‘우리가 유독 짠맛에 끌리는 이유는 무엇일까?’
‘사람이 스스로 포만감을 조절할 수 있다면?’
‘혀는 어떤 원리로 맛을 느낄까?’

듣기만 해도 흥미로운 맛과 식욕에 관한 궁금증이다. 누구나 한 번쯤은 생각해 봤을 질문을 과학적으로 파고들어 메커니즘을 규명하고 미래 기술로 발전시키는 이들이 있다. 바로 삼성미래기술육성사업이 선정한 연구 과제의 주인공들이다.

삼성미래기술육성사업은 삼성전자가 2013년부터 진행한 과학기술 육성·지원 프로그램으로, 기초과학부터 ICT까지 더 나은 미래를 위한 연구 과제를 지원하고 신진 연구자도 발굴하는 CSR 프로그램이다. 연구진이 오직 연구에만 몰두할 수 있도록 전폭적으로 지원하되, 목표를 달성하지 못하더라도 책임을 묻지 않고 이 역시 지식 자산으로 활용하는 것이 특징.

아래 영상에서 만나볼 세 명의 연구자도 삼성미래기술육성사업과 함께 ‘맛과 식욕’이라는 미지의 영역을 마음껏 탐구 중이다. 인간의 미각 메커니즘을 찾아 나선 이들의 여정을 영상에서 만나 보자.

▲ 이종흔 교수(오른쪽에서 3번째)와 연구팀

에틸렌은 씨앗의 발아부터 꽃의 개화까지, 식물의 성장과 노화에 중요한 역할을 하는 기체다. 감자를 비닐에 사과와 함께 보관해 싹이 나는 것을 방지하는 것도, 덜 익은 바나나 아래 다른 과일을 두어 빨리 익히는 것도 모두 에틸렌이라는 식물 호르몬의 작용 때문에 가능한 일. 하지만 에틸렌 가스는 높은 결합에너지로 인해 산화물 반도체형 가스 센서로 선택적 검출이 어렵다고 알려져 있다.

이에 이종흔 교수 연구팀은 ‘이중층 구조’를 해법으로 제시했다. 산화주석(SnO2) 기반 산화물 반도체형 가스 센서 감응막에 산화크롬(Cr2O3) 나노 촉매층을 코팅하면 에틸렌 이외의 방해 가스는 반응성이 낮은 이산화탄소(CO2), 수증기(H2O)로 산화돼 에틸렌을 고선택성 고감도로 검출할 수 있음을 확인했다.

이번 연구를 통해 개발된 센서는 육류, 해산물, 생선 등의 보관에서 발생하는 암모니아, 디메틸아민, 트리메틸아민 가스뿐 아니라 실내에 존재하는 다양한 가스들에 대해서도 우수한 선택성을 지닌다. 덕분에 주위 환경 변화에 관계없이 과일 숙성 정도를 정확하게 판단할 수 있다.

이종흔 교수는 “ICT 기술을 농업에 적용하기 위해서는 무선통신 기반 소형 센서로 미량의 식물 호르몬을 선택적으로 검출하는 것이 매우 중요하다”며 “해당 연구는 대표적 식물 호르몬인 에틸렌을 초소형화가 용이한 산화물 반도체형 가스 센서를 이용해 높은 감도로 검출했다는 데 의의가 있다”고 밝혔다.

삼성전자는 이번 연구를 2018년 9월 삼성미래기술육성사업 지정테마로 선정해 지원해왔다. 삼성미래기술육성사업은 국가 미래 과학기술 연구 지원을 위해 2013년부터 10년간 1조 5천억 원을 지원할 예정이며, 지금까지 560개 과제에 7,182억 원을 집행했다.

미국 교육학자이자 저술자, 연설가였던 레오 버스카글리아(Buscaglia, Leo)의 말이다. 삼성전자는 불가능한 것처럼 보이는 과학기술을 실현하기 위한 목표를 가지고 삼성미래기술육성사업을 2013년부터 진행하고 있다. 매년 자유공모 2회, 지정테마 공모 1회를 실시해 과학자들을 지원하는데, 올해의 지정테마 지원과제 15개를 9일 발표했다.

삼성미래기술육성사업의 지정테마는 반도체, 디스플레이, 로봇 등 국가 차원에서 연구가 필요한 혁신기술들을 지원하기 위한 프로젝트. 올해 △혁신 반도체 소재와 소자∙공정 기술 △차세대 디스플레이 △컨슈머 로봇 △진단, 헬스케어 솔루션 등 4개 분야에서 선정한 차세대 기술 연구과제들을 삼성전자 뉴스룸이 자세히 살펴봤다.

1,000배 초고속-100단 초고층 반도체

반도체 분야에서 ‘속도와 소비전력, 용량’은 영원한 숙제라 해도 과언이 아니다. <차세대 3D Fe-NAND[1] 구현을 위한 ALD 공정 기반 강유전체 트랜지스터 개발(연구책임자 이장식 포스텍 교수)>은 대표 메모리반도체인 낸드플래시의 속도를 높이고, 소비전력은 확 낮추는 프로젝트. 강유전체와 산화물반도체를 결합하는 등 소재, 공정온도, 박막공정에 각각 변화를 줘, 기존 대비 속도는 1,000배까지 높이고, 작동전압은 5V나 낮추는 걸 목표로 한다.

새로운 소재를 적용해 소비전력과 발열을 줄이는 과제도 있다. <디락 반금속 기반 초고속 저전력 비휘발성 메모리(연구책임자 박기복 유니스트 교수)>는 공상과학 영화 소재로 쓰이곤 하는 영국 이론물리학자 폴 디락(Paul Dirac)의 ‘반물질(antimatter, 反物質)‘ 개념을 응용한 흥미로운 과제다. 외부자극에 의해 도체-반도체 성질이 변하는 새로운 소재(‘디락 반금속’)를 개발해, 미량의 전류만으로 메모리 소자를 구현하는 것을 목표로 한다. 구조가 간단하고 스위칭할 때 전력도 낮기 때문에 발열 역시 떨어지게 된다.

반도체 회로를 100층 이상 쌓아 올리는 걸 목표로 하는 프로젝트도 있다. 첨단 건설 현장 얘기로 들리는 이 쌓기(적층) 기술은 반도체의 저장용량과 직결된다. 제한된 면적 안에서 회로를 높이 쌓아 데이터 용량을 늘리는 기술인 것. <사방정계 HfO2 기반 강유전체 박막과 CAAC-IGZO 채널 재료를 적용한 3D V-낸드플래시 요소기술과 아키텍처 개발(연구책임자 송윤흡 한양대 교수)> 연구는 회로를 100층 이상 쌓아 기존 낸드플래시가 가진 용량의 한계를 극복하는 프로젝트다. 이를 위해 전압을 줄이는 절연체를 사용하는 등 메모리층과 채널층을 각각 새로운 소재로 대체한다.

반도체 회로를 높이 쌓아 두꺼워지면, 그 안에서 이동해야 하는 전자 속도는 느려지는 한계가 발생한다. <비(非) 단결정 이종접합 기반 저차원 전자 기체 소자 구현과 응용(연구책임자 박태주 한양대 에리카캠퍼스 교수)> 과제는 저항이 극단적으로 낮아지면 전자가 빠르게 이동하는 현상에 주목한다. 이 현상을 반도체에 적용하면 적층 한계를 극복하면서 전자의 속도와 이동성을 끌어올릴 것으로 기대된다.

반도체를 완전히 새로운 구조로 쌓는 방법도 제안됐다. <게이트 스택의 물성과 구조 변조를 이용한 비(非)전하 저장형 비휘발성 메모리 소자(연구책임자 윤태식 명지대 교수)> 과제는 기존의 전하(電荷)를 저장하는 방식이 아닌, 이온이동을 이용한 집적 방식을 도입하는 연구다. 반도체 적층에 있어 가장 큰 ‘적’은 간섭현상인데, 이 프로젝트가 성공하면 셀(Cell) 사이 간섭을 없앨 수 있어 반도체 적층의 신기원을 이룰 것으로 관심을 모은다.

5,000ppi 이상 마이크로LED…OLED 한계 극복하는 기술도

최신 디스플레이 기술은 사람이 실제로 보는 것과 점점 가까워지고 있지만, 아직까지 완벽하다고 할 수는 없다. <초고정확도 프로그래머블 어셈블리기반 5,000ppi 이상급 마이크로 LED 모바일 디스플레이 제작기술 연구(연구책임자 김재균 한양대 에리카캠퍼스 교수)>는 과제명에 있는 것처럼, 현재 일상에서 볼 수 있는 디스플레이보다 월등히 높은 5,000ppi 이상의 디스플레이를 구현하는 과제다. 5,000ppi는 가로, 세로 2.54cm(1인치) 면적에 5,000개 화소가 촘촘히 들어가 있는 수준. 그만큼 선명한 화질을 구현할 수 있으며, 이를 위해 마이크로(㎛, 100만분의 1m) 단위의 발광다이오드(LED) 나노와이어 입자를 전기장 방향에 따라 새롭게 배열하는 연구에 나선다.

차세대 디스플레이 기술 중 하나인 유기발광다이오드(OLED)는 자체 발광 특성과 함께 화면이 밝고, 명암비가 뛰어나 스마트폰 기기에 활발히 적용되고 있다. 하지만 적색과 녹색에 비해 수명이 짧고 효율이 낮은 청색 형광 소재를 개선하는 게 과학계와 디스플레이 산업의 숙제로 자리하고 있다. <청색 형광 OLED 효율한계(IQE 40%) 극복을 위한 초고효율-차세대 형광 발광재료 개발(연구책임자 김태경 홍익대 교수)> 과제는 기존 발광재료에서 활용하지 않는 새로운 소재를 개발, 기존 청색 형광 소재가 가진 40% 효율 한계를 극복하는 프로젝트다.

점차 현실로 다가오고 있는 홀로그램, 가상현실(VR), 증강현실(AR) 디스플레이 기술을 발전시키기 위한 과제들도 이번에 선정됐다. <홀로그래픽 3D 디스플레이를 위한 능동 복소 공간 광 변조기(연구책임자 김휘 고려대 세종캠퍼스 교수)>는 기존 액정표시장치(LCD) 위에 3개의 광학 레이어를 부착한 광변조 장치를 개발, 공간감이 살아있는 3차원(3D) 디스플레이를 만드는 연구과제다. 이 변조기로 빛을 투영하면 홀로그램 패턴이 더욱 명확해져, 선명한 3D 영상을 구현할 수 있다.

과제는 빛을 작은 크기의 한 지점에 정확하게 모아주는 새로운 렌즈를 만드는 게 목표. 낮은 제조 비용과 비교적 간단한 공정으로 AR, VR 디스플레이의 밝기와 선명도 역시 높일 수 있어, 디스플레이 산업에 대한 파급 효과가 클 전망이다.

오감을 느끼는 로봇-소형·경량 로봇 구동장치

보고, 듣고, 냄새를 맡고, 맛보고, 또 느끼고…. 인간이 오감으로 사물을 인지하듯 로봇은 센서로 세상과 만난다. <로봇 피부의 분산형 오감 인지용 말초신경계 광섬유센서망 개발(연구책임자 김창석 부산대 교수)> 과제는 인간의 말초신경계를 모사한 광섬유 센서망을 실제 크기의 로봇팔에 적용해, 상용화까지 모색하는 프로젝트다. 이 센서망을 탑재한 로봇은 피부에서 아픔을 감지하는 등 다양한 감각을 자유자재로 표현할 수 있게 된다. 인간과 오감을 교류하는 ‘감각 표현 로봇’이 현실화될 수 있을지 관심을 모은다.

액추에이터(actuator)는 동력을 이용해 기계를 움직이는 구동장치다. <초소형 가변 중력보상모듈 일체형 설계를 통한 차세대 소형 액추에이터 개발(연구책임자 이기욱 중앙대 교수)> 과제는 중력 보상을 위한 스프링, 힘 증폭 매커니즘을 각각 연구해 중력보상장치와 구동기를 일체화하는 프로젝트. 실현되면 로봇, 기계장치의 소형화와 경량화, 원가 절감에 기여할 전망이다.

혈당측정-미세먼지에 대한 새로운 대처법

혈당 측정하면 떠오르는 건 날카로운 바늘 채혈과 알코올 소독, 지혈 등 번거로운 과정이다. <고주파 음향 집게를 이용한 비침습식 혈당 모니터링 시스템(연구책임자 김형함 포스텍 교수)> 과제는 바늘로 살을 찌르지 않고 혈당을 모니터링 하는 방안을 연구한다. 초음파 기반의 고주파 음향 집게(acoustic tweezers) 기술을 연구하는데, 결과가 좋다면 작은 아픔도 없이 혈당 측정의 정확도도 높일 것으로 기대된다.

<대기 재난 안전 개선을 위한 나노갭 전극필터 기반 실내외 공기정화 원천기술(연구책임자 유용상 카이스트 교수)> 과제는 일상의 괴로움이 된 미세먼지에 폭넓게 대응할 수 있는 필터를 개발하는 프로젝트다. △나노갭(나노미터 크기의 틈새) 전극필터 △고분자 프레임 제작기술 △새로운 입자 포집기술을 각각 개발, 범용 공기청정 시스템에 적용하는 게 목표다. 각각의 기술이 실현되면 먼지·박테리아·세균 등 종류와 크기별로 유해물질을 포집하며, 손쉽게 물로 세척해 다시 쓸 수 있는 공기청정기가 선을 보일 수 있을 것으로 기대된다.

