Update2024.05.07 (화)
미래부 1,700억 투자…국민 건강·미래 먹거리 확보 ‘BINT 융·복합 헬스가드 연구단’…H-GUARD 통한 국민 건강 책임
미래창조과학부(장관 최문기)가 신종인플루엔자, 신·변종 바이러스, 슈퍼 박테리아와 같은 바이오 유해물질 탐지 원천기술 개발과 이종(異種) 소재를 결합한 하이브리드 미래소재 기술 개발에 2022년까지 총 1,700억원을 투자한다.
미래부는 이를 위해 향후 9년간 매년 100억원의 연구비를 지원하는 글로벌프론티어사업의 신규 연구단으로 ‘BINT 융·복합 헬스가드 연구단’과 ‘하이브리드 인터페이스 기반 미래소재 연구단’을 최종 선정했다고 9일 밝혔다.
이번에 선정된 ‘BINT 융·복합 헬스가드 연구단(단장 정봉현)’은 신종인플루엔자, 신·변종 바이러스, 슈퍼 박테리아와 같은 바이오 유해물질을 현장에서 신속하게 검출하고 모니터링할 수 있는 원천기술개발을 목표로 하고 있다.
바이오 유해물질은 한번 발생하면 급속하게 확산돼 막대한 인명과 경제적 손실을 초래함에도 불구하고 현재 기술수준으로는 발생을 탐지하는데 많은 시간이 소요돼 확산 방지를 위한 대응이 신속하게 이루어지지 못하는 한계가 있다.
이러한 문제 해결을 위해 연구단은 3D 방식의 나노 구조체를 활용해 유해물질의 탐지 감도를 획기적으로 향상시킴으로써 바이오 유해물질의 탐지가 실시간으로 이루어질 수 있도록 하는 한편, 바이오인포매틱스(Bioinformatics)를 이용해 신·변종 바이러스의 발생을 예측하는 시스템을 개발하기로 했다.
또한, 탐지된 유해물질을 현장에서 신속하게 검출할 수 있는 실시간 연동형 전처리 기술과 고속 검출기술 등도 개발할 계획이다.
연구단의 기술을 적용한 탐지 시스템을 가정, 병원, 공항, 지하철 등 공공장소에 설치할 경우 바이오 유해물질이 발생하는 즉시 이를 탐지할 수 있으므로 전염병이 대규모로 확산되기 전에 이를 방지할 수 있게 된다.
한편 바이오 유해물질 진단 및 모니터링 관련 세계 시장이 2016년에 약 1,300억달러 규모로 성장할 것으로 예상되며 동 분야의 원천기술을 확보할 경우 신산업 창출의 기반이 될 것으로 기대되고 있다.
‘하이브리드 인터페이스 기반 미래소재 연구단(단장 김광호)’은 서로 다른 이종물질 간의 전자·원자·분자 수준의 연결 및 이종 스케일 소재 간의 연결기술을 통해 새로운 성능이 부여된 소재개발을 목표로 한다.
기존의 소재기술은 시행착오에 기반한 연구개발로 인해 장기에 걸쳐 막대한 투자가 소요되며 성공 가능성이 낮은 한계가 있었다.
연구단은 새로운 소재개발의 비용을 낮추면서 성공확률은 높일 수 있도록 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 기술을 기반으로 이종 물질·소재 간 하이브리드 인터페이스 구조설계와 이를 구현할 수 있는 공정 및 특성평가 기술을 개발할 계획이다.
하이브리드 인터페이스 기술이 실현될 경우 사용시간이 10~15배 향상된 배터리, 4배 이상의 발전효율을 갖는 전기 자동차 모터 등 새로운 성능이나 여러 가지 기능을 동시에 보유한 소재 개발이 가능할 것으로 기대되며, 2018년 10조달러 규모로 확대될 세계 소재 시장에서 우리나라가 기술 강국으로 도약할 수 있을 것으로 전망된다.
글로벌프론티어사업은 미래를 선도하는 기술 분야에서 세계 수준의 원천기술개발로 새로운 성장동력을 창출하기 위해 2010년부터 추진 중인 사업으로 HDTV, TFT-LCD 등을 개발한 G7 프로젝트, 40나노 32기가 낸드플래시, 이산화탄소 분리기술 등을 개발한 21세기 프론티어사업의 대를 잇는 미래부의 대표적 대형·중장기 국가 연구개발사업이다.
