바이오인

초격차 국가전략기술 확보를 위한 국가 연구개발 청사진, ‘임무중심 전략로드맵’ 수립

- 국가과학기술자문회의 산하 제3회 국가전략기술 특별위원회 개최

- 기술패권 경쟁이 치열한 이차전지, 반도체·디스플레이, 첨단 모빌리티 등 3개 분야, 

16개 중점기술의 국가적 임무 및 투자·정책방향 제시

과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 ‘과기정통부’)는 8월 29일(화) 13시30분 국가과학기술자문회의 대회의실에서 ‘국가전략기술 특별위원회’(이하 ‘전략기술 특위’) 제3차 회의를 개최하고, 이차전지, 반도체·디스플레이, 첨단 모빌리티 등 3개 분야의 ‘국가전략기술 임무중심 전략로드맵(Ⅰ) - 기술패권 경쟁 분야’(이하 ‘전략로드맵’)를 심의·의결하였다고 밝혔다.

전략기술 특위는 세계적인 기술패권 경쟁 및 과학기술 정책의 안보화에 대응하기 위해 선정된‘12대 국가전략기술’* 육성 관련, 산·학·연 최고 전문가들이 범부처 주요 정책을 총괄·조정하는 대통령 직속 국가과학기술자문회의 산하의 민·관합동 특별위원회로 지난 4월 출범하였다.

< 참고 : 국가전략기술 개요>

◇ (개념) 국가 경제, 외교・안보, 신산업 창출 등 관점에서 전략적으로 중요한 기술

◇ (분야) △반도체·디스플레이, △이차전지, △첨단 모빌리티, △차세대 원자력, △첨단 바이오, △우주항공·해양, △수소, △사이버보안, △인공지능, △차세대 통신, △첨단로봇·제조, △양자 등 총 12개 분야

■ 국가전략기술 육성정책 본격화

최근 정부는 기술주권 확립을 목표로 세계 최고수준의 국가전략기술 확보를 위해 전략기술에 대한 집중 투자를 본격화하고 있다. 2024년 연구개발 예산 배분·조정을 통해 국가전략기술에 대한 투자액을 ’23년(4.7조원)보다 6.3% 증가한 5조원으로 확대하였으며, 특히 이차전지(19.7%↑), 반도체(5.5%↑) 분야에서 주력 산업 경쟁력 유지는 물론 전고체배터리, AI반도체 등 미래 판도를 바꿀 차세대 원천기술 개발 투자를 강화하였다.

지난 4월 전략기술 특위 1차 회의를 통해 선정된 국가임무 달성을 위한 범부처 대규모 연구개발 사업인 ‘국가전략기술 프로젝트’도 본 궤도에 올랐다.‘차세대 네트워크(6G) 산업기술 개발사업’(과기정통부)이 5년간 4,407억원 규모로 예비타당성조사를 통과했으며, 특히‘한국형 도심항공교통(K-UAM) 안전운용체계 핵심기술 개발사업’*(국토부·기상청)은 시급성을 고려하여 기존 대비 단축된(7개월 이상 → 4.5개월) 신속조사를 통해 사업 추진이 결정되었다. 그 밖에 차세대 이차전지 개발, 달탐사, 양자 플래그십 사업 등도 예타 대상으로 선정되어 평가가 진행 중이다.

* K-UAM : 총사업비 1,007억원, 사업기간 3년(‘24~’26년)

이러한 노력에 더하여 정부는 윤석열 대통령 주재로 열린 제1차 국가과학기술자문회의 전원회의 의결사항인 ‘국가전략기술 육성방안’의 후속조치로 ‘국가전략기술육성특별법’의 9월 시행에 발맞추어 범부처 전략기술 연구개발 정책의 명확한 우선순위 설정 및 전략성 확보를 목적으로 하는 ‘전략로드맵’ 수립을 국정과제* 차원에서 추진하고 있다.

* (국정과제 75번) 초격차 전략기술로 과학기술 5대 강국(G5) 달성

■ 전략로드맵 수립 주안점

➊ 전략로드맵은 그간의 다다익선식 기술확보 전략과 달리, 기술패권 경쟁시대 기술주권 확보가 반드시 필요한 핵심기술을 식별하고자 하였다. 즉, 경제안보 관점 분석에 기초하여 중점기술 단위에서 2030년까지 꼭 달성해야 할 가시적 임무를 설정하고, 이를 토대로 임무 달성을 위한 길목기술을 식별하는 하향식(Top-Down) 접근법을 적용하였다.

➋ 특히, 전략로드맵은 ‘국가 최상위 기술전략’으로, 산·학·연 전문가 및 관계부처가 참여하는 전략기술 특위 산하 기술별 조정위원회와 국가 과학기술 정책을 총괄·조정하는 과학기술혁신본부가 함께 기존 부처별 전략을 국가임무 관점에서 정밀 분석하여 국가적 필요성과 실현가능성을 고려한 전략적인 정량목표를 제시하였다.