삼성전자는 삼성미래기술육성사업 일환으로 국가적으로 연구가 필요한 미래 과학기술 분야의 혁신을 위해 2014년부터 지정테마 과제를 선정해 지원하고 있다.

삼성전자는 올해 △ 혁신적인(Disruptive) 반도체 소재 및 소자∙공정 기술, △ 차세대 디스플레이, △ 컨슈머(Consumer) 로봇, △ 진단 및 헬스케어 솔루션 등 4개 분야에서 총 15개 과제를 선정했다.

반도체 산업의 획기적인 기술 향상을 이끌 기술을 공모한 ‘혁신적인 반도체 소재 및 소자∙공정 기술’ 분야에서는 △ 이온 이동을 이용한 차세대 메모리 반도체 (명지대학교 윤태식 교수), △ 낸드플래시 메모리를 100층 이상 집적하기 위한 신규 소재 (한양대학교 송윤흡 교수), △ 다이아몬드 이용한 차세대 반도체 패키징 기술 개발 (중앙대학교 이형순 교수) 등 반도체 소자 구조와 소재를 획기적으로 차별화할 수 있는 과제 6개가 선정됐다.

‘차세대 디스플레이’ 분야에서는 미래 디스플레이 기술 분야에서 혁신을 가져올 연구과제들을 선정했다. △ OLED 청색 발광 소재의 효율 한계 극복 (홍익대학교 김태경 교수), △ 홀로그램용 공간 변조 기술 연구 (고려대학교 세종캠퍼스 김휘 교수), △ 나노와이어 기반 마이크로 LED 연구 (한양대학교 에리카캠퍼스 김재균 교수) 등 5개 과제가 선정됐다.

‘컨슈머 로봇’ 분야에서는 △ 로봇 피부에서 압력, 온도, 거리, 진동 등을 감지하는 말초신경계 광섬유센서 개발 (부산대학교 김창석 교수) 등 2개 연구과제가 선정됐다.

‘진단 및 헬스케어 솔루션’ 분야에서는 △ 미세먼지를 크기와 종류별로 구별하여 효과적으로 제거할 수 있는 공기정화기술 (KIST 유용상 교수) 등 2개 과제가 선정됐다.

한편, 함께 공모했던 ‘차세대 컴퓨팅 및 시스템 아키텍쳐’ 분야에서는 산업계의 혁신을 위해 보다 도전적인 목표와 창의적인 아이디어가 필요하다는 심사위원단 의견에 따라 과제가 선정되지 않았다.

삼성전자는 2013년 국가 미래 과학기술 연구를 지원하기 위해 10년간 1조5천억원을 출연하는 삼성미래기술육성사업을 시작했다.

기초과학, 소재, ICT 분야의 ‘자유공모 지원과제’는 매년 상, 하반기에 한차례씩 선정하며, ‘지정테마 지원과제’는 연 1회 선정한다.

▲ (혁신적인 반도체 소재 및 소자·공정 기술 분야) 이온 이동을 이용한 차세대 메모리 반도체 연구과제를 담당한 명지대학교 윤태식 교수

▲ (차세대 디스플레이 분야) OLED 청색 발광 소재의 효율 한계를 극복하는 연구과제를 담당한 홍익대학교 김태경 교수

▲ (차세대 디스플레이 분야) 홀로그램용 공간 변조 기술 연구과제를 담당한 고려대학교 세종캠퍼스 김휘 교수

▲ (컨슈머 로봇 분야) 로봇 피부에서 압력, 온도, 거리, 진동 등을 감지하는 말초신경계 광섬유센서 개발 연구과제를 담당한 부산대학교 김창석 교수

▲ (진단 및 헬스케어 솔루션 분야) 미세먼지를 크기와 종류별로 구별하여 효과적으로 제거할 수 있는 공기정화기술 연구과제를 담당한 KIST 유용상 교수

한승용 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 직류 자기장 45.5 테슬라(Tesla)를 기록하며, 지난 20여년간 넘지 못했던 직류 자기장 세계 최고 기록(기존 44.8 테슬라)을 경신했다.

이 연구 결과는 6월 13일 국제적인 학술지 네이처(Nature) 본지(제 1저자 한승용 교수)에 발표됐다.

한승용 교수는 “이번 연구결과는 새로운 무절연 고온 초전도 자석 기술을 통해 기존 한계를 뛰어넘는 초고자기장을 보다 안전하게 발생시키는 한편, 기존에는 상상하기 어려웠던 수준으로 초소형화가 가능하다는 것을 보여준다.”고 말했다.

그는 이번 연구결과를 활용하면 “향후 △암 진단용 MRI, 신약개발용 분석장비 등 의료 분야, △풍력 발전, 에너지 저장 장치 등 에너지 분야, △ 오폐수 처리 등 환경 분야, △전기 추진 등 수송 분야, △고효율 산업용 기기 등 우리 산업 전반에 걸쳐 큰 파급 효과가 있을 것”이라고 밝혔다.

암 진단용 MRI의 경우, 현재 임상용으로 활용되고 있는 장비의 자기장은 3 테슬라 수준이며, 자 기장이 10 테슬라인 장비가 연구 중이다. 이번 연구 결과를 통해 45 테슬라 이상의 임상용 MRI가 개발된다면 기존 대비 100배 이상 해상도의 진단 영상을 얻을 수 있어 초기 암이나 치매 등 혈관성 뇌질환 진단에 효과가 클 것으로 기대된다.

한승용 교수 연구팀은 기존 초전도 자석에서 필수적으로 여겨졌던 전기 절연부를 의도적으로 제거한 ‘무절연 고온 초전도 자석’ 구조를 세계 최초로 제안해 초전도 자석 제작 방식의 패러다임을 바꾼 것으로 평가받고 있다.

연구팀은 기존 초전도 자석에 비해 50배 이상의 높은 에너지 밀도를 가지면서도 직경 34 mm, 높이 53 mm의 초소형으로 설계된 ‘무절연 고온 초전도 인서트 코일’을 개발했다. 이 연구 결과를 통해 고온 초전도 자석 기술의 상용화에 획기적인 전기가 마련될 것으로 기대된다.

이번 연구 초반 ‘무절연 고온 초전도 자석’이 45.5 테슬라의 초고자기장에서 구동될 때 발생하는 독특한 기계적 변형의 원인을 규명하지 못하는 어려움이 있었으나, 삼성전자 미래기술육성센터의 연구 지원을 통해 무절연 고온 초전도 자석에서 발생하는 비선형 전류 특성을 새롭게 해석하는 기법을 개발하고 기계적 변형의 원리를 규명했다.

한승용 교수팀의 이번 연구 과제는 2018년 6월 삼성미래기술육성사업의 과제로 선정되어 연구 지원을 받고 있으며, 한국연구재단, 미국국립과학재단 (National Science Foundation)의 지원도 받아 수행됐다.

▲ 서울대 전기정보공학부 한승용 교수 (가운데)

▲ 서울대 한승용 교수연구팀의 무절연 고온 초전도 자석 구조

‘암은 손상된 DNA로부터 발생한다’

인류를 괴롭히는 무서운 질병, ‘암’. 암은 DNA의 손상에서부터 출발한다. <크로마틴 구조에서 DNA 손상 복구 메커니즘(연구책임자 이자일 UNIST 교수)> 과제는 방사선, 바이러스 등 다양한 외부 영향에 의해 손상된 DNA를 복구하는 과정을 연구한다. 이 과정을 실시간으로 기록해 암 예방에 활용한다면, 인류의 난제로 여겨지는 암 치료와 예방에 한 발짝 다가설 수 있을 것이다.

사람 뇌가 냄새를 맡는다고?

후각이 코가 아닌 뇌에도 존재한다는 얘기를 들어봤는가. 심지어 냄새를 느끼게 하는 후각수용체 중 상당 부분은 심장, 근육, 피부 등 몸 속의 여러 조직에서 발견된다고 한다. 이런 후각수용체들은 대체 어떤 역할을 하는 걸까. <뇌에서 후각수용체의 작용기전 연구(서울대 최희정 교수)> 과제는 뇌에서 발견된 후각수용체의 역할과 기능을 파헤쳐, 질병과 관계 등을 규명할 예정이다.

왜 ‘짠맛’에 이리도 끌리나

과도한 나트륨 섭취 때문에 발생하는 성인병은 현대인의 골칫덩어리 중 하나. <소금 식욕의 새로운 기전연구(손종우 KAIST 교수)>는 나트륨 섭취를 조절할 수 있는 신비로운 메커니즘을 밝힌다. 이로써 고혈압 등 질환의 치료법을 제공할 수 있을 것이란 기대를 품게 한다.

꽃이 피고 지는 시간, ‘꽃시계’ 연구

지금부터 250여 년 전, 스웨덴 생물학자인 칼 본 린네(Carl von Linne) 박사는 여러 꽃이 봉우리를 열고 닫는 시간을 세밀히 들여다봤다. 그 결과를 바탕으로 품종에 따른 꽃의 개화 시간을 정리한 게 바로 ‘꽃 시계’. <린네 꽃 시계의 유전적 작동원리 규명(KAIST 김상규 교수)> 과제는 꽃이 피는 시간을 조절할 수 있는 분자 메커니즘에 대한 것이다. 새벽에 폈다가 오후 시간이면 지는 나팔꽃을 하루 종일 볼 수 있는 날이 올 수도 있다.

번거로운 휴대형 충전기, 사라질까

현대인의 일상에서 스마트폰 배터리 방전만큼 불편한 일은 많지 않을 것이다. <원자수준 입계 편석 조절과 고주파수 초저손실 다결정 유전소재(정성윤 KAIST 교수)> 과제는 이런 불편에 대한 새로운 해법을 제시한다. 주파수 의존성이 거의 없고, 1% 이하의 유전손실을 갖는 신소재를 개발하는 프로젝트다. 다양한 공간에서 주변 사물을 활용해 간편히 충전할 수 있는 차세대 무선충전기와 전력전송용 적층세라믹콘덴서 소재의 탄생에 힘을 실어줄 전망이다.

“백만스물둘”, 오래가는 리튬황전지

리튬황전지는 현재 많이 쓰는 리튬이온전지보다 3~5배 높은 에너지 밀도를 가진다. 생산비용 역시 높지 않아 모바일기기, 자동차 등 다양한 배터리에 활용할 수 있다. <고성능 리튬-황 전지 개발(선양국 한양대 교수)>은 황화리튬-그래핀 복합체의 구조 변형을 바탕으로 황화리튬의 함량을 극대화하는 과제다. 이를 바탕으로 미래산업에서 무궁무진한 활용이 기대되는 고용량 리튬황전지를 개발할 수 있을 것으로 기대를 모은다.

중금속도 걸러주는 수질정화 필터

대기오염, 가뭄, 수질 악화···. 우리가 먹고 사용할 물의 양과 질이 동시에 위협받고 있다. 깨끗한 물 공급을 위한 대안이 절실한 시점이다. <멀티오염물 고속제거용 멀티스케일 올인원 멤브레인(정현석 성균관대 교수)> 과제는 중금속, 독성유기물 등 다양한 수질 오염원을 한 번에 정화할 수 있는 ‘신개념 필터’(멤브레인, 일종의 차단 막)에 대한 것이다. 이 프로젝트에서는 보석 ‘오팔’의 규칙적 구조와 정반대 특징을 보여, 일명 ‘역오팔’로 불리는 구조체를 연구한다. 이를 바탕으로 오염물질 처리 효율이 높고, 소형화도 할 수 있는, 멤브레인과 수질처리 시스템을 개발하는 것이 목표다.

‘바다에서 캐는 금’

<농축수가 생성되지 않는 전기화학반응기반 담수화 장치(곽노균 한양대 교수)>는 세계의 이슈인 물 부족 현상에 단비가 될 수 있다. 바닷물을 정화해 깨끗한 물로 바꾸는 보통의 해수담수화 과정에선 염분 포함 농축수를 소금으로 재결정화하는데, 이 과정은 에너지 소비량이 높다. 곽 교수는 바닷물의 염분 이온들을 이용해 고부가가치 무기 합금을 만드는 새로운 개념의 해수담수화 장치를 연구한다. 고가의 합금을 만드는 과정에서 에너지 소비도 줄이고 깨끗한 물도 얻는 ‘일석이조’ 효과를 기대할 수 있다.  

‘이이제이’, 암세포는 암세포로 잡는다

암세포 중 일부를 오히려 다른 암세포를 잡는 돌격대로 탈바꿈시킨다? 이 흥미진진한 연구는 바로 <엑소좀 기반 세포교차분화 기술을 활용한 항암면역치료 기법 개발(김선화 KIST 박사)> 프로젝트. 암세포 주변에서 암을 키우고 전이시키는 세포를, 오히려 암을 공격하는 세포로 변형시켜 암을 치료하려는 과제다. ‘세포 아바타’로 알려진 엑소좀을 이용해 기존 30% 이하의 낮은 변형 효율을 100% 가까이 끌어올려, 항암면역 치료 효과를 극대화하는 게 핵심 포인트다.

유전자 도둑, 꼼짝마!