더불어 현재는 의약바이오 컨버젼스, 인체감응 솔루션, 차세대 바이오매스 연구단에 2010년부터 지원 중이며, 2011년부터는 멀티스케일 미래에너지, 소프트 일렉트로닉스, 3차원 스마트 IT 융합, 바이오 설계 및 합성 연구단을 선정·지원 중이다.
미래부는 선정된 2개 연구단에 최대 9년간 총 1,700억원을 집중 지원하고 연구단장 및 연구자가 중심이 되는 연구관리와 기술시장 분석, 지재권 확보 등 단계별 맞춤형 지원을 통해 우리나라의 새로운 시장을 창출할 원천기술을 확보해 나간다는 계획이다.
‘하이브리드 인터페이스 기반 미래소재 연구단’…소재 강국 발돋움
■ 신규과제 주요내용
◇ BINT 융·복합 헬스가드 연구단
○ 사업목표
‘BINT 융·복합 헬스가드 연구단’의 사업 목표는 글로벌 재난형 바이오 유해물질(신·변종 바이러스, 슈퍼박테리아, 바이오 독소 등)로부터 건강하고 안전한 미래사회 구현하는 것으로 △바이오 유해물질 발생 초기단계에 검출 및 모니터링해 확산을 방지하는 종합적 감시/대응 시스템(Portal Shield System) 구축 △바이오 유해물질의 포집-전처리-검출-신호전송이 가능한 헬스가드(H-GUARD) 통합시스템을 개발해 안전한 사회를 구현하는 것을 최종 목표로 하고 있다.
○ 사업의 배경 및 필요성
2009년도 전 세계적으로 유행한 신종플루 H1N1에 의해 250~300억달러로 추정되는 엄청난 사회 경제적 피해가 발생했다. 또 지난해 발생한 신종 코로나 바이러스에 의해 2013년 현재까지 33명의 사망자 발생했다. 이는 모두 감염성 바이오 유해물질에 의해 발생한 피해다.
전 세계적으로 엄청난 사회불안과 막대한 경제적 손실을 초래하는 감염성 바이오 유해물질의 피해에 대해 최근 국내에서도 이에대한 우려가 국가/사회적 이슈로 부각되고 있다.
특히 2012, Maplecroft社의 평가에 따르면 우리나라의 대유행 감염병 위기지수는 매우 위험등급인 것으로 밝혀졌다.
이에 따라 건강하고 안전한 미래사회 구현을 위해 국가 위기초래 유해물질에 대한 종합적 감시/대응 시스템 구축이 요구되고 있는 실정이다.
○ 추진내용
이를 위해 사업단은 바이오 유해물질 포집-전처리-검출-신호전송이 가능한 실시간 연동형 통합 시스템 및 네트워크인 H-GUARD 구축을 추진한다.
H-GUARD는 H1N1와 같은 국가 재난형 신·변종 인플루엔자 바이러스, MRSA와 같은 다제내성 슈퍼 박테리아 등을 검출 타겟으로 하며 신종 코로나 바이러스, 살인진드기 바이러스와 같은 신종 감염병 등도 향후 국가 사회적 필요성에 따라 타겟으로 포함시키는 것이 가능하다.
이러한 H-GUARD 개발을 위한 핵심 개념요소로는 H-GUARD에 적용 가능한 신개념 3D 나노-마이크로 하이브리드 구조체와 실용화를 위한 바이오 컨텐츠와 BT/NT 인터페이싱 기술 및 bioinformatics 기반 바이러스 신·변종 예측기술, 실시간 현장검출을 가능하게하는 한계 돌파형 BT/IT/NT 융합 원천기술 등이 있다.
3D 나노-마이크로 하이브리드 구조체 : 수십 nm ~ 수 μm 크기의 구조체에 수 nm ~ 수십 nm 크기의 기능성 바이오소재 및 나노소재가 결합된 3차원 구조체다.
○ 기대효과
H-GUARD 시스템은 다양한 모델로 제작되어, 대중교통(H-GUARD Transportation), 공공장소(H-GUARD Public), 가정(H-GUARD Home), 병원(H-GUARD Diagnosis) 등 공공장소에서 가동됨으로써, 감염성 질병, 생화학 테러 등으로부터 안전한 미래사회를 구현할 전망이다.
H-GUARD 시스템은 바이오 유해물질 진단 및 모니터링 산업의 급격한 변화를 주도해 미래 신산업 창출을 통한 세계 시장 선점도 가능할 것으로 보인다.
