Update2024.05.02 (목)
“소재강국 이루는 디딤돌 역할 할 것”
■ 재료연구소의 소개를 부탁드린다
재료연구소는 소재기술 관련 연구개발, 시험평가, 기술지원 등을 종합적으로 수행해 산업발전에 기여하기 위해 설립된 정부출연연구기관입니다.
1976년 12월 ‘한국기계금속시험연구소’를 시작으로 1981년 1월 창원에 기계·재료 분야 연구를 하는 ‘한국기계연구소’로 재출범했다. 1990년대 들어 ‘정부출연연구기관 기능 재정립 및 운영효율화 방안’에 따라 1992년에 ‘한국기계연구원’으로 승격되면서, 기계분야를 중심으로 한 본원은 대덕연구단지로 이전하고, 창원은 재료분야를 중심으로 분원으로 운영됐다.
이후 지역균형 발전과 동남권 산업체 지원을 위한 지역단체들의 요청 등을 수렴해 창원 분원의 부설화를 정부에 건의했고, 2005년 산업기술연구회 임시이사회에서 ‘전략진단위원회’가 ‘독립을 전제로 조기에 부설 연구소로 추진하고, 운영결과를 보고하는 등 여러 노력 끝에 2007년 4월27일 이사회를 거쳐 ‘한국기계연구원 부설 재료연구소’로 설립돼 지금에 이르고 있다.
■ 우리나라의 소재분야 기술 수준은 어떠한 위치에 있는지
세계 선진국 순위가 곧 소재강국 순위이라고 봐도 과언이 아닐 정도로 소재기술은 국가의 근간이 되는 산업이며 미래의 먹거리가 될 수 있는 산업이다. 우리나라도 소재부품산업의 중요성에 대한 인식이 높아지면서 2014년 기준 소재부품산업 분야에서 1,000억달러 무역흑자를 기록해 작년까지 1990억달러에 달하는 소재부품 수출을 달성했다. 우리 경제에 효자 노릇을 하는 분야 중 하나임에는 틀림없다고 하겠습니다.
반면에 소재산업의 성장이 쉽게 이뤄진 것은 아니다. 1970년대부터 1990년대까지 우리나라는 원소재를 수입해 가공을 통해 부품화하는 산업을 주력으로 소재부품산업의 근간을 구축했다. 2000년대에 들어서는 중국 등 후발주자들이 부품의 조립 기술 분야에서 맹렬한 속도로 추격해 오는 것을 대비해 국내 대기업들이 부품화의 전 단계인 소재개발 자체의 중요성을 인식하고 소재원천산업과 같은 대형 국책사업을 시작하면서 현재에 이르렀다.
허나 후발 주자들의 추격을 따돌리고 선진국 반열에 어깨를 나란히 하기 위해서는 지속적인 소재부품 R&D프로세스를 개선하고 국내 소재부품 기업들의 역량강화를 통한 경쟁력 확보에 힘써야한다. 특히 전자제품, 수송기계 등 특정제품에 편중되지 않고 그 대상을 확대해 나가야 할 것이다.
재료연구소는 소재연구전문기관으로서 소재분야 산학연관 허브역할을 하기 위해 다방면으로 노력하고 있다.
첫째 소재연구개발 플랫폼을 구축해 나가고자 한다. 소재 원천기술 개발과 상용화는 한 몸이다. 소재연구개발이 상용화까지 단절 없이 효율적으로 이어지기 위해서는 소재설계-공정개발-전산해석-시범생산-시험평가-기술이전까지 일괄 지원하는 플랫폼의 구축 및 활성화가 필요하다. 이에 재료연구소는 각종 소재별 특성에 맞춘 다양한 소재연구개발 플랫폼을 구축해 연구개발 기간 단축, 비용절감, 기술이전 촉진 등을 실현하고자 한다.