유전자, 단백질, 세포 등 생물자원의 가치가 높아지고 있는 요즘, 누군가 내 유전자를 훔쳐 나도 모르게 복제한다면? <생물자원의 도난과 오용방지를 위한 차세대 유전적 생물봉쇄 시스템(이정욱 포스텍 교수)> 과제가 이를 막아줄 수 있다. 생물 자원이 도난당하면 세포 스스로 사멸하게 만들거나 유전자 정보를 암호화해 정보가 유출되는 걸 방지한다.

말하지 않아도 알아요, ‘소리 없는 대화’

‘말소리 없는 대화’를 구현하는 프로젝트도 있다. <침묵형 의사소통을 위한 고성능 피부 부착형 스트레인 게이지 센서 개발과 딥러닝 기반의 스트레인-단어 변환 알고리즘 개발(유기준 연세대 교수)>은 입 주변과 성대의 미세한 근육 움직임을 측정할 수 있는 센서와, 딥러닝 기반의 단어 변환 알고리즘에 대한 것. 청각·언어 장애인의 의사소통은 물론 군·경용 무선장비 등 발성이 제한된 다양한 상황에서 대화의 물꼬를 터줄 것으로 기대된다.

데이터, 이제는 ‘양보다 질’  

데이터의 양은 무조건 많은 게 좋을까? <초대용량 데이터 분석을 위한 새로운 비점근적 확률 밀도 기반 최근접 이웃 예측 알고리즘의 개발(노영균 한양대 교수)> 과제는 이에 반기를 든다. 데이터가 많지 않아도 훌륭한 결과를 얻을 수 있도록 수학 알고리즘을 밝히는 프로젝트다. 기계학습(머신러닝) 분야의 새로운 접근법을 제시하고, 딥러닝을 대체할 방법론을 도출할 것으로 기대된다.

‘초소형 LED가 사람 뇌를 들여다본다’

뇌에 아주 작은 발광다이오드(LED)를 투입시킨다고 상상해 보자. 어떤 게 가능해질까? <최소 침습 LED 유도 피드백 맞춤 뇌종양 치료 기술개발(김광명 KIST 박사)> 과제는 외과 수술, 방사선 수술, 약물 치료 등이 어려운 뇌종양 치료에 초소형 LED를 활용하는 방법에 대한 것이다. 항암제와 약물방출 조절장치, 센서가 결합된 LED 유도 치료시스템으로 뇌종양 상태를 실시간 모니터링하고 정밀하게 치료를 해줄 수 있을 것으로 기대를 모은다.

삼성전자는 2013년 8월부터 지금까지 삼미술 프로젝트를 실행하면서, 517개에 이르는 과제에 6,667억원을 지원했다. 삼미술에는 그야말로 미래기술 보물창고라 할만큼 흥미롭고, 잠재력도 어마어마한 기술들이 포함돼 있다. 회사는 2023년까지 추가 과제를 선정하며, 총 1조5,000억원을 이러한 ‘보물’들을 발굴하는데 투입할 계획이다.

이번에 선정된 과제는 기초과학 16개, 소재기술 11개, ICT 분야 17개로 연구비 617억이 지원된다.

삼성전자는 향후 AI, 5G, 로봇 등 미래기술뿐만 아니라, 더 나은 삶을 위해 환경, 난치병 등 사회적 난제를 해결하는 과학연구 지원도 강화할 방침이다.

지난 2013년 8월 삼성미래기술육성재단(기초과학)과 삼성전자 미래기술육성센터(소재기술, ICT)를 설립해 추진해 온 삼성미래기술육성사업은 대한민국 과학기술 발전에 기여하는 517개 연구과제에 총 6,667억원을 지원했다.

한편, 삼성미래기술육성재단 이사장에는 서울대학교 화학부 김성근 교수가 내정됐다.

□ 2019년 상반기 연구과제 44개 선정… AI, 로봇, 암치료 메커니즘 등 미래 신기술 연구

삼성전자는 2019년 상반기 삼성미래기술육성사업으로 선정된 44개 연구과제를 발표했다.

＜기초과학＞

기초과학 분야에서는 글로벌 수준에서도 우수하다는 평가를 받는 과제 16개가 선정됐다.

유니스트(UNIST) 이자일 교수팀은 방사선이나 바이러스 등 다양한 외부 환경의 영향으로 손상된 DNA를 복구하는 메커니즘을 밝혀 암치료제 개발에 활용가능한 기초기술을 연구하는 ‘크로마틴 구조에서 DNA 손상 복구 메커니즘 연구’를 진행한다.

현대 입자물리학의 난제 중 하나로 꼽히는 ‘소립자의 한 종류인 강입자의 질량 측정’과 관련된 연구(연세대학교 이수형 교수)도 포함됐다. 이수형 교수팀은 새로운 가설을 제시하고 대전에 설치된 라온 중이온가속기 등을 활용해 국내외 입자가속기 실험 연구자들과 협력해 나갈 예정이다.

‘플로어 이론을 이용한 사교기하학 연구와 천체역학으로 응용’이라는 연구 과제로 신청한 고등과학원(KIAS) 김준태 박사는 박사후(Post-Doc) 과정 연구자로서는 처음으로 연구책임자로 선정됐다.

＜소재 기술＞

소재기술 분야에서는 사회적 관심이 높은 환경 이슈와 관련된 과제 등 총 11개가 선정됐다.

‘멀티 오염물 제거 다기능 필터(멤브레인)’ 연구(성균관대학교 정현석 교수)는 중금속, 유기물 등 다양한 수질 오염원을 한번에 정화할 수 있는 필터를 개발해 소형화가 가능한 수처리 시스템에 적용할 수 있다.

‘농축수가 생기지 않는 담수화 기술’ 관련 연구(한양대학교 곽노균 교수)는 해수담수화 과정에서 에너지 소비가 많은 소금 재결정화 대신 고가의 합금을 합성하는 새로운 개념의 장치를 연구해 에너지 소비를 절감하면서 물이 필요한 곳에 효과적으로 활용할 수 있다.

＜ICT＞

ICT(정보통신기술) 분야에서는 AI, 머신러닝, 양자컴퓨터 등 미래 핵심기술을 연구하는 17개 과제를 선정했다.

연세대학교 유기준 교수팀은 입 주변과 성대의 미세한 근육 움직임을 측정할 수 있는 피부 부착형 센서와 딥러닝 기반의 단어 변환 알고리즘을 개발해 청각∙발화 장애인들의 의사소통에 응용할 수 있는 연구를 진행한다.

‘고민첩·고적응 로봇 메커니즘의 창의적 위상설계 기술’ 연구(서울대학교 김윤영 교수)는 지금까지의 설계자의 직관에 의존해 수동으로 설계되던 로봇을 인공지능을 이용해 시행착오 없이 정밀한 로봇을 자동으로 설계할 수 있어, 국내 로봇 산업 발전에 획기적으로 이바지할 것으로 기대된다.

서울대학교 김태현 교수팀은 ‘머신러닝을 통해 새로운 양자 알고리즘 개발과 하드웨어 최적화 연구’를 통해 차세대 컴퓨팅 기술인 양자컴퓨터 분야의 연구 저변을 확대하고 국제적 경쟁력 확보에 나선다.

한국과학기술연구원(KIST) 김광명 박사팀은 ‘초소형 LED 뇌종양 치료 시스템’ 연구에서 외과적 수술, 방사선 수술, 약물 치료 등이 어려운 뇌종양을 항암제와 약물 조절장치, 센서가 탑재된 LED를 삽입해 뇌종양을 정밀하게 치료하고 뇌혈관 상태를 모니터링 하는 시스템을 연구한다.

삼성미래기술육성사업은 종료된 과제 중 성과가 우수하고 학술적으로나 산업적으로 큰 파급력이 기대되는 과제는 후속 연구가 이어질 수 있도록 지원하고 있다. 이번에는 고등과학원 강남규 교수, 숙명여자대학교 함시현 교수 등 3개 과제가 후속 지원 과제로 선정됐다.

삼성전자 미래기술육성센터장 음두찬 상무는 “이번에 선정된 과제에는 AI, 5G, 로봇 등 미래 기술 연구뿐만 아니라, 난치병 치료를 돕는 연구나 사회적 약자와 공익을 위한 과제도 다수 포함됐다”며, “향후 환경, 난치병 등 사회적 문제 해결을 위한 과학연구 지원도 강화할 계획”이라고 말했다.

□ 서울대학교 김성근 교수, 삼성미래기술육성재단 신임 이사장 내정

삼성미래기술육성재단은 9일 이사회를 열고 서울대학교 자연과학대학 화학부 김성근 교수를 신임 이사장으로 내정했다. 신임 김성근 이사장은 과학기술정보통신부 승인 후 정식으로 임명될 예정이다.

김 이사장은 서울대학교 화학과를 졸업하고, 미국 하버드대학교에서 화학물리학 박사 학위를 받았다. 2014년부터 4년간 서울대학교 자연과학대학장을 지냈다.

김 이사장은 2006년 교육인적자원부가 발표한 제1회 국가석학에 선정됐으며 2013년 영국 왕립화학회 펠로우(Fellow of the Royal Society of Chemistry, FRSC)로 선임됐다. 국제학술지 ‘물리화학 화학물리(Physical Chemistry Chemical Physics)’ 편집장과 삼성미래기술육성재단 이사도 역임했다.

삼성미래기술육성재단 김성근 이사장은 “국가의 기초과학 발전과 산업기술 혁신에 기여하고, 과학적·산업적 파급력이 크고 새로운 패러다임을 제시할 수 있는 미래 과학기술의 토대를 마련해 우리나라 과학기술이 한차원 도약할 수 있도록 지원하겠다”고 밝혔다.

□ 2013년부터 517개의 연구과제에 총 6,667억원의 연구비 지원

삼성미래기술육성사업은 마음 놓고 어려운 문제에 도전해 볼 수 있는 유연한 평가·관리 시스템을 통해 연구과제가 국내 기업 혁신이나 창업 등으로 이어질 수 있도록 지원하고 있다.

또한, 국내 민간기업 최초의 연구지원사업으로 국가에서 지원하기 힘든 도전적인 연구를 지원하고 우수한 신진 연구자를 발굴하는 효과를 거두며 국가 기술 경쟁력 확보에 기여하고 있다.

삼성미래기술육성사업은 2013년부터 10년간 1조 5천억원을 출연해 기초과학, 소재기술, ICT(정보통신기술) 등 3개 연구 분야에서 미래를 책임지는 과학 기술을 지원하는 프로그램이다.

삼성전자는 그동안 기초과학 분야 180개, 소재기술 분야 160개, ICT 분야 177개 등 517개의 연구과제에 총 6,667억원의 연구비를 지원했다.

삼성미래기술육성사업을 통해 서울대, 한국과학기술원(KAIST), 포스텍(POSTECH) 등 국내 대학들과 한국과학기술연구원(KIST), 고등과학원(KIAS) 등 공공연구소 46개 기관에서 교수급 1,133명을 포함해 8,657명이 국가 과학기술 발전을 위한 연구에 참여하고 있다.

이외에도 삼성전자는 연구과제 수행 중에 산업계와 정보 교류를 할 수 있는 R&D 교류회, 특허확보 멘토링, 창업과 사업화를 위한 전문가 컨설팅 등 사업화 촉진을 위한 다양한 프로그램도 지원할 계획이다.

□ 2019년 삼성미래기술육성사업 상반기 지원 과제

▲ 삼성미래기술육성재단 김성근 이사장

▲ 10일 열린 삼성미래기술육성사업 기자간담회에서 김성근 삼성미래기술육성재단 이사장이 발표를 하고 있다.

▲ 10일 열린 삼성미래기술육성사업 기자간담회에서 음두찬 삼성미래기술육성센터장(상무), 김성근 삼성미래기술육성재단 이사장, 심사위원장 연세대학교 김은경 교수(왼쪽부터)가 답하고 있다.

▲ 10일 열린 삼성미래기술육성사업 기자간담회에서 심사위원장 연세대학교 김은경 교수가 심사기준과 심사결과를 발표하고 있다.

▲ 10일 열린 삼성미래기술육성사업 기자간담회에서 유니스트 이자일 교수가 발표를 하고 있다.

▲ 10일 열린 삼성미래기술육성사업 기자간담회에서 연세대학교 유기준 교수가 발표를 하고 있다.

스크린 속 하늘을 날던 주인공이 별안간 안개 자욱한 지상으로 추락한다. 그와 동시에 관람석은 앞뒤로 출렁이고 수증기가 눈앞을 가득 메운다. 관람객이 스크린에 완전히 몰입, 주인공의 상황을 실감 나게 체험하는 순간이다.

영화를 즐기는 기준이 새로워지고 있다. ‘언제, 어디서 볼 것인가’를 넘어 ‘어떻게 볼 것인가’까지 고를 수 있게 됐기 때문이다. 2D(평면 영상)에서 3D(입체 영상), 다시 4D(감각 체험 영상)으로 넘어오며 대형 스크린 아래 우두커니 앉아있던 관객은 조금씩 ‘스크린 속 장면의 일부’가 되기 시작했다.

