단한 용액 합성과정만으로 황화물계 고체 전해질을 저가로 대량 생산하는 세계 최초의 성과다. 전고체전지 상용화의 관건인 고체전해질의 ‘저가격’과 ‘대량생산’ 이슈를 동시에 해결할 수 있는 성과로 꿈의 배터리라고 불리는 전고체전지의 상용화에 주도적인 역할을 할 것이라고 의의를 밝혔다.

[4세대 방사광가속기] 인류 사상 최고 밝기의 빛 “밝혔다”

포항가속기연구소 강흥식 박사 연구팀은 4세대 방사광가속기(이하 PAL-XFEL)에 셀프시딩(Self-Seeding) 방식을 적용하여 기존의 SASE 방법보다 약 40배 이상 밝기가 개선된 빛을 만들어 냈다. 이는 타 XFEL 시설에 비하면, 세계 최고성능으로 인류가 만든 가장 밝은 빛에 해당한다. 이 빛은 미국, 일본, 독일, 스위스의 4세대 방사광가속기(선형)의 밝기보다 10배 이상 밝은 성능을 자랑하여, 한국의 방사광가속기 기술이 우위에 있음을 또 한 번 입증했다. 본 연구 성과는 <Nature Photonics>에 게재됐다

출처: 한국과학기술단체총연합회(KOFST)