둘째 종합소재연구기관으로서의 역할을 강화할 것이다. 종합소재연구기관이라 함은 금속·세라믹·융복합 소재·공정기술 등을 종합적으로 연구하는 기관을 말한다. 소재의 연구경계가 불분명해지고 금속·세라믹·고분자 등 소재 간 융복합화가 가속화되고 있다. 구조특성 뿐만 아니라 기능특성(전기적, 열적, 자기적 특성 등)의 다기능화가 요구되고 있어, 소재연구도 다양한 연구자들의 협력을 통해 연구의 효율성을 높일 수 있다. 또한 소재연구는 수요산업인 부품·시스템과의 긴밀한 협력이 매우 중요하다.
이에 소재분야의 종합적인 솔루션 프로바이더(Solution Provider)로서 종합소재연구기관을 구축해 가고자 한다.
셋째 한국재료연구원으로 성장하고자 한다. 재료연구소는 소재분야를 전문적으로 연구하는 국내 유일의 정부출연연구기관이다. 국내의 분산된 연구자원을 결집하고 연구효율성을 높이기 위해 첨단소재연구개발의 허브&리더로서 ‘한국재료연구원’으로 성장하고자 한다. 소재분야 세계 수출은 5위권이며, 제조업 생산액의 16% 이상을 차지하고 있는 소재산업의 육성과 기업지원을 원활히 수행하기 위해서는 이에 걸맞은 소재전문기관이 필요하며, 재료연구소는 이러한 역할을 수행해 나갈 것이다.
2020년 세계1등 기술 20개 달성, 기술 개발 몰두
각종 실용화정책에 지원기업 전년比 20% 매출증대
■ 재료연구소는 세계 난연성 마그네슘과 초특성 타이타늄 분야에서 세계 1등 기술로 선정됐다. 기술의 성공 스토리와 앞으로 이 기술을 어떻게 응용해 인류에 도움을 줄 것인지
재료연구소는 2020년까지 세계1등 기술 20개 달성을 목표로 우수한 소재기술 개발을 위해 몰두하고 있다. 2015년도에는 ‘고내식 난연성 마그네슘합금 기술’과 ‘나노구조 초특성 타이타늄 및 타이타늄합금 기술’이 세계1등 기술로 선정된 바 있다.
우선 ‘고내식 난연성 마그네슘합금 기술’에 대해 말하자면 마그네슘은 최근 각광받는 소재처럼 보일 수 있지만 이미 1940년 2차 대전이 막 시작될 때부터 이미 실용화된 소재였다. 예로 당시 독일 폭스바겐의 경우 마그네슘 소재가 20kg 가까이 적용됐다. 자동차뿐만 아니라 항공기, 기차 등 다양한 수송기계 분야에 사용되기도 했다.
그러나 소재 특성상 불이 잘 붙고 부식이 잘 일어나는 치명적인 단점으로 인해 마그네슘 붐은 그리 오래가지 못했다.
50년이 지난 1990년대 마그네슘 연구자들이 육불화황이라는 특별한 가스와 원소조작을 통해 부식을 막을 수 있는 사실을 알게 되면서 다시금 마그네슘 소재가 주목받기 시작했다. 하지만 이번에는 환경규제에 발목이 잡혔다. 육불화황 1kg은 이산화탄소 2만3,900kg과 같다. 2019년 유럽에서는 이 가스를 사용금지하는 협정을 체결하기도 했다.
재료연구소는 마그네슘 전문 연구 파트를 두고 단점과 개발 여건을 극복할 수 있는 3세대 마그네슘 개발을 위해 10년간 장기 연구개발을 지속해왔다. 그리고 칼슘(Ca)과 이트륨(Y)등을 활용, 안전과 환경, 특성을 만족시킨 난연성 마그네슘을 개발했다. 2011년 국내와 미국, 유럽, 일본을 포함한 5개국에도 특허를 출원했다. 생산현장에서 직접 평가하는 실용화 연구도 수행해 부품제조과정에서 발생하는 문제점까지 해결, 최적화된 제조 공정까지 개발했다.
난연성마그네슘은 인류가 하루도 빠지지 않고 사용하는 휴대폰 등의 전자제품과 자동차, 철도 및 항공, 건축 등 다양한 분야에 적용할 수 있다. 특히 도시철도나 고속철도의 경우 난연재 사용이 의무화됨에 따라 수요가 더욱 늘어날 것으로 보인다.