▲최승문 교수가 제자들과 함께 연구하는 공간엔 4D영화 전용관에 있는 것과 동일한 무빙 체어(moving chair)가 설치돼있다. 대당 단가가 상당한 고가 장비지만 보다 효율적인 연구를 위해 특별히 주문, 제작한 것이다

요즘 최승문(47) 포항공과대학교 컴퓨터공학과 교수의 관심사는 ‘어떻게 하면 4D 효과 제작에 들이는 품을 줄일 수 있을까?’에 온통 쏠려있다. 개별 장면을 일일이 분석한 후 4D로 제작했던 게 기존 방식이라면 그가 연구 중인 ‘가상현실을 위한 지각·감성 동작 효과 시스템’은 상황별 4D 효과를 자동으로 생성, 적용하려는 게 목표다. 이 프로젝트가 성공을 거두면 자동 생성된 4D 효과를 실시간으로 송출하는 것도 가능해진다.

최 교수는 이 프로젝트의 혁신성과 실험 정신을 인정 받아 2018 하반기 삼성전자 미래기술육성사업(이하 ‘미래기술육성사업’) 지원과제의 주인공이 됐다. 지난달 31일, 흡사 극장 상영관을 통째로 옮겨놓은 듯 대형 스크린에 4D 영상 관람 전용 의자까지 구비된 그의 ‘놀이터 같은’ 연구실을 찾았다.

“좋은 성과 나오려면 연구자 발목 잡는 ‘중복 과제’ 허들부터 걷어내야”

세상만사엔 다 때가 있는 법. 최승문 교수와 미래기술육성사업 간 만남의 이면에도 완벽한 ‘타이밍’이 존재했다. 사실 이번 연구의 전신은 최 교수가 모 국가 과제에 선정돼 3년간 이어온 기초 연구다. 지원 기간 종료 후에도 후속 연구를 이어갈 방법을 찾던 그의 눈에 우연히 띈 게 다름아닌 미래기술육성사업이었다. “미래기술육성사업은 학계에서도 경쟁률 세고 심사 까다롭기로 유명해요. 다들 삼수(三修)는 기본이라더군요. 연구 책임자로 도전한 첫 시도 만에 지원 과제로 선정됐으니 전 무척 운이 좋은 경우죠.”

이번 기회는 최 교수에게 특히 소중하다. 4D 효과 제작과 관련, 수 년간 연구해온 과제를 ‘끊김 없이’ 심화 단계로 이어갈 수 있게 해줬기 때문이다. 그가 이처럼 연구의 연속성을 강조하는 데엔 그럴 만한 근거가 있다. “어떤 학자가 A사업의 지원을 받아 과제를 수행했다고 가정해볼까요? 학자 입장에선 지원 기간 종료 여부와 무관하게 해당 과제를 계속 이어 연구하고 싶을 수 있습니다. 하지만 B사업 운영진의 눈에 그런 시도는 십중팔구 ‘중복 과제’로 비치죠. 이런 풍토가 반복되면 아무리 좋은 연구도 기초 단계를 넘어서지 못합니다.”

최승문 교수는 “이번 연구도 처음 2년가량은 관련 분야를 공부하고 다양한 시도를 거듭하는 기간이었던 만큼 가시적 성과를 내기가 쉽지 않았다”고 말했다. “이제 좀 깊이 있는 결과물을 낼 수 있을 것 같다, 싶을 때에 (지원 종료로) 연구가 중단되고 ‘중복 과제’의 허들에 걸려 다른 사업에 지원할 수 있는 길도 막힐까 봐 걱정이 컸어요. 다행히 미래기술육성사업 심사 단계에서 ‘심화 연구가 필요한 연구’란 공감대가 형성돼 새로운 기회를 얻을 수 있었죠.” 그는 “여러 학자가 동일한 주제를 다룬다 해서 모두가 같은 길로 가진 않을뿐더러 다양한 갈래의 길을 개척하기 때문에 획기적 해답을 도출할 가능성이 오히려 커진다”며 “연구자를 믿고 좀 더 먼 곳을 내다보는 연구 지원 풍토가 자리 잡길 바란다”고 말했다.

한 땀 한 땀 손으로 입히던 4D 효과, 일부를 ‘알고리즘화’ 할 수 있다면?

영화에 4D 효과를 입히는 일은, 아직까진 ‘사람’의 영역이다. 극의 기승전결 구조를 감안, 어느 부분에 어떤 효과를 줄 건지 결정한 후 ‘한 땀 한 땀’ 적절한 효과를 줘야 하기 때문. 보다 정교한 몰입감을 부여하기 위해 같은 장면을 수십 번 돌려보며 작업해야 하는 경우가 태반인 만큼 인력과 시간의 투입량이 어마어마하다.

▲최승문 교수는 손님들이 연구 주제를 궁금해하면 구구절절 설명하는 대신 연구실 내 4D 무빙 체어에 앉혀놓고 연구실에서 직접 제작한 콘텐츠를 보여준다. 사진은 ‘1인칭 시점의 롤러코스터 4D 효과’ 체험 콘텐츠가 상영 중인 모습

최승문 교수는 이 수작업 공정의 일부를 알고리즘화(algorism化)했다. 모션 효과를 세세히 분류해 일정한 체계를 구축한 다음, 시스템이 스스로 영화 내 영상과 소리를 분석해 각 체계에 적합한 모션 효과를 만들어내도록 한 것. 그는 “요즘은 스크린 속 인물이 왼쪽으로 움직이면 의자를 반대 방향으로 꺾어 효과를 극대화하는 등 알고리즘을 다듬는 단계”라며 “자동 시스템에 수작업을 적절히 섞어 한층 섬세한 효과를 구현해나가려 한다”고 말했다.

최근엔 ‘관객의 감성을 인지하는 4D 효과’로까지 나아가기 위한 준비도 시작했다. “가끔 일반인을 대상으로 이런저런 테스트를 실시하는데 반응이 다양해요. ‘이 효과는 어지러워요’ ‘이 장면에선 집중이 잘 안 돼요’ ‘실제 화면에 들어가있는 것 같아요’ 같은 반응을 듣다 보면 앞으론 개개인의 감성 영역을 특성화할 필요가 있겠구나, 싶죠. 현재로선 그 분야에 대한 실험이나 연구 결과가 전무한 상태거든요.”

4D영화 기술이 상용화된 건 2009년. 역사로 치면 10년이 다 돼가지만 최 교수에 따르면 아직 갈 길이 멀다. “4D 업계가 진정으로 활성화되려면 지금부터라도 두 팔 걷어붙여야 합니다. 기반을 다지고 심화시키려는 노력이 필요하죠.” 그가 이 분야의 ‘오픈소스 생태계’를 구축하려는 것 역시 그 때문이다. “같은 분야 연구자끼리 각자 연구한 결과와 데이터 소스를 공유하며 동향을 파악해나가는 과정에서 기술 발전은 자연스레 이뤄질 것”이란 게 그의 설명이다.

“미래기술육성사업, 젊은 과학자들에게 ‘커리어 보증서’로 통하는 날 오길”

미국엔 ‘커리어어워드(CAREER Award)’란 시상 제도가 있다. 미국 국립과학재단(National Science Foundation, NSF)이 전도유망한 이공계 신진 교수에게 수여하는 상이다. 미국 내에서 커리어어워드는 ‘테뉴어[1]행 티켓’으로 불릴 만큼 경쟁이 치열하다. 수상 경력이 일종의 ‘보증서’ 역할을 하는 것이다.

▲모처럼 연구실 식구들과 단풍 가득한 교정에 선 최승문 교수. 그는 늘 제자들에게 “세계적 성과를 내는 것도 좋지만 그보다 중요한 건 자신의 수준을 한 단계 업그레이드하는 목표 설정”이라고 조언한다

최승문 교수는 “미래기술육성사업도 젊은 과학자 사이에서 커리어어워드 같은 위상으로 인식됐으면 좋겠다”고 말했다. 그렇게 되기만 하면 혁신적 아이디어를 지닌, 유능한 연구진은 자연스레 몰려들 거란 얘기다. 그는 “(미래기술육성사업이) 연구자의 자율성을 보장해주는 프로그램인 만큼 실제로 과제 지원을 신청하는 청년 과학자의 비중이 높은 걸로 알고 있다”며 “앞으로도 깐깐한 전형과 ‘어벤져스급’ 심사위원단 구성 등 사업 수준을 현행대로 유지해 전 세계의 내로라하는 과학자들이 앞다퉈 도전하는 등용문으로 거듭나길 바란다”고 덧붙였다.

최 교수가 삼성전자에 건넨 마지막 당부는 “지금 이 시각에도 어딘가에서 자신의 연구 분야에 몰두해 있을 재야의 고수들에게 관심을 가져 달라”는 것이었다. “세상을 바꿀, 유의미한 결과는 비단 대규모 프로젝트에서만 나오지 않습니다. 열악한 환경에서 좌절하지 않고 끊임없이 뭔가를 만들어내는 연구자가 의외로 많아요. 그들을 적극 발굴, 꾸준히 지원하는 풍토가 조성되면 우리나라 과학계도 고루 성장할 수 있을 겁니다.”

[1]tenure. 대학에서 교수의 평생고용, 즉 종신재직권을 보장해주는 제도. 교수로 임용된 후 일정 기간 동안의 연구 실적과 강의 능력 심사를 통해 결정된다

“공공 화장실에서 수도꼭지를 틀면 물이 스프레이처럼 흩뿌려져 나옵니다. 눈길 닿는 곳마다 ‘물 부족’ 스티커가 붙어 있고 호텔 TV에선 ‘샤워는 90초만!’이란 메시지가 울려 퍼져요. 설상가상으로 이곳 주민들이 하루에 쓸 수 있는 물은 1인당 50리터가 고작이에요. 세탁을 주 1회 한다고 가정했을 때 아주 짧은 샤워 1회, 변기 내림 1회 정도만 가능한 양이죠.”

올 초 학회 참석차 남아프리카공화국(이하 ‘남아공’) 케이프타운을 찾은 김일두(44) 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 교수는 큰 충격을 받았다. 남아공의 물 부족 상황은 국가재난사태 선포를 야기할 만큼 심각하다. 남아공의 항구 도시이자 ‘아프리카에서 가장 매력적인 도시’로 꼽히는 케이프타운도 예외가 아니다. 메말라가는 땅 위에서 신음하는 주민들을 보며 그는 다짐했다. ‘이윤 생각 하지 말고 사회에 기여할 수 있는 기술을 만들자!’

김일두 교수는 요즘 일명 ‘자가수분흐름’ 기술 연구에 온 신경을 쏟고 있다. 몇 방울(약 25㎜)의 물만으로 전기를 만들어내는 이 기술은 지난달 초 2018 하반기 삼성전자 미래기술육성사업(이하 ‘미래기술육성사업’) 지원과제에 선정됐다. “실패에 대한 부담 없이 하나둘 쌓여갈 연구 성과가 기대된다”는 그를 만나 그간의 여정과 앞으로의 청사진을 들었다.

“잘할 수 있고 나 아니면 아무도 시도 않을” 분야라 도전

그래핀(Graphene)[1]. ‘꿈의 나노 물질’로 불리며 다양한 분야에 혁신을 일으키고 있는 대표적 신소재다. 신소재공학은 이처럼 생활 속 현상을 깊게 탐구하고 무한한 상상력을 더해 새로운 소재를 발견하는 학문이다. 누가 먼저 “유레카!”를 외치느냐가 중요한 영역인 만큼 아이디어 발견과 연구 속도 경쟁이 유난히 치열한 분야기도 하다. 김일두 교수가 미래기술육성사업의 문을 두드린 이번 과제 역시 2년여의 기다림 끝에 여문, 인고(忍苦)의 프로젝트다.

▲ 자신의 논문이 실린 해외 저널 표지 앞에서 포즈를 취한 김일두 교수. 이제껏 그가 쓴 논문은 241건에 이른다

“꽤 다양한 연구를 수행해왔지만 하나의 주제를 이렇게 오래 붙들고 있었던 적은 없습니다. 일종의 확신이 있었어요. ‘지금 하는 연구가 다방면에서 값지게 쓰일 수 있겠구나!’ 하는 믿음 같은 것이요.” 평소 그가 꿈꿔온 “내가 안 하면 누구도 도전하지 않을, 내가 가장 잘할 수 있는 분야”란 점에서도 이번 연구는 그의 마음을 흔들었다. “시간은 좀 걸려도 포기하지 않으면 정상에 첫 번째 깃발을 꽂을 수 있다고 생각했어요. 그걸 보며 좀 더 많은 후배 연구자들이 쫓아왔으면 하는 바람도 있었고요. 그 덕에 더 집중할 수 있었다고 생각합니다.”

‘진짜 필요한 기술에서 시간은 걸림돌이 되지 않는다’는 김 교수의 신념은 ‘빨리 싹 틔워 빨리 지는 기술보다 깊은 땅속에서 오랫동안 다져진 기술이 가치 있다’는 미래기술육성사업의 지원과제 선정 기조와도 맞아떨어진다. “어떤 연구 결과도 그냥 버려지진 않습니다. 자신이 맞는 방향으로 가고 있는지 충분히 점검, 잘못된 부분을 인지하고 브레인스토밍 과정을 거쳐 수정해가는 과정이 정말 중요해요. 외부 환경도 뒷받침돼야죠. 진정한 ‘하이 임팩트 연구’가 탄생하려면 당장은 성과가 없어 보여도 내실을 다지는 초기 단계를 지켜봐주고, 긴 호흡으로 연구에 임하는 과학자를 격려하는 연구 풍토가 자리 잡혀야 합니다. 10년 후 미래기술육성사업 결과물에 거는 기대가 큰 이유도 거기에 있고요.”