➌ 전략로드맵은 임무 달성·핵심기술 확보를 위한 중점 투자방향과 함께 인재양성·국제협력·제도개선 등 전략기술 생태계 조성 방안을 제시하였으며, 정부는 제시된 임무·목표의 달성을 위해 로드맵을 연구개발 정책·투자·평가 전과정의 나침반으로 적극 활용할 계획이다.

금번 로드맵은 12대 분야 중에서도 美 「반도체와 과학법」, 「인플레이션 감축법」 등 미·중 기술패권 경쟁이 가장 치열한 이차전지, 반도체·디스플레이*, 첨단 모빌리티 등 3개 분야를 우선 수립 대상으로 선정하였으며, 향후 모든 전략기술 분야 로드맵을 완비해나갈 예정이다.

* 기술분야가 광범위하여 반도체와 디스플레이로 나누어 임무·목표 수립

■ 분야별 로드맵 주요 내용

1. 이차전지 : 리튬이온전지 성능의 이론적 한계수준 극대화, 초성능·초안전·광물자립형 차세대 기술 확보

이차전지의 경우, 미국·유럽연합(EU)의 규제 강화에 대비한 친환경성 강화를 포함한 안정적 공급망 확보와 동시에, 중국의 세계시장 점유율 확대에 대응하는 성능·가격 경쟁력 고도화가 시급하다. 이에 따라 ‘이차전지 기술강국 수성’을 목표로 ▲리튬이온전지 셀·소재, ▲차세대 이차전지, ▲이차전지 모듈·시스템, ▲재사용·재활용 등 4개 중점기술별 세부 목표를 제시했다.

특히 리튬이온전지의 경우, 중국의 주력제품인 인산철(LFP) 배터리의 글로벌 시장침투가 강화되는 상황에서 경쟁국 추격을 압도하는 초고성능화가 필요한 시점으로, 우리 기술수준과 격화되는 주요국 경쟁을 고려하여 이론적 한계 수준의 350Wh/kg급 에너지밀도 구현이라는 도전적 목표와 함께, 이를 위한 하이니켈 양극재(니켈 90% 이상), 실리콘계 음극재(실리콘 20% 이상) 등 핵심소재 확보를 핵심 임무로 설정했다.

그리고 미·일·유럽연합 등이 이차전지 시장주도권 탈환을 목표로 적극 투자 중인 차세대 전지 선점 관련, 초격차 성능을 위한 리튬금속 및 초안전 구현을 위한 반·전고체 전지 상용화(400Wh/kg)를 추진하며, 특히 광물확보 경쟁 격화에 대비하여 리튬을 부존량이 풍부한 나트륨으로 대체하는 나트륨이온전지(220Wh/kg 이상) 핵심기술 투자 확대도 포함하였다.

이차전지 생태계 조성 방안으로는 ▲핵심광물 수급지도 개발 등 세계 광물확보를 위한 패키지 지원, ▲완성차 업체 협업을 통한 사용후배터리 관리 고도화, ▲공급망 기업의 소재·부품 검증을 포함한 오픈 이노베이션 강화 등을 제시하였다.

2-1. 반도체 : 인공지능 시대, 저전력 · 고효율에 집중

초미세 공정의 기술난이도가 급증하는 상황에서 국제 공급망 속 반도체 강국의 위치를 유지해나가기 위해선 초거대 인공지능 본격화에 대비하여 막대한 전력소모량을 최소화할 수 있는 저전력·고효율화가 핵심 과제가 될 전망이다. 이에 따라 ‘메모리 1위 수성 + AI반도체 신격차 확보’을 목표로 ▲고집적·저항기반 메모리, ▲고성능·저전력 인공지능 반도체, ▲첨단패키징, ▲전력반도체, ▲고성능 센서 ▲소재·부품·장비 등 6개 중점기술 중심의 로드맵을 수립하였다.

특히 기존의 단순한 ‘초고성능화’ 접근법 대신 인공지능 연산에 최적화된 ‘저전력·고효율화’를 위해, 초저전력 상황에서도 10TFLOPS/W* (현재 2TFLOPS/W급) 이상의 고효율을 구현할 수 있는 차세대 설계 기술 개발과 함께, 우리 인공지능 반도체의 클라우드·데이터센터 본격 적용을 위한 실증·소프트웨어 개발을 핵심 목표로 설정하였다.

* TFLOPS/W : 단위전력(와트) 기준, 초당 1조개의 실수연산이 가능한 성능

이와 함께 자성소자 기반(MRAM)·저항기반(PRAM) 차세대 메모리 소자*, 이종집적 칩렛** 후공정(패키징), 화합물 전력반도체, 극한환경용 전원자립형 센서 등 중점기술별 인공지능 구현에 최적화된 임무·핵심기술을 식별했다.

* 고속 정보처리(DRAM)와 비휘발성(NAND플래시)을 모두 갖춘 저전력·고효율 소자

** 하나의 칩에 여러 기능을 담는 대신, 기능별로 칩을 분할한 후 연결하는 방식으로, 인공지능 관련 고성능칩의 가격경쟁력·수율 확보에 유리

생태계 조성 방안으로는 ▲설계에 투입가능한 고급인력 양성을 위한 학부 수준부터 융복합 인재유입 활성화 및 중점기술별 특화대학원 지원 강화, ▲글로벌 연구소 및 핵심 소부장기업과의 공동연구 및 교류 강화, ▲전력·용수 등 필수 인프라 구축 및 연구거점 조성 등을 포함하였다.