바이오 유해물질 진단 및 모니터링 세계시장은 연평균 12.5%로 증가돼 2016년 약 1,300억달러로 성장할 것으로 BCC Research가 예상한 바 있다.
◇ 하이브리드 인터페이스 기반 미래소재 연구단
○ 사업 목표
하이브리드 인터페이스 기반 미래소재 기술은 이종물질, 이종소재, 이종스케일 소재간의 연결기술과 소재기술의 핵심 요소인 인터페이스의 구조설계를 통해 신기능, 고기능, 융·복합 기능을 창출하는 기술로 ‘하이브리드 인터페이스 기반 미래소재 연구단’은 이를 통해 6T 분야 산업용 핵심 신소재 개발 및 미래소재 핵심원천기술 확보를 목표로 하고 있다.
○ 배경 및 필요성
소재개발은 장기간에 걸쳐 막대한 투자가 소요되며 성공가능성이 낮고 시장 진입에 장기간이 소요되나 성공 시에 국가 경제에 미치는 영향이 지대한 분야다.
또한 고위험도의 소재기술개발은 6T 산업 전반에 파급효과를 나타내기 때문에 새로운 성장동력, 창조경제 견인을 위해서 미래 혁신 소재/부품/제품 개발이 필수적이다.
전 세계적으로도 하이브리드소재에 관한 연구는 나노소재 이후에 미래 소재기술로 인식되고 있으며, 태동기를 지나 본격적인 경쟁 단계에 진입하고 있다.
더불어 미래 소재 경쟁력이 완제품·부품의 성능과 부가가치를 좌우한다. 이를 대변하는 현재 기술개발 경쟁이 치열한 태양전지, LCD, 리튬2차전지 등은 제품원가 중 소재가 차지하는 비중이 각각82%, 55%, 53%에 이른다.
○ 추진내용
이를 위해 사업단은 Soft Interface, Hard Interface, Active Interface 세 분야에 대한 추진방향을 설정하고 기술 개발에 나선다.
Soft Interface에선 이종소재(고분자-금속, 고분자-세라믹, 고분자-고분자) 간의 하이브리드 인터페이스 구축과 유기소자, 구조용 소재 및 부품, 바이오 응용 제품 분야 신소재 창출 및 혁신기능 부여가 추진과제다.
Hard Interface에선 이종소재(고체-고체) 간의 하이브리드 인터페이스 결합과 열구조 응용, 전자디바이스 및 광학용 소재/부품 분야 신소재 창출을 추진과제로 한다.
Active Interface에선 고체 표면에 화학적, 물리적, 전기(화학)적으로 active 인터페이스를 설계해 주위에 있는 액체 또는 기체와 효율적인 반응을 촉진시키는 것과 차세대 전지, 연료전지, 센서, 고성능 촉매 등의 분야에서 신소재 창출을 추진과제로 삼고 있다.
더불어 전자/원자/분자 수준에서 전산모사기술(컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 기술)을 활용한 획기적 기능의 미래 첨단소재 디자인과 soft, hard, active 하이브리드 소재의 인터페이스 구조 제시를 가능케 하는 ‘Computation & CKTS’ 구축도 추진한다.
○ 기대효과
우수한 소재기술 하나는 6T 기반 다양한 산업에 핵심구동기술로 작용한다.
전기차 상용화, 희토류 및 한계자원 무기화, 셰일가스 시대 도래와 같은 국가사회적 이슈를 해결하고 반도체, 자동차, 원자력, 중공업 등 주력산업의 고도화에 적극 기여할 수 있는 산업기술을 창출한다.
또한 우주항공 산업, 미래의 IT 산업 등 한국형 신산업창출에 기여할 수도 있다.
이러한 산업화의 구체적 예로 전기자동차 및 휴대용 전자기기 등에 활용 가능한 현재 대비 10~15배 사용시간이 증대되는 고용량·고안정성 및 고수명의 배터리 개발, 희토류 원소사용을 최소화하고 각종 전자/의료/산업 기기들을 소형화·고성능화시키는 현재 대비 4배 이상의 고성능 수퍼자석 개발, 극한환경에서 사용될 수 있는 초고강도 복합 구조체 개발을 통해 한국형 발사체 등 우주항공 산업의 핵심부품 개발, 세일가스 시대 대비 가스자원을 효율적으로 합성하고 에너지화하는 신촉매기술 개발 등이 가능할 전망이다.