에너지원은 수분, 충전도 스스로… 첨단 신소재의 가능성

‘움직이기만 해도 생기는 땀이나 대기 중 흩날리다 사라지는 수분을 에너지원으로 활용할 순 없을까?’ 김일두 교수의 질문은 여기서 시작됐다. 신소재공학자답게 그가 내놓은 대안은 ‘새로운 직물 제작’. 평균 300나노[2]미터의 섬유가 ‘얀(Yarn)’으로 불리는 초고밀도 실 형태로 짜인 게 이 직물의 특징이다. 얀의 직경은 수백 마이크로미터(㎛) 수준으로 단위 부피당 표면적이 넓다. 직조가 가능해 옷이나 가방 같은 웨어러블 형태로도 제작할 수 있다. 기능성 흡착제가 코팅돼 있어 땀이나 수분을 자동으로 포착, 에너지원으로 활용하는 것도 가능하다.

▲ 초고밀도 나노섬유 실을 감고 있는 김일두 교수. 정열이 가능한 나노섬유 전기방사 장치는 전 세계에 단 한 대, 김 교수 연구실에만 있다

자가수분흐름 기술이 상용화되면 웨어러블 기기 개발 시 핵심 요소 중 하나인 배터리 문제 해결의 길이 열린다. 충전을 반복하지 않아도 에너지를 스스로 만들어낼 수 있기 때문. “이전에도 진동을 전기에너지로 변환하는 압전소자, 혹은 마찰 전기를 활용한 에너지 생성 장치(energy harvesting system) 같은 게 웨어러블 기기용 배터리의 대안으로 개발돼왔습니다. 하지만 출력되는 신호가 교류 전류란 점이 발목을 잡았죠. 그걸 일일이 직류 전류로 바꿔주는 장치가 필요한데 그걸 추가하면 디자인이 훼손될 수 있거든요. 반면, 이번에 저희 연구진이 개발한 장치는 직류 전류를 바로 생성하기 때문에 그런 문제에서 자유롭습니다.”

전기방사 기술로 제조된 나노섬유 ‘멤브레인(membrane)’은 무작위적으로 얽힌 미세기공 구조를 지녀 박테리아나 바이러스를 걸러낸다. 방수 기능을 활용하면 기능성 의복 제작에도 쓰일 수 있다. 그는 “신소재공학적 관점에서 멤브레인이나 얀의 성능을 개선시킬 수 있는 소재 조합은 무궁무진하다”며 “지금 연구 중인 고효율 직류 에너지 생성 장치를 완성해 실생활에 꼭 적용해보고 싶다”고 말했다. “물도, 전기도 부족한 나라 아이들이 물 몇 방울 떨어뜨려 불을 켜고 책도 읽는 모습을 종종 상상합니다. 진짜 그런 세상이 오면 얼마나 좋을까요?”

“난 학자인 동시에 교육자… 중고생 진로 선택 돕고 싶어”

▲ 김일두 교수의 연구실 한편을 가득 메운 사진과 편지. 제자들을 향한 그의 사랑과 열정이 엿보인다

논문 241건, 출원 특허 207개, 기술 이전 9건…. 김일두 교수는 눈코 뜰 새 없이 바쁜 과학자이지만 그와 동시에 천생 교육자이기도 하다. 대학에서 학생들을 가르치는 ‘본업’ 외에 교회 중등부 교사 일을 하고 과학고·영재학교 재학생 대상 강연도 펼친다. “어린 친구들은 누군가의 한마디에 인생이 달라질 수 있어요. 사회에서 성공한 멘토나 관심 업계에 있는 선배의 진심 어린 조언이 꿈의 크기를 바꿔놓기도 하죠. 저 역시 그런 사실을 잘 알고 있기 때문에 청소년을 만나는 자리에선 더더욱 건강하고 긍정적인 기운을 많이 심어주려 노력합니다. 흔히 인생을 ‘빈 도화지에 완성해가는 그림’에 비유하곤 하잖아요. 중고생 시절은 바로 그 도화지의 크기를 결정하는 시기란 점에서 특히 중요하단 게 제 생각이에요.”

교육자로서의 활동은 김 교수 자신의 삶에도 큰 동력이 된다. “스스로 실천할 수 있는 구체적 목표를 찾아 정진하는 제자들을 보는 것만큼 보람찬 일은 없다”는 것. “연구만 해왔다면 분명 지치는 순간이 많았을 거예요. ‘좀 더 나은 연구를 통해 제자들에게 본보기가 돼야겠다’는 생각 덕분에 여기까지 올 수 있었고, 앞으로도 그 마음가짐을 잊지 않으려 합니다.”

▲ 김일두 교수와 그가 이끄는 연구실 소속 학생들. 김 교수에 따르면 학생 모집 기준은 단 하나, “분명한 꿈과 목표”다

후배 과학자들에게 그가 건네는 당부는 “쉽게 포기하지 말라”는 것이다. “하루가 다르게 급변하는 세상에서 자신만의 연구 분야를 확립하려면 끊임없는 도전은 필수”란 게 그의 생각. “저만 해도 이번 미래기술육성사업 지원과제 도전이 세 번째예요. 2015년과 2017년 두 차례 도전했지만 번번이 고배를 마셨죠. 한두 번 실패로 낙담하고 포기했더라면 이번 성과 역시 없었을 거라고 생각합니다. 후배 여러분도 명심하세요. 실패는 누구나 할 수 있지만 포기하지 않는 한 그건 실패가 아니란 사실을요.”

[1]2010년 영국 가임(Andre Geim)·노보셀로프(Konstantin Novoselov) 연구 팀에 노벨물리학상을 안긴 신소재. 흑연의 가장 얇은 층에서 추출한다. 전자 이동 속도가 실리콘 반도체보다 100배 이상 빠르고 구리보다 100배 많은 전류를 흐르게 할 수 있다. 강철보다 약 200배 단단하며 열 전도성이 다이아몬드보다 2배 이상 높아 ‘세상에서 가장 얇지만 강한 물질’로 불린다
[2]국제 단위계에서 1나노는 10억 분의 1을 나타낸다

“젊은 과학자로서, 실패에 대한 부담 없이 오직 아이디어만으로 승부할 수 있는 경우가 얼마나 될까요? 미래에 필요한 연구를 주도하는 경험, 제게 미래육성사업은 바로 그런 기회입니다. 이제 막 시작점에 섰지만 한번 해보려고요. 기존에 없던 새로운 분야를 개척할 수도 있지 않을까요?”

▲ 박정원 교수는 ‘다차원 실시간 액체 전자현미경을 통한 재료 유전학’이란 주제로 올 하반기 삼성전자 미래기술육성사업(기초과학 분야)<아래 박스 참조>의 지원을 받게 됐다

세상을 바꾸는 건, 이를테면 ‘퍼스트 펭귄(First Penguin)’[1] 같은 사람이다. 불확실성을 감수하고 미지의 바다에 용감하게 뛰어드는 도전자 말이다. 과학계로 그 범위를 좁히면 박정원(37) 서울대학교 화학생물공학부 교수 같은 이가 단연 그런 부류에 포함될 터다. 박 교수는 요즘 다차원 실시간 액체 현미경을 이용한 재료 분석에 한창이다. 세계 최초로 진행되는 이 연구가 성공을 거두면 다양한 재료의 완벽한 물성(物性) 파악이 가능해진다. 그로 인한 인류 삶의 변화는 가히 혁신이라 할 만하다. 지난달 23일, 눈앞의 난제를 하나씩 풀며 누구도 가지 않은 영역을 개척 중인 그의 연구실을 찾았다.

“연구자 견해 존중하는 ‘보텀업’ 진행 방식 흥미로워”

대한민국의 과학은 놀라운 속도로 발전 중이다. 그 뒤엔 다양한 분야에서 창의적 업적을 쌓고 있는, 튼실한 학자군(群)이 존재한다. 그런데 삼성전자 미래기술육성사업(이하 ‘미래기술육성사업’)은 내로라하는 학자들 사이에서도 문턱이 높기로 유명하다. 자율적 연구가 보장되는 만큼 전에 없던 혁신적 아이디어여야 채택되기 때문. 뒤집어 말하면 자신의 연구 결과를 업계 최고 전문가에게 인정 받는 창구이기도 하다.

박정원 교수에게도 미래기술육성사업 지원은 새로운 경험이었다. “미래기술육성사업이란 게 있다”는 사실을 처음 알게 된 건 미국에서 포스닥[2] 절차를 밟던 2015년. “대개 이런 사업은 연구해야 할 주제가 위에서 정해져 내려오는 ‘톱다운(top-down)’ 방식으로 진행되거든요. 그에 반해 미래기술육성사업은 연구자의 견해를 존중하는 ‘보텀업(bottom-up)’ 방식이어서 무척 흥미로웠습니다. 그간 진행해온 연구 주제가 학계에서 식상해지기 전 (미래기술육성사업에) 한번 도전해보고 싶더라고요. 그래서 귀국하자마자 본격적으로 준비하기 시작했죠.”

미래기술육성사업은 크게 두 단계로 진행된다. 먼저 아이디어 중심 제안서(A4 복사용지 2매 분량)로 1차 서류 심사를 거친다. 심사는 연구자의 성명과 소속을 모두 가린 채 ‘블라인드(blind)’ 방식으로 치러지는 게 특징. 2차 평가는 연구 주제 발표와 그에 이어지는 토론으로 구성된다. 발표자와 심사위원 예닐곱 명이 함께하는 토론 현장에선 연구 계획의 적정성과 연구진의 역량이 다각도로 검토된다.

두 차례의 까다로운 관문을 모두 경험한 박정원 교수는 “2차 평가, 그중에서도 심사위원과의 토론 과정이 특히 인상 깊었다”고 말했다. “(토론) 시간이 넉넉해 제가 제안하려는 내용을 충분히 설명할 수 있었거든요. 시종 날카로운 질문과 답변이 오갔기 때문에 긴장도 많이 했지만 제 아이디어가 어떤 부분에서 의의를 지니는지, 향후 어떻게 발전할 수 있는지 등에 관해 심사위원들과 소통할 수 있어 뜻깊었습니다.”

연료전지부터 생명공학까지… “적용 가능성 무궁무진”

▲ 박정원 교수가 자신의 논문이 실린 ‘사이언스’ 지를 든 채 포즈를 취했다. 그는 “독립적으로 진행한 첫 번째 연구였는데 결과가 좋아 기뻤다”며 “다양한 분야의 젊은 연구자들과 함께 밤낮없이 작업한 경험은 영원히 잊히지 않을 것”이라고 말했다

나노[3] 단위 입자는 매 순간 바뀌고 형태도 달라진다. 그 성질과 구조를 완벽히 파악할 수만 있다면 활용법은 무궁무진할 것이다. 박정원 교수의 질문도 바로 이 지점에서 출발했다. 그리고 마침내 액상투과전자현미경을 활용, 입자를 3D 형태로 관찰하는 데 성공했다. 학계에서 불가능으로 여겨졌던 영역을 개척한 쾌거였다. 관련 연구 성과는 2015년 세계적 권위의 과학 전문지 ‘사이언스(Science)’에도 소개됐다.

박 교수는 올 하반기 미래기술육성사업에 도전하며 기존 연구의 분석 방법을 확장했다. “나노 입자의 3차원 구조를 고분해능[4]으로 규명하겠다”는 목표를 세운 것. 그 결과를 토대로 나노 입자 각각에 대한 다차원 재료 분석을 하나의 플랫폼에서 가능하게 할 계획이다. 이 연구가 성공을 거두면 물성과 구조를 따로따로 준비해야 했던 기존 측정 절차가 획기적으로 단축된다. 그는 “단일 나노 재료에 대한 다차원 분석을 동시에 진행하는 건 완전히 새로운 시도”라고 말했다.

이번 연구가 더욱 기대를 모으는 건 풍부한 응용 가능성 때문이다. 연료전지 자동차가 한 예다. 오늘날 연료전지 자동차에 쓰이는 촉매는 합성을 거쳐 만들어진다. 즉 각각의 촉매가 어떤 구조를 지녔을 때 활성화되는지 분석할 수 있다면 최대 성능을 이끌어내는 일이 가능해진다. 생명공학 분야에의 적용 분야도 무궁무진하다. 이를테면 단백질 구조 분석의 경우, 3차원 방식으로 분자 하나하나의 구조를 파악한 후 그 결과를 물성과 연계하면 유의미한 결과를 도출할 수 있다.

“미래기술육성사업, ‘길게 보는’ 연구 풍토 마중물 되길”

박정원 교수는 올 하반기 미래기술육성사업에 과제가 선정된 학자 중에서도 젊은 축에 속한다. 그런 그의 눈에 비친 대한민국 과학기술의 미래는 어떨까? “우리나라 과학이나 공학의 수준은 꽤 높은 편이에요. 해외 석학들과 교류하는 자리에서도 ‘한국 과학계에서 나오는 결과물은 믿음이 간다’는 평가가 주를 이루죠. 그런 만큼 좀 더 많은 연구자가 자신감 있게, 다양한 시도를 이어갔으면 좋겠습니다.”