날로 엄격해지는 환경 규제, 이산화탄소 배출권 거래제 시행 등과 더불어 친환경 소재인 마그네슘 합금에 대한 기대에 부흥할 수 있도록 지속적으로 개선하고 적용분야를 넓혀갈 계획이다.
이어 ‘초특성 타이타늄 합금기술’은 소재의 원자 배열까지 깊이 파고드는 재료연구소 타이타늄연구실의 집념이 있었기에 가능했다. 약 1만2,000년전 인류는 구리를 사용함으로써 철, 알루미늄, 마그네슘, 타이타늄 등을 사용하기에 이르는 금속의 시대를 열었다. 현재 금속은 이상적인 강도 20% 내외를 구현하는 데 그치고 있다. 이번에 개발된 초특성 타이타늄 합금기술은 이상적인 강도의 70% 수준까지 올라갔다. 그리고 일반 금속보다 손쉽게 수십 배 이상 잘 휘어지게 됐다.
최근 스마트 기기용 케이스는 휘었을 때 형태가 복원되지 않거나, 피부 알레르기를 유발해 리콜되는 등 사회적으로 이슈가 된 바 있다. 하지만 이 기술은 생체 친화적이어서 알레르기를 유발하지 않을 뿐만 아니라 무게를 줄일 수 있다. 예를 들어 스마트폰 케이스에 사용되는 알루미늄 합금의 무게 및 두께가 13g 및 0.5㎜라면 고감도 플렉서블 메탈을 사용할 경우 무게 및 두께를 5g 및 0.1㎜로 줄일 수 있다.
영하 150℃에서 250℃까지 극심한 온도 변화에도 안정적이어서 중동지방(연 최고 50℃ 이상)이나 극지방(연 최저 영하 70℃ 이하), 심지어 일교차가 300℃인 달에서도 사용이 가능하다. 뿐만 아니라, 초(超)고강도, 초(超)저탄성 특성을 동시에 가지고 있어 임플란트, 안경테, 골프채 등에 적용할 경우 수조 원 시장에 큰 파급효과가 기대된다.
이번 기술은 8건의 관련 특허를 국내·외에 출원·등록하고, 봉재 및 판재 등 다양한 형태의 시제품 생산에도 성공했다. 피부와 알레르기 반응이 없고 어떠한 환경 변화에도 안정적이고, 가볍고 자유자재로 휘어지는 특성으로 첨단 미래 산업인 웨어러블 기기에 큰 역할을 할 것이다.
■ 기술의 개발은 그 기술을 사용하는 기업에 이전돼야 부가가치를 창출할 수 있다고 생각한다. 재료연구소는 기술 이전 활성화를 위해 어떤 노력을 하고 있는지
원천기술과 실용화는 동전의 양면이다. 보유한 기술이 산업적으로 가치 있게 활용될 수 있도록 각종 기술실용화 정책을 펼치고 있다.
2015년 1월 실용화 전담조직인 ‘실용화연구단’을 신설했으며, 기술실용화를 위해 내부 주요사업비중 기술이전형 사업의 비중을 2014년 7.9%에서 2015년 24.8%로 대폭 확대했다. 실용화 연구단의 효율적 운영을 위해 실용화연구단 소속 연구자들에 대해 별도의 평가기준을 적용하고 있으며, 차별화된 인센티브제도, 일몰형 조직운영 등을 채택해 실용화연구단 소속 연구자들이 맡은바 임무를 성실하고 우수하게 수행할 수 있도록 연구소 차원의 배려를 제공하고 있다. 또한 유망기술 사업화 컨설팅, 기술실용화 인센티브 제공 등 보유기술의 기술이전 장려제도를 마련해 시행하고 있다.
이러한 노력의 성과로 기업 기술이전의 대가인 기술료는 2013년 10억6,000만원에서 2015년 19억7,000만원으로 86% 증가했고, 올해는 20억원을 훌쩍 넘길 것으로 예상된다. 뿐만 아니라 두산중공업, LG전자, KAI(한국항공우주) 등 기업과의 기술교류회 개최를 통해 대형 민간수탁 사업 확보를 위해서도 노력하고 있다.
