▲ ‘국가전략기술과 메타물질 포럼’에 참석한 정부, 연구 기관 및 관계자들이 기념촬영을 하고 있다.

선진국과 기술격차를 해소하기 위해서는 기존의 기술에 새로운 혁신적인 기술이 필요 한 가운데, 기존에 없던 새로운 성능을 구현해 소재 개발에 새로운 패러다임을 제시할 메타물질이 주목 받고 있다. 특히 차세대 디스플레이, 우주항공용 고강도 복합소재 등 국가전략기술 구현에 있어 메타물질 개발은 필수로, 미래 신기술 전점을 통한 기술 초격차 확보를 위해서는 메타물질의 연구개발 수준을 넘어 산업 분야로 응용확대를 위한 전략 및 지원이 시급하다는 의견이 제기됐다.

글로벌 기술 패권 시대 대비를 위한 12대 국가전략기술을 구현하는데 핵심적인 게임 체인저 역할을 할 메타물질의 체계적인 육성을 위해 ‘국가전략기술과 메타물질 포럼’이 22일 회의원회관 제2소회의실에서 개최 됐다.

이번 포럼은 국민의 힘 김영식 국회의원과 대한기계학회, 대한치료초음파학회, 한국광학회, 한국전자파학회가 공동 개최하고, 한국기계연구원과 한국에너지기술연구원, 파동에너지극한제어연구단이 공동으로 주관하고, 과학기술정보통신부가 후원했다.

이날 행사에는 △김영식 국회의원 △구혁채 기초원천연구정책관 △대한기계학회 윤의성 회장 △한국광학회 한상국 회장 △한국기계연구원 박상진 원장 △한국에너지기술연구원 한성옥 부원장 등을 비롯해 많은 산학연 관계자들이 참석했다.

메타물질은 자연계에 존재하는 물질을 이용, 파동의 파장보다 작은 인공 구조물을 만들어 자연계에 존재하지 않는 물성을 구현하는 차세대 소재다. 메타물질은 빛의 파장보다 매우 작은 크기로 만든 금속이나 유전물질로 설계된 메타 원자(Meta Atom)의 주기적인 배열로 이루어진다. 즉, 자연적인 물질의 배열과 구조를 인공적으로 바꿔 빛이나 음파를 반사, 굴절시키도록 만든 것이 메타물질이다.

몸에 두르면 투명인간을 만드는 투명망토, 고해상도 홀로그램, 고성능 렌즈, 효율적인 소형 안테나, 초민감 감지기 같은 새로운 응용 분야에 적용할 수 있다. 또 메타물질은 빛뿐만 아니라 전자파, 음파 등 일반적인 파동의 전파를 재단할 수 있어 스텔스 기능도 가능하며, 파장대역별에 따라 디스플레이. 센서. 비파괴 검사, 위성안테나, AR/VR 등에 응용 할 수 있다.

미 국방성 산하 고등연구계획국(DARPA)는 인터넷 만큼이나 인류에 변혁을 가져올 기술로 메타물질을 선정했으며, 세계경제포럼에서는 10대 신기술로 메타물질을 지목하기도 했다. 이에 글로벌 메타물질 시장은 통신, 항공·방산, 자동차, 의료 등을 중심으로 다양한 분야에서 꾸준히 성장할 것으로 예상 된다. Future Markets 보고서에 따르면, 2017년 2,800억원에서 연평균 30.6% 씩 증가해 2031년에는 12조원에 이를 것으로 보인다.

이에 미국, 유럽, 중국 등 주요국은 메타물질 연구센터 설립, 전담팀 신설, 국방응용 네트워크 구축 등 메타물질 연구 지원 정책 경쟁적 추진하고 있다. 5G/6G 통신, IoT 센서 및 네트워크, 디스플레이, 렌즈 및 홀로그램 기술, 소음 흡수 및 차단, 음향 센서 등 민수 분야에서는 상용화에 진입했으며, 국방 분야에서는 차세대 레이더, 스텔스 분야 중심 활발한 연구개발을 수행하고 있다.

우리나라도 메타물질을 정부의 12대 국가전략기술을 조기에 확보하는 데 필요한 100대 미래소재 중 17개 이상 소재를 확보하는데 기여할 것으로 보고 있다. 따라서 메타물질의 육성 전략과 응용분야 확대 전략 마련이 시급한 실정이다. 이날 포럼에서는 각계 전문가들이 발표와토의를 통해 정부의 적극적인 메타물질 육성책 마련의 필요성을 역설했다.

▲ 파동에너지극한제어연구단 이학주 단장이 ‘국가전략기술 구현을 위한 메타물질’에 대해 발표하고 있다.

먼저 이학주 파동에너지극한제어연구 단장이 ‘국가전략기술 구현을 위한 메타물질’을 주제로 기조 발제가 진행됐다. 이학주 단장은 “메타물질은 기존 자연계 물질의 물성 한계를 극복, 원하는 물성을 구현 가능한 역설계 기술과 양산을 고려한 메타구조체 최적의 설계기술로, 기존 소재 개발의 패러다임을 바꿀 수 있는 미래 소재 기술”이라고 설명했다.