그가 희망하는 풍토가 자리 잡으려면 선결돼야 할 과제도 있다. 가장 중요한 건 ‘길게 보고 도전하는’ 관점의 변화다. 단기적 결과물을 도출하는 데 급급하다 보면 자칫 본래 아이디어가 지닌 파급력을 잃을 위험이 있기 때문. 초반 도전정신의 빛이 바래면서 안전하지만 매력 없는 방향으로 연구가 축소, 변형되는 경우도 더러 생긴다. 박 교수에 따르면 바로 그런 의미에서 미래기술육성사업의 역할은 중요하다. “이상적 연구 풍토를 구축해가는 산학협동 사례가 늘면 지금의 긍정적 분위기를 이어가는 데에도 도움이 될 거예요. 미래기술육성사업이 그 단초를 제공했으면 하는 바람입니다.”

▲ 박정원 교수의 연구실 칠판에서 발견한 글귀. 끊임없이 한계에 도전하는 그와 닮았다

미래기술육성사업의 자체 운영 기준에 따라 박정원 교수의 연구는 최장 5년간 삼성전자의 지원을 받게 된다. 이제 그에게 남은 과제는 오랫동안 갈고 닦아온 아이디어를 잘 키워 싹을 틔우는 일. “얼마 전 올 하반기 (미래기술육성사업) 과제 선정자 대상 설명회에 다녀왔어요. 여러 분야 전문가에게 제 프로젝트를 설명하고 논의하는 기회가 많더라고요. 여러모로 기대가 큽니다.” 그는 “연구를 진행하며 종종 ‘내 생각이 맞나?’ 의문을 품곤 했는데 이번 과제 선정을 계기로 ‘이 방향으로 가도 되겠구나!’ 확신하게 됐다”며 “앞으로 내 과제를 (기존 연구 분야인) 재료 유전학 분야에 한정 짓지 않고 좀 더 새로운 학문에 기여할 수 있는 기술로 키워가고 싶다”고 말했다.

[1]‘포식자에 대한 두려움을 딛고 먹이를 구하기 위해 가장 먼저 바다에 뛰어드는 펭귄’을 일컫는 용어(펭귄은 일단 한 마리가 바다에 뛰어들면 다른 무리도 잇따라 입수하는 습성을 갖고 있다)
[2]Postdoctor. 박사학위를 취득한 후 해외 연구소 등에서 일정 기간 경험을 쌓는 것
[3]nano. 국제 단위계에서 10억 분의 1을 나타내는 분수
[4]高分解能. 인접한 그림을 구분해내는 능력이 높은 정도

‘글로벌 리서치 심포지엄’은 삼성미래기술육성재단 주관으로 2016년부터 수리과학, 물리, 화학, 생명과학 분야의 해외 석학들을 초빙해 최근 연구결과를 공유하는 행사로, 그동안 국내에서 5회가 진행됐다.

올해부터 처음으로 연구의 질을 높이고 연구성과의 글로벌 인지도를 높이기 위해 해외로 확장했다.

이번 심포지엄에서는 분자 신경과학을 주제로 뇌과학, 신경과학, 분자생물학, 생화학, 생물물리학 등 관련 분야의 세계적인 석학들과 삼성미래기술육성사업이 지원하는 연구교수들이 참석해 최근 연구결과를 발표하고 향후 연구 방향에 대한 토론을 진행했다.

심포지엄 첫째 날인 10월 31일에는 뇌신경 발달 연구의 세계적 권위자인 존스홉킨스 의과대학 리버뇌발달연구소(Lieber Institute for Brain Development)의 다니엘 웨인버거(Daniel R. Weinberger)소장의 기조강연을 시작으로 뇌 신경세포와 그에 연관된 신경질환인 치매, 자폐증, 조현병 등에 대한 연구 내용이 발표됐다.

다니엘 웨인버거 소장은 “세계적으로 저명한 분자·신경과학 전문가들이 모여 혁신적인 접근방법과 전망을 논의하고, 다양한 아이디어를 교환할 수 있어 연구에 많은 도움이 됐다”고 말했다.

심포지엄에 참석한 포스텍 박상기 교수는 “세계 석학들과의 토론은 연구에 큰 도움이 될 것으로 기대한다”며, “참석자들 사이에서 상호 강점을 살려 공동연구를 하자는 제안이 활발히 오갔다”고 말했다.

삼성미래기술육성재단 국양 이사장은 “글로벌 인지도가 높은 삼성의 브랜드와 인프라를 활용해 해외 석학을 초청할 수 있었고, 세계적인 석학들과의 토론을 통해 연구의 질을 높이는 것은 물론, 연구성과에 대한 글로벌 인지도를 높일 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

한편, 삼성전자는 2013년 8월 삼성미래기술육성재단(기초과학)과 삼성전자 미래기술육성센터(소재, ICT)를 설립해 민간기업으로서는 국내 최초의 연구지원사업을 진행해 왔다.

삼성전자는 2022년까지 10년간 총 1.5조원을 미래과학기술연구에 지원할 예정이며, 지금까지 기초과학·소재기술·ICT 분야 등 총 466건의 연구과제에 모두 5,942억원의 연구비를 지원했다.

▲ 31일(현지시간) ‘삼성 리서치 아메리카’에서 열린 ‘글로벌 리서치 심포지엄’에서 삼성미래기술육성재단 국양 이사장이 인사말을 하고 있다.

▲ 31일(현지시간) ‘삼성 리서치 아메리카’에서 열린 ‘글로벌 리서치 심포지엄’에서 존스홉킨스 의과대학 리버뇌발달연구소의 다니엘 웨인버거 소장이 기조강연을 하고 있다.

□ 스마트공장 보급∙확산 협력을 위한 업무 협약 체결

이날 협약식에는 홍종학 중기부 장관, 박성택 중기중앙회장, 윤부근 삼성전자 부회장 등이 참석했다.

이번 협약을 통해 중기부와 삼성전자는 매년 각각 100억원씩 향후 5년간 총 1,000억원을 조성해, 2,500개 중소기업에 스마트공장 구축을 확대한다.

이와 별도로 삼성전자는 우수 제품과 기술 전시회 개최, 국내외 거래선이나 투자자 발굴과 매칭 등에 5년간 총 100억원 규모의 재원을 투입해 중소기업의 판로 개척을 지원한다.

삼성전자는 또 △임직원 교육 △특허 개방 △우수 신기술 소개 등을 통해 지원 대상 중소기업의 지속가능 경영체계 구축을 돕기로 했다.

삼성전자는 스마트공장 구축이 협력회사뿐만 아니라 국내 일반 중소기업의 종합적인 경쟁력을 강화해 매출을 확대하고, 제조현장 혁신을 통해 기업문화를 개선하며, 중소기업 혁신기반을 마련하는 등 사회적 가치창출에 기여할 것으로 기대하고 있다.

삼성전자는 또 스마트공장의 확대에 따라 약 1만5천개의 일자리가 창출될 것으로 예상하고 있다.

홍종학 중기부 장관은“오늘 협약식은 상생협력과 개방형 혁신을 확산하려는 의지를 실천하는 자리다”라고 하면서, “삼성의 스마트공장 상생협력 사례는 우리 사회가 다 함께 성장할 수 있는 전환점이며, 특히 중소기업 경쟁력 향상에 큰 도움이 될 것이다”라고 말했다.

박성택 중기중앙회장은 “앞으로 대중소기업의 균형있는 성장과 산업생태계 조성을 위해 중기중앙회와 삼성전자가 추진하고 있는 다양한 지원사업과 연계함으로써 제조업 부흥과 양질의 일자리 창출에 적극 노력할 것이다”라고 밝혔다.

윤부근 삼성전자 부회장은 “향후 5년동안 2,500개에 달하는 중소기업에 스마트공장을 확대 구축해 청년들이 일하고 싶은 기업이 많이 늘어나도록 적극 지원할 방침이다”라고 말했다.

한편, 삼성전자는 2015년부터 2017년까지 150여명의 제조현장 전문가를 투입해 총 1,086개 국내 중소기업에 현장 혁신, 시스템 구축, 자동화 등의 노하우를 전수하며 스마트공장 구축을 지원했다.

이를 통해 스마트공장 구축 중소기업들은 품질과 생산성이 각각 54%, 58% 개선됐고, 신규 매출이 약 1.9조원 늘어났으며, 일자리도 4,600개가 증가했다.

□ 삼성전자, ‘스마트비즈엑스포’ 개최… 중소기업 판로 개척 지원

삼성전자는 24일 서울 삼성동 코엑스에서 나흘간의 일정으로 중소기업의 신규 판로 개척을 지원하는 ‘스마트비즈엑스포’를 개최했다.

‘스마트비즈엑스포’는 스마트공장과 제조, 마케팅 등에서 삼성전자의 노하우를 전수받은 중소기업들이 제품과 기술을 전시하고 국내외 거래선과 투자자를 만나 새로운 판로 개척과 투자유치 기회를 갖도록 마련된 자리로 올해로 3회를 맞았다.

이 행사에는 스마트공장을 구축한 100여개 중소기업들이 참여해 전시 부스에서 우수 기술과 제품을 소개하고, 국내외 거래선들과 1:1 구매 및 투자 상담회 등을 진행했다.

한편, 이날 홍종학 중기부 장관과 중소기업인들은 간담회를 열고, 스마트공장 구축 성과와 향후 계획, 애로사항과 개선 방안 등을 논의했다.

공업용 면접착 테이프 제조기업인 위더스코리아 안경남 대표는 “삼성전자 멘토들 덕분에 제조 현장 개선 과제가 많이 해결됐고, 그 동력으로 글로벌 시장에서 당당하게 경쟁하는 중소기업이 됐다”라면서, “우리 중소기업들도 시장의 변화를 두려워하지 말고 생존을 위해 도전해야 한다”고 소감을 밝혔다. 

※ 참고: ‘스마트비즈엑스포’ 주요 참가 기업 사례

□ 헵시바F&B: 과일 건조칩 제조

과일건조칩 제조기업인 헵시바F&B는 제조현장의 생산성 혁신과 물류 개선을 통해 생산량이 47%나 증가했다. 이 회사 김현수 대표는 ‘삼성전자 멘토들이 성심을 다해 조언해 주고, 매일 제조 현황을 체크하며 필요한 기구를 제작하는 등 현장 개선에 도움을 줬다. 삼성이 선한 나눔을 주는 것에 감사하다’는 취지의 손편지를 보내기도 했다.

□ 위더스코리아: 공업용 면접착 테이프

위더스코리아는 삼성전자 스마트공장 구축 지원을 받아 제조 현장혁신, 두께 측정 자동화 설비 구축 등을 통해 공정불량이 75% 개선됐고, 깨끗해진 작업환경으로 해외 바이어들의 인정을 받았다. 또한, 삼성전자의 판로개척 지원으로 신규 매출이 20억원 개선됐다.

□ 쿠키아: 두부과자

쿠키아는 두부를 이용한 과자 제조업체로 삼성전자 스마트공장 지원으로 생산라인 정비, 정량투입, 컨베이어 속도조절 자동화 구축 등을 통해 생산라인 비효율과 공정 산포로 인한 작업 로스를 개선해 생산량이 81% 증가했다. 공정불량률도 80%가 개선되는 성과를 달성했다. 또한, 판로 개척 지원을 받아 매출이 11억원 증가했으며, 11명의 신규 일자리도 창출했다.

□ 좋은영농조합법인: 도라지배즙, 더덕, 맥문동, 배즙 등

좋은영농조합법인은 배, 사과 등 과일과 채소를 이용한 과채주스, 워터젤리, 곤약젤리 등을 제조하는 업체로 자동화, 물류, 환경안전 등을 지원받아 공장증축, 자동화 설비 구축과 충진, 실적집계 자동화 시스템을 구축했다. 이에 따라 생산량이 70% 증가했고, 공정불량률이 87% 개선됐으며, 판로개척 지원을 통해 매출이 15억 증가하고 고용도 6명이 늘었다.

□ 동성사: 농업용 트랙터 캐빈

동성사는 농기계 트랙터용 캐빈(운전석) 제조 업체로 탄산가스 규제로 사업의 어려움을 겪던 중 삼성전자 스마트공장의 지원을 받아 캐빈 용접 자동화, MES 등을 구축해 환경안전은 물론 임직원 교육을 통해 불량률이 58% 개선됐다. 또, 매출이 27억원 증가했으며, 10명의 고용 증가를 기록했다. 업계 구조조정과 일본경쟁사의 공세를 극복하고 일본 등 신규 거래처 확보에 성공했다.

[참고자료 1]

삼성전자, 스마트공장 구축부터 판로개척까지 국내 중소기업 원스톱 지원한다

삼성전자가 스마트공장 구축부터 판로 개척까지 국내 중소기업의 종합적인 경쟁력 강화를 위해 원스톱(One-stop) 지원에 나서고 있다.

제조현장 혁신과 환경안전 개선, 운영시스템 구축과 자동화를 통한 스마트공장 구축에서부터 판로 개척, 인력 양성, 신기술 접목까지 중소기업의 지속성장 체계를 구축하기 위해 ‘토탈’ 지원을 하는 것이다.