소재산업 경쟁력 강화를 위해 금속, 세라믹, 표면기술, 복합 소재부품 분야의 유망 중소중견기업을 선택적으로 집중 지원하는 정책을 추진하고 있다. 이를 위해 올해부터 성장가능성이 높은 기업을 매년 10개 정도 선정해 1년 이상 집중 지원하는 K-MATE(KIMS Materials Industry Assistance for Technology Enhancement) 기업지원 프로그램을 본격 추진하고 있다. 2015년에 이 프로그램을 통해 3건의 기술이전과 제품개발이 이뤄졌고 지원을 받은 기업들은 평균적으로 전년도 대비 20% 수준의 매출증대가 예상되는 등의 성과를 냈다.
또한 원활한 정부정책 대응을 위해 기후변화대응소재연구센터, 나노창의융합소재연구센터, 국제협력지원 센터를 신설하여 올해부터 본격적으로 추진하고 있다. 특히 국제협력 강화의 일환으로 2016년 4월에 독일 프라운호퍼-IKTS, 연세대 글로벌융합기술원과 공동으로 신소재 개발을 위한 국제공동연구소(GRL-FYK)를 설립해 국제협력을 강화해나가고 있다.
■ 마지막으로 신소재경제신문 독자들에게 한 말씀
소재기술은 산업의 쌀이자 꽃이라 불릴 만큼 모든 산업의 기초가 되는 분야다. 또한 소재는 우리 생활과도 밀접한 연관이 있다. 공기가 눈에 보이지는 않지만 없으면 우리가 살아갈 수 없듯이, 소재는 완성품 속에 녹아있지만 소재가 없으면 완성품이 존재할 수 없다.
이제 이러한 소재의 중요성에 대해 많은 국민들의 공감이 있어야 한다고 생각한다. 소재강국 대한민국으로 나아가기 위해서는 국민들의 소재에 대한 인식변화가 전제돼야 한다. 재료연구소는 국민들이 소재의 중요성을 이해하고 쉽게 접근할 수 있도록 다양한 대국민 과학대중화 활동을 펼치고 있다. 경남지역 초등학생을 대상으로 하는 ‘과학상상그리기대회’와 청소년과 일반인을 대상으로 표어와 일반사진, 조직사진 부문을 공모하는 ‘소재빛나래, 재료연구소 대국민 공모전’, 그리고 나노코리아, 한국과학창의축전 등 각종 전시회 참가와 연중 수시로 진행되는 연구소 견학 및 진로체험에 이르기까지 재료연구소는 온 국민들이 소재를 쉽게 이해하고 소재의 중요성을 인식할 수 있게끔 다양한 과학대중화 활동에 노력을 아끼지 않고 있다.
재료연구소가 추구하는 ‘소재강국’은 단순히 소재산업 발전에 그치는 것이 아니다. 온 국민들이 생활 속에서 소재를 느끼고 그 중요성을 인식하게끔 만드는 것이 ‘소재강국’을 이뤄내는 기초이자 디딤돌인 것이다. 이는 재료연구소만 잘 해서는 절대 달성할 수 없다. 산업체와 학교, 관계부처, 타 연구기관 등과 힘을 합쳐야 가능한 일이다. 그 중심에서 재료연구소가 보다 노력하고자 한다. 산업체의 애로사항에 귀 기울이고, 학교의 인재 양성에 기여하고, 소재 관련 정책 수립에도 조언을 아끼지 않을 것이다. 소재를 전문적으로 연구하는 대표적인 기관인 만큼, 타 연구기관과의 연구 활동 또한 앞장서 국민들의 삶에 보탬이 되는 연구성과를 얻고자 최선을 다하겠다.
이 모든 활동과 노력에 국민들의 진심어린 성원을 부탁드린다. 감사합니다.
프로필은 기사 하단에 위의 사진과 함께 제공됩니다.