이학주 단장은 “특히 정부가 선정한 12대 국가전략기술 구현을 위한 100대 소재 중 신축 디스플레이용 소재, AR용 메타렌즈, 미래 모빌리티 소재, 항공기용 복합기능 소재 등 17개를 메타물질로 확보할 수 있으며, 프리폼·무기발광 디스플레이, 전기수소차, 항공가스터빈엔진·부품, 5G·6G 통신 등 50대 세부 중점기술 중에서는 10개 기술을 메타기술로 구현 가능해 국가전략 기술의 조기 및 효율적 달성이 기여할 수 있다고 말했다.

또한 “소재 기술은 우리나라가 미국 등 선진국에 비해 취약하지만, 메타기술은 이를 극복하는 데 게임 체인저 역할을 할 것”이며, “이미 우리는 세계 3위 수준의 기술을 확보하고 있고, 이를 체계적으로 육성하는 전략이 필요하다. 이에 조속히 발전전략을 마련해서 글로벌 기술 패권 전쟁에서 이길 수 있도록 해야 한다”고 강조했다.

이어서 육종관 한국전자파학회 회장의 ‘메타물질의 국방응용’에 대해 발표했다. 육종관 회장은 “메타물질은 스텔스 기술의 생존성 향상과 센서 성능의 고도화 등에 응용 가능하며, 현재 기초연구 단계를 뛰어넘어 무기체계에 적용이 가능한 수준의 연구개발을 진행 중에 있다”며 “산학연군 간 협력을 통해 실제 전장에서 적용될 수 있는 기술로 개발이 필요하다”고 말했다.

이재영 대한치료초음파학회 회장의 ‘치료초음파와 메타물질’에 대해 설명했다. 초음파로 두개골을 투과해 뇌를 이미징하는 기술은 기존에 불가능하던 것을 메타물질을 통해 가능하게 해, 초음파 이미징 분야 시장 주도가 가능할 것으로 예상되며, 더 나아가 뇌 관련 질환 치료에도 기여할 것으로 기대된다고 전했다.

▲ 패널 토론에 참석한 다양한 분야의 전문가 들이 메타물질 육성 방안 마련을 위한 다양한 의견을 제시했다.

이후 패널 토론에서는 신용현 연세대학교 교수(前 국회의원)가 좌장을 맡았으며 △과기정통부 구혁채 기초원천연구정책관 △대한기계학회 윤의성 회장 △중앙일보 최준호 논설위원 △한국광학회 한상국 회장 △한국에너지기술연구원 한성옥 부원장이 참석해 메타물질 고도화 및 육성 방안 모색을 위한 다양한 의견을 제시했다.

구혁채 과기정통부 정책관은 “대부분의 기술 경쟁이 극한으로 치닫고 있는 상황에서 소재·화학 수준의 원천 기술 확보가 필요한 상황”이라며, “협업을 통한 기술개발의 시너지를 높이고, 수요기업 등과 연계해 파급효과를 향상시켜 선도국과 경쟁하기 위한 전략적 접근이 필요하다”고 강조했다.

윤의성 대한기계학회장은 “50대 세부 중점기술 중 반도체, 수소 전기차 등 약 2/3가 기계기술 혁신을 필요로 하며, 국가전략기술의 생산성과 초격차 기술을 확보하는데 핵심적인 역할을 하는 메타물질을 육성하기 위해 대한기계학회도 노력하고 있다”고 말했다.

한상국 한국광학회장은 “메타물질은 AR/VR, 6G 차세대 광통신 등 나노포토닉스 미래 핵심 기술로 우리 생활에 근접해 다양한 응용을 앞두고 있다. 그동안 기초 체력을 다졌다면, 이제는 국가 발전을 꾀할 수 있는 코어기술 개발로 이어질 수 있도록 국내 다양한 분야의 전문가들이 협력할 수 있는 거점이 필요하다”고 설명했다.

한성옥 한국에너지기술연구원 부원장은 “미국, 캐나다 등 선진국에서도 메타물질 기술 개발을 광범위하게 지원하고 있는 만큼, 국내 메타물질 기술의 육성을 위한 전략 수립이 시급하다”며 “에너지기술연구원도 응용 기술과 아이템 개발을 추진해 국가 경쟁력 확보에 기여할 수 있도록 노력하겠다”고 전했다.

마지막으로 국민의힘 김영식 의원은 “과학기술이 곧 경제이자 안보인 시대에서 국가 차원의 과학기술 지원 전략이 무엇보다 중요해진 시점이다. 다양한 분야에 응용돼 초격차를 달성할 것으로 기대되는 메타물질이 새로운 성장과 미래를 열어갈 수 있도록 국회 차원에서 관심을 가지고 지원할 것이며, 메타물질 분야에서도 국민이 바라는 신성장 동력을 만들어 주기를 바란다”라고 밝혔다.