삼성전자는 이를 통해 △국내 중소기업 종합경쟁력 강화를 통한 매출 확대 △매출 확대에 따른 일자리 창출 △제조현장 혁신을 통한 기업문화 개선 △중소기업 혁신기반 마련 등 사회적 가치창출에 기여하고 있다.

□ 스마트공장 구축 지원
: 제조현장 혁신, 환경안전 개선, 운영시스템 구축, 자동화 등

삼성전자는 2015년부터 2017년까지 3년 동안 150여명의 제조현장 전문가를 투입해 총 1,086개 국내 중소기업에 현장 혁신, 환경안전 개선, 시스템 구축, 자동화 등 삼성전자의 노하우를 전수하고 스마트공장 구축을 지원했다.

스마트공장 구축 지원에는 △제조 현장 청소부터 시작하는 현장 기본 갖추기, △유해물질 감축과 화재 감시 등 환경 안전 개선, △ 생산방식 효율화를 통한 생산성 향상, △물류 분석을 통한 최적화, △품질 표준 프로세스 정착 등이 해당된다.

또한, 공장운영시스템을 구축과 제조 자동화, 공정시뮬레이션 등도 실시됐다.

이를 통해 스마트공장 구축 중소기업들은 품질과 생산성이 각각 54%, 58% 개선됐고, 신규 매출이 약 1.9조원 늘어났으며, 일자리도 4,600개가 증가하는 성과를 냈다.

□ 스마트공장 지속성장 체계 구축
: 판로 개척, 인력 양성, 신기술 접목

삼성전자는 우수 제품과 기술 전시회 개최, 국내외 거래선이나 투자자 발굴과 매칭 등에 5년간 총 100억원 규모의 재원을 투입해 스마트공장을 구축한 중소기업의 판로 개척을 지원한다.

삼성전자는 판로 개척을 위해 ‘스마트비즈엑스포’ 같은 구매 전시회를 개최하고, 중소기업 제품과 기술을 소개하는 글로벌 홍보 방송도 진행한다.

24일부터 27일까지 서울 삼성동 코엑스에서 개최되는 ‘스마트비즈엑스포’는 스마트공장을 구축하는 중소기업의 판로 개척을 지원하는 대표적 행사이다.

올해로 3회째 개최되는‘스마트비즈엑스포’는 스마트공장과 제조, 마케팅 등에서 삼성전자의 노하우를 전수받은 중소기업들이 제품과 기술을 전시하고 국내외 거래선과 투자자를 만나 새로운 판로 개척과 투자유치 기회를 갖도록 마련된 자리다.

삼성전자는 또 상생협력아카데미를 통한 임직원 교육과 스마트팩토리아카데미를 통한 전문가 양성도 병행한다.

삼성전자는 또 특허 무상 개방을 통해 기술을 나누고, 우수기술 설명회를 개최하는 등 지속가능 경영체계 구축을 돕는다.

스마트공장을 구축한 기업들에게 ‘고기를 잡아주는 것’에서 더 나아가 ‘고기를 잡는 법’을 알려줘, 자립하고 지속 성장할 수 있는 기반을 마련해 주는 것이다.

[참고자료 2]

삼성전자, ‘경제 활성화와 일자리 창출 방안’ 후속 조치 착착 실행

◇ 24일, 중기부 등과 스마트공장 보급·확산 위한 업무협약 체결

◇ ‘삼성 청년 소프트웨어 아카데미’설립해 청년 1만명 SW 교육, 12월 10일부터 서울·대전·광주·구미4개 도시에서 교육 시작

◇ C랩 노하우로 스타트업 과제 500개 육성 위해 지원 기업 선정, 11월부터 본격 육성

◇ 삼성미래기술육성 사업, 하반기 지원과제 38개 선정해 연구비 553억원 지원

삼성이 지난 8월 8일 발표한 ‘경제 활성화와 일자리 창출 방안’의 후속 조치들이 착착 실행되고 있다.

특히 △ 스마트공장 구축 지원 △청년 소프트웨어 교육 △ 스타트업 지원 같이 국내 투자와 일자리 창출에 직결되는 사항들의 세부 실천 방안들이 속속 공개되고 있다.

삼성은 회사 내 전담조직들을 강화하고, 고용노동부와 중소벤처기업부 등 관련 정부 기관과도 협력하면서 신속하게 후속 조치들을 추진해 나가고 있다.

□ 24일, 중기부 등과 5년간 2,500개의 스마트공장을 보급·확산하는 업무 협약 체결

삼성은 지난 8월 중소기업 경쟁력 제고와 일자리 창출에 기여하기 위해 중소기업 2,500개사의 스마트공장 전환과 국내외 판로 개척을 지원해 약 1만 5천개의 일자리를 기대한다고 밝혔다.

이를 위해 5년간 삼성전자와 중소벤처기업부는 각각 매년 100억원씩을 출연해 1,000억원의 기금을 조성하고 이 금액은 자동화, 운영시스템 구축, 제조현장 혁신, 환경안전 개선 등에 투입된다.

이와 별도로 삼성전자는 100억원을 추가로 투입해 판로개척, 인력양성, 신기술 도입 등 종합 지원 활동을 펼친다.

삼성전자는 150여명의 제조 현장 전문가도 투입해 제조현장 혁신부터 기술 이전까지 도와줘 삼성전자의 제조 노하우를 스마트공장 구축 기업에 전수한다.

특히, 24일 서울 삼성동 코엑스에서 열리는 ‘스마트비즈엑스포’ 현장에서 홍종학 중소벤처기업부장관, 박성택 중기중앙회장, 윤부근 삼성전자 부회장이 참석해 스마트공장 구축 확산을 위해 ‘스마트공장 보급·확산 협력을 위한 업무 협약’도 체결하고 참여하는 중소기업의 애로사항을 청취하기도 했다.

한편, 삼성전자는 다음달 12일 서울 양재동 aT센터에서 구직자에게는 양질의 일자리를 제공하고 협력사에는 우수 인력 채용을 적극 지원하는 ‘삼성 협력사 채용 한마당’도 개최할 계획이다.

□ ‘삼성 청년 소프트웨어 아카데미’를 설립해 청년 소프트웨어 인력 1만명 교육

삼성은 지난 8월 소프트웨어 교육 경험과 노하우를 활용해 5년간 1만명의 청년들에게 양질의 소프트웨어 교육 기회를 제공하겠다고 밝혔다.

이를 위해 삼성전자는 10월 10일 ‘삼성 청년 소프트웨어 아카데미’를 설립하고 소트프웨어 교육분야 전문성을 가진 교육전문기업 멀티캠퍼스에 교육을 위탁했다.

22일부터 11월 2일까지 첫 해 지원할 1천여명의 지원자를 모집해 12월 10일부터 서울, 대전, 광주, 구미 4개 지역에서 분산해 1년간의 교육을 시작한다.

교육은 무상으로 이뤄지고, 교육기간 중에 월 100만원의 지원비도 제공되며 개인 맞춤형 취업 컨설팅 서비스도 지원된다. 성적 우수자들에게는 삼성전자 해외연구소 실습 기회도 제공된다.

한편, 삼성전자와 고용노동부는 지원자들에게 프로그램 상세 소개를 위해 이달 중 전주∙광주∙대전∙대구∙부산에서 설명회도 개최한다.

□ 사내 벤처 육성 프로그램 ‘C랩’, 외부로 본격 확대

삼성전자는 10월 17일 C랩에서 1년간 지원할 외부 스타트업 15개를 선정하면서, 5년간 500개 스타트업 과제 지원의 세부 방안을 공개했다.

삼성은 지난 8월 창업을 통한 양질의 일자리 창출에 기여하기 위해 5년간 외부 스타트업 300개, 삼성전자 임직원 대상 스타트업 과제 200개 육성을 발표한 바 있다.

특히 300개 외부 스타트업 육성을 위해 현재 운영되고 있는 서울 우면동 삼성전자 서울 R&D캠퍼스 스타트업 보육 공간을 확장해 5년간 100개의 스타트업을 키울 예정이다.

서울 R&D캠퍼스에 입주하는 스타트업들은 마련된 보육 공간에 1년간 무상 입주해, 캠퍼스 내 회의실과 임직원 식당을 자유롭게 이용할 수 있다.

또한, △ 개발 지원금 최대 1억원 △ 디자인·기술·특허·세무 등 실질적인 창업을 위한 사내외 전문가 멘토링 △ CES·MWC와 같은 해외 IT전시회 참가 기회 등을 지원받아 글로벌 스타트업으로 성장하는 발판을 마련할 수 있게 된다.

나머지 200개의 외부 스타트업은 기존의 대구·경북 창조경제혁신센터를 통해서 육성할 계획이다. 이를 위해 내년까지 지원할 예정이었던 육성 사업을 2022년까지 3년 더 연장해 지방 자치 단체와 함께 지속 운영할 계획이다.

삼성전자는 대구·경북 창조경제혁신센터와 함께 올해 이미 41개 스타트업을 선정해 지원하고 있다.

□ 국가 기초과학 발전을 위한 ‘미래기술육성사업’ 지속

삼성은 8월 2013년부터 1조 5천억원을 출연해 물리, 수학 등 국가의 기초과학 분야 발전을 위해 실시하는 미래기술육성사업을 AI·5G·IoT·바이오 등의 미래 성장 분야로 지원을 본격 확대한다고 밝힌 바 있다.

삼성은 2013년 8월부터 올해 7월까지 5,400억원을 미래기술육성사업에 투자했고, 428건 연구과제에 7,300여명의 연구인력이 참여했다.

삼성전자는 앞으로도 미래기술육성사업을 통해 국가에서 지원하기 어려운 창의적이고 도전적인 연구 과제를 지원함으로써 국가 미래기술 경쟁력 확보에 매진할 계획이다.

또한 육성된 기술 인력과 연구 성과가 삼성 외에도 다양한 기업∙대학∙연구소∙스타트업 등에서 활용될 수 있도록 개방형 혁신(오픈 이노베이션) 생태계를 갖추도록 할 방침이다.

삼성은 삼성 미래기술육성재단을 통해서는 기초 과학 분야에 집중 투자하고, 삼성전자 미래기술육성센터를 통해서는 AI∙IoT∙차세대 통신∙반도체∙바이오 등 4차 산업혁명 기반 미래기술 지원을 확대해, 과학계를 중심으로 양질의 일자리 창출에도 기여할 계획이다.

삼성전자는 10월 4일 올해 하반기 지원과제 38개를 선정해 연구비 총 553억을 지원한다.

▲ 24일 서울 코엑스에서 홍종학 중소벤처기업부 장관(가운데), 박성택 중소기업중앙회장(맨 오른쪽), 윤부근 삼성전자 부회장(맨 왼쪽)이 참석한 가운데 국내 중소기업을 위한 ‘스마트공장 보급·확산 협력을 위한 업무 협약’을 체결했다.

▲ 24일 서울 코엑스에서 스마트공장 구축 지원을 받은 중소기업 대표들과 홍종학 중소벤처기업부 장관(앞줄 왼쪽에서부터 여섯번째), 박성택 중소기업중앙회장(일곱번째), 윤부근 삼성전자 부회장(다섯번째)이 참석한 가운데 국내 중소기업을 위한 ‘스마트공장 보급·확산 협력을 위한 업무 협약’을 체결하고 기념사진을 촬영하고 있다.

▲ 24일 서울 코엑스에서 삼성전자가 중소기업의 신규 판로 개척을 지원하기 위해 개최한 ‘스마트비즈엑스포’에서 스마트공장 구축 지원을 받은 중소기업들이 참관객을 대상으로 제품 설명을 하고 있다.

이번에 선정된 과제에는 연구비 총 553억원이 지원된다.

기초과학 분야에서는 ‘리드버그 양자 시뮬레이터의 얽힘 제어 연구'(KAIST 안재욱 교수) 등 15개 과제가 선정됐다.

소재기술 분야에서는 저전력 고집적 반도체에 활용할 수 있는 ‘스핀 CMOS를 이용한 스마트 로직소자 개발'(KAIST 박병국 교수) 등 12개 과제가 선정됐다.

ICT(정보통신기술) 분야에서는 자율주행, 로봇 등에 활용할 수 있는 딥러닝 영상인식 기술인 ‘가상현실을 위한 물리적 및 지각/감성적 동작 효과의 자동 저작'(포스텍 최승문 교수) 등 11개 과제가 선정됐다.

이번에 선정된 과제 중, 기초과학에서 KAIST 김대수 교수 외 2개 과제, 소재기술에서 한양대 김종호 교수 외 1개 과제 등 모두 5개 과제는 후속 지원과제로 선정됐다.

삼성미래기술육성사업은 이미 지원이 완료된 과제 중에서 학술적으로나 산업적으로 큰 파급력이 기대되는 경우 후속지원 과제로 선정해 추가로 연구비를 지원하고 있다.

삼성전자는 미래 산업이 발전하기 위해서는 기초과학이 튼튼해야 한다는 믿음으로 지난 2013년 8월부터 10년간 기술발전에 1조5,000억원을 투자하는 삼성미래기술육성사업을 진행하고 있다. △기초과학 △소재기술 △ICT 3개 연구분야에서 매년 3차례(상∙하반기 자유공모, 년1회 지정테마) 지원하며 지금까지 모두 466개 과제에 총 5,942억원의 연구비를 지원했다.