2-2. 디스플레이 : 차세대 시장 주도권 선점 통한 글로벌 경쟁력 1위 탈환

디스플레이는 LCD 등 저가형 제품을 중심으로 한 중국의 추격이 우리 주력제품인 OLED까지 확산*되고 있는 상황으로, 우리 경쟁력 유지를 위한 성능 초격차화가 시급하다. 특히 폴더블·AR/VR 등 융복합 제품의 대중화 단계 진입과, 스마트 헬멧·메타버스 훈련 등 높은 미래국방 활용성을 고려할 때 차세대 시장 주도권 선점은 우리 산업의 새로운 기회가 될 전망이다. 이에 ‘디스플레이 세계 경쟁력 1위 탈환’을 목표로 ▲무기발광, ▲유연·신축(프리폼), ▲소재·부품·장비 등 3가지 중점기술에 주목하였다.

* OLED 시장점유율 : (19년) 한국 89.4%, 중국 9.7% → (22년) 한국 81.3%, 중국 17.9%

특히 무기발광 디스플레이는 초고성능(저전력·고해상도·고밝기)을 목표로 5나노미터 이하의 초소형(마이크로) LED 핵심기술 개발과 함께, 조기상용화의 최대 병목으로 지적되는 가격경쟁력 확보를 위한 고속·고효율 생산기술을 주요 목표로 식별하였다.

생태계 조성 방안으로는 ▲채용조건형 계약학과, 대학 기초·원천연구 지원을 통한 신산업 현장 맞춤형 고급인재 양성과 ▲마이크로LED 등 신기술·응용분야의 민간R&D 촉진 및 국제 표준화 주도 등을 제시하였다,

3. 첨단 모빌리티 : ‘27년 완전자율주행 상용화를 위한 고성능 인공지능 및 보안·안전성 표준·인증 선점

우리 기업의 소프트웨어 중심 전환(SDV) 선언, 미국 연방항공청의 도심항공교통 감항인증 취득 등 기술개발 경쟁 가속화와 함께, 인플레이션 감축법, 탄소국경조정제도 등 규제 중심의 경제안보 경쟁이 매우 치열한 분야인 첨단 모빌리티는 ‘수용성·안정성·친환경성 구현’을 목표로 ▲자율주행시스템 ▲도심항공교통 ▲전기·수소차 등 3가지 중점기술 중심으로 분석이 수행되었다.

특히 자율주행시스템은 관계부처가 2027년 완전자율주행(레벨4)* 상용화를 목표로 추진하던 기술로, 기존의 규제·인프라 개선 중심 접근을 보완하는 고성능 인공지능·컴퓨팅 기술 확보**와 SDV 전환 이후 세계시장의 기술주도권 향배를 좌우할 보안·안전성 관련 표준·인증 선점을 주요 과제로 도출하였다.

* 심각한 악천후 등 비상상황 외에는 운행구간 내 목적지만 설정하면 운전자 조작이 불요

** 기존 대비 10배 수준의 연산성능(1,000TOPS)를 토대로 예측되지 않은 환경에서도 설명·제어가 가능한 학습형 자율주행 구현

생태계 조성 방안으로는 ▲자율주행 본격 추진에 대비한 소프트웨어 융합인력 및 도심항공교통 상용화에 대비한 조종사 등 교육훈련 체계 구축과 함께 ▲선제적 제도 정비* 및 실증 활동 지원을 과제로 설정하였다.

* (자율주행) 안전기준, 보험·운행제도, 시범운행지구 등 제도 정비

  (도심항공교통) 안전성 가이드라인, 사업자 요건·운수권 배분 등 선제 대응

  (전기·수소차) 생활·이동거점별 충전기 확충 및 충전 품질·안전성 제고

한편, 전략기술 특위는 전략로드맵과 함께 국가전략기술 성패를 좌우할 최고급 인재 확보 및 질적 역량 향상을 위한 「연구개발을 통한 국가전략기술 인재 확보 전략」을 비공개 안건으로 상정·논의하였다. 본 안건은 향후 국가과학기술자문회의 심의를 거쳐 최종 확정될 예정이다.

주영창 과기정통부 과학기술혁신본부장(국가전략기술 특위 위원장)은 “국가전략기술 육성의 핵심 방향은 임무중심적·전략적 연구개발 및 세계 수준의 핵심인재 양성으로, 이번 회의를 통해 전략기술 육성을 위한 세부적인 전략 수립이 본격화되었다”고 평가하며, “과학기술혁신본부는 「국가전략기술육성특별법」의 9월 본격 시행을 포함하여 앞으로 기술주권 확보를 위한 과학기술 정책 혁신과 수립·추진에 박차를 가하겠다”고 밝혔다.

...................(계속)

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