삼성전자는 앞으로 AI, 5G, IoT, 바이오 등 4차 산업혁명을 기반으로 한 미래기술 분야로도 지원을 확대할 방침이다.

삼성미래기술육성사업의 2019년 상반기 지원과제는 소재기술∙ICT 분야는 삼성전자 미래기술육성센터(samsungftf.com), 기초과학 분야는 삼성미래기술육성재단(samsungstf.or.kr) 을 통해 12월 14일까지 접수한다.

[참고1]

[참고2]

<주요 선정과제 세부내용>

[기초과학 – 리드버그 양자 시뮬레이터의 얽힘 제어 연구]
중성원자들을 3차원 구조로 배열하여 100 큐빗 (양자비트) 수준의 양자 시뮬레이터를 구현하고 큐빗 간 상호관계 제어를 하여 새로운 방식의 양자컴퓨팅 실현을 목표로 하는 연구임. 이 연구는 2013년에 미래기술육성사업 지원 대상으로 선정되어 지난 5년 동안 연구를 수행하였으며, 이번에 그 동안의 성공적인 연구성과와 후속연구에 대한 중요성을 인정받아 5년 후속지원을 받아 장기적으로 꾸준히 연구를 지속할 수 있게 되었음.
대표 연구자 : 안재욱 교수 (KAIST)

[소재기술 – 스핀 CMOS를 이용한 스마트 로직소자 개발]
연산과 저장을 하나로 합친 프로세스 메모리 소자를 개발하는 과제로, 산소의 이동을 제어하여 스핀의 방향을 제어할 수 있는 차별화된 기술을 연구하여 저전력 구현이 가능하고 소자당 면적을 줄여 반도체 고집적화에 기여할 것으로 기대됨
대표 연구자 : 박병국 교수 (KAIST)

[ICT 융합 – 가상현실을 위한 물리적 및 지각/감성적 동작 효과의 자동 저작]
가상현실 컨텐츠에 지각적/감성적 효과를 전달할 수 있는 동작효과를 손쉽게 저작할 수 있는 시스템을 개발하는 과제로, 다양한 동작효과에 대한 분류체계를 구축하고 동작효과의 감성적/인지적 영향의 정량화 기준을 마련하게 된다면 VR 및 4D 영화/게임, 테마파크 등 큰 산업적 임팩트가 기대됨
대표 연구자 : 최승문 교수 (포스텍)

▲ 안재욱 교수(KAIST), 박병국 교수(KAIST), 최승문 교수(포스텍)

※ 삼성 미래기술육성사업은 지난 8일 발표한 경제 활성화와 일자리 창출 방안에 포함돼 있었으며, 오는 16일 5주년을 맞아 성과와 실행 방안을 발표하는 것임.

삼성 미래기술육성사업은 그동안 기초과학 분야 149건, 소재기술 분야 132건, ICT 분야 147건 등 총 428건의 연구과제에 모두 5389억원의 연구비를 지원했다. 서울대, KAIST, 포스텍 등 국내 대학과 KIST, 고등과학원 등 공공연구소 46개 기관에서 교수급 1000여명을 포함해 총 7300여명의 연구인력이 참여하고 있다.

삼성은 지난 2013년 8월 삼성미래기술육성재단(기초과학)과 삼성전자 미래기술육성센터 (소재, ICT)를 설립해 민간기업으로서는 국내 최초의 연구지원사업을 진행해 왔으며, 2022년까지 10년간 총 1.5조원을 미래 과학기술 연구에 지원할 예정이다.

삼성 미래기술육성사업은 △공정한 과제 선정 △마음 놓고 어려운 문제에 도전해 볼 수 있는 유연한 평가∙관리 시스템 도입 △연구 과제가 국내 기업 혁신이나 창업 등으로 이어지는 오픈 이노베이션 지원 등을 통해 새로운 연구문화를 주도하며 국내 과학계에 큰 영향을 미치고 있다는 평을 듣고 있다.

또한, 국내 민간기업 최초의 연구지원사업으로 국가에서 지원하기 힘든 도전적인 연구를 지원하고 우수한 신진 연구자를 발굴하는 효과를 거두며 국가 기술 경쟁력 확보에 기여하고 있다.

삼성전자는 앞으로 미래기술육성사업을 통해 AI, IoT, 5G 등 4차산업혁명 의 기반이 되는 기술 지원을 확대하고, 이를 학계∙산업계에 공유하는 오픈 이노베이션 체제를 구축해 나갈 계획이다.

□ 사람들의 삶을 바꾸는 혁신적인 연구성과 추구

삼성 미래기술육성사업 5년간의 지원을 통해 다양한 분야에서 사람들의 삶을 혁신적으로 바꿀 수 있는 연구성과들이 나오고 있다.

서울대 생명과학부 윤태영 교수(2014년 선정)의 항암 표적치료 연구는 성공할 경우 개인 맞춤형 항암 치료의 새로운 전환기를 마련할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 제약사가 표적치료제 개발에 투입하는 시간과 비용이 크게 절감되는 것은 물론 암 환자의 경제적 부담과 치료 부작용을 줄여 삶의 질을 높이는 데 기여할 수 있을 것으로 전망된다.

윤 교수의 연구과제는 창업 멘토링, 투자 소개 등의 지원을 통해 벤처기업 창업으로 이어졌다. 윤 교수는 2016년 벤처기업인‘㈜프로티나(대표 나유진)’를 설립하고 현재까지 해외특허 10건을 등록하고 100억원 이상 투자(정부지원 연구비 포함)를 유치하는 등 사업화를 위한 연구개발에 박차를 가하고 있다.

포스텍 화학과 박문정 교수(2014년 선정)는 유년 시절 장애어린이를 보고 팔과 다리가 되어 줄 로봇 연구에 관심을 가졌으며, 현재까지 학계에서 시도된 바 없는 선형 운동을 하는 전기장 구동 고분자 액추에이터(원동기)를 연구하고 있다.

박 교수의 연구가 실현되면 웨어러블 로봇이나 장애인을 위한 인공 근육으로 활용될 수 있다. 이 연구는 올해 후속지원 과제로 선정됐으며, 박 교수는 앞으로 4년 더 연구에 매진할 수 있게 됐다.

UNIST 신소재공학부 백정민 교수(2014년 선정)는 번개의 원리를 이용한 마찰 발전기를 개발하고 있으며, 이 연구가 실현되면 배터리 없이 웨어러블 기기를 구동하는데 활용할 수 있을 것으로 예상된다. 삼성전자는 백 교수의 기본 특허를 매입하고 개량 특허를 공동출원 하는 등 상용화에 주력하고 있다.

포스텍 IT융합학과 김재준 교수(2016년 선정)는 기존 딥 러닝이 서버에 구축된 소프트웨어 알고리즘에 의해 이뤄지는 것과는 달리 각각의 디바이스가 스스로 학습할 수 있는 딥 러닝 전용 칩을 개발하는 연구과제를 수행하고 있다. 이 과제가 성공하면 딥 러닝 칩 활용에 있어서 새로운 분야를 개척할 것으로 기대된다.

□ 전문성 중시, 실패 용인, 오픈 이노베이션… 연구 문화 변화 주도

삼성 미래기술육성사업은 시행 5년 동안 지켜온 원칙을 통해 국내 연구문화를 바꾸고 있다는 평을 듣고 있다.

첫째, 과제를 선정할 때 심사의 전문성, 공정성, 객관성을 확보하기 위해 심혈을 기울인다.

연구자는 아이디어 위주로 2장짜리 연구 제안서를 작성하고, 공정성을 위해 연구자 이름과 소속을 숨긴 채 과제의 혁신성과 도전성을 중심으로 심사위원들이 1박 2일간 합숙하며 집단 토론을 통해 서면심사를 진행한다.

서면심사를 통과한 과제는 영문 20장으로 구성된 연구계획서를 작성하고, 발표심사는 해당 분야 전문가로 구성된 심사위원단이 1시간 동안 질의 응답을 통해 연구과제의 혁신성, 수행능력 등을 종합적으로 평가한다.

해외심사는 노벨상 수상자가 포함된 해외 심사위원단이 글로벌 경쟁력을 심사한다. 국내 및 해외 심사를 모두 통과한 과제가 최종적으로 선정된다.

심사위원은 국내 약 1,600명, 해외 400명 규모의 심사위원 풀을 운영하고, 새로운 시각으로 심사할 수 있도록 매회 30% 이상은 신규 심사위원으로 구성한다.

※ 미래기술육성사업 심사과정
심사위원 합숙 서면심사 → 발표심사 → 해외심사 → 최종 선정

둘째, 연구자가 주도적으로 결정하고, 실패해도 책임을 묻지 않는 유연한 과제 운영으로 도전적이고 혁신적인 연구를 장려하고 있다.

연구자는 연구 주제, 목표, 예산, 기간 등에 대해 자율적으로 제안하고 연구 목표에는 논문, 특허 개수 등 정량적인 목표를 넣지 않는다. 연구비는 연구 상황에 따라 조기집행과 이월이 가능하며, 초기에 설비 투자가 많이 필요한 경우에는 이에 맞춰 지원한다.

또, 매년 연구보고서 2장 이외에 연차평가, 중간 평가 등을 모두 없애 연구자가 자율적으로 연구에 매진할 수 있도록 했다. 대신 사무국의 담당자들이 연간 1~2회 직접 연구자를 방문하여 현장에서 애로사항을 청취하고, 과제 지원사항 등을 파악한다.

연구결과 창출된 모든 지적재산권에 대한 소유권은 대학 또는 연구수행기관이 가지게 되며, 도전적인 연구를 수행한 결과 목표를 달성하지 못하더라도 책임을 묻지 않고, 실패 원인을 지식 자산으로 활용하도록 하고 있다.

셋째, 기술과 아이디어에 대한 특허출원∙창업 지원을 통해 연구가 결실을 맺을 수 있도록 돕고, 이 성과가 국내 기업의 혁신으로 이어지도록 경험과 노하우를 외부에 제공하는 오픈 이노베이션 모델을 운영하고 있다.

특히, ICT와 소재 분야에서 차세대 핵심기술 확보와 인력 양성에 필요한 기술을 대상으로 하는 지정테마를 시행해 기술과 인력을 육성하는 동시에 산업계 전체가 혁신하고 성장할 수 있도록 측면 지원하고 있다.

또한, △기업과 연구자 간의 R&D 교류회를 통해 기업은 기술을 수혈하고, 연구자는 연구방향을 설정할 수 있도록 지원 △50여명의 지정 전문 변리사를 통한 특허 출원 지원 △투자 알선과 마케팅 지원을 포함한 창업 멘토링 등 차별화된 프로그램을 운용하고 있다.

권오경 공학한림원 회장(심사위원장)은 “기존에는 대학에서 출원한 특허는 기술을 공개하는 수준에 그쳤다”며,“삼성전자의 특허 인프라를 이용해서 교수들의 특허 품질을 높이는 일은 연구성과를 극대화하는데 아주 중요한 일이다”라고 말했다.

넷째, 글로벌 리서치 심포지엄(GRS)을 개최해 연구 성과를 세계의 석학들과 공유하고 토론하는 자리를 가짐으로써 연구의 질을 높이는 것은 물론 연구 성과에 대한 글로벌 인지도를 높일 수 있도록 지원한다.

2017년에 수리과학, 물리학, 화학 분야에서 세 차례 개최된 GRS는 노벨과학상 수상자 등을 포함하여 총 220여명의 국내외 연구자들이 참석했다. 참여한 연구자들은 세계적인 석학들에게 연구 내용과 비전을 알리고 심도 있는 토의를 할 수 있어 도움이 되는 자리라고 평가했다.

올해부터는 ‘연구의 글로벌화’라는 GRS의 취지를 살리고 해외 석학들의 참여를 확대하기 위해 10월 미국 실리콘밸리에서 분자신경과학을 주제로 한 심포지엄을 시작으로 해외로 무대를 넓힐 계획이다.

□ 개방형 혁신 생태계 조성을 통해 국가 미래 기술 경쟁력 확보 매진

삼성전자는 앞으로도 미래기술육성사업을 통해 국가에서 지원하기 어려운 창의적이고 도전적인 연구 과제를 지원함으로써 국가 미래미술 경쟁력 확보에 매진할 계획이다.

또한 육성된 기술 인력과 연구 성과가 삼성 외에도 다양한 기업∙대학∙연구소∙스타트업 등에서 활용될 수 있도록 개방형 혁신(오픈 이노베이션) 생태계를 갖추도록 할 방침이다.

삼성은 삼성 미래기술육성재단을 통해서는 기초 과학 분야에 집중 투자하고, 삼성전자 미래기술육성센터를 통해서는 AI, IoT, 차세대 통신, 반도체, 바이오 등 4차 산업혁명 기반 미래기술 지원을 확대하여, 과학계를 중심으로 양질의 일자리 창출에도 기여할 계획이다.

미래기술육성센터 장재수 전무는“연구비 지원뿐만 아니라 삼성의 경험과 노하우를 활용한 차별화된 지원 프로그램을 통해 연구 성과 제고를 위해 노력할 것”이라고 말했다.

미래기술육성재단 국양 이사장은 “지난 5년간 연구풍토를 바꾸고 새로운 연구지원 모델을 정착하기 위해 꾸준히 노력해 왔다. 앞으로도 초심을 잃지 않고 새로운 분야를 열거나, 난제를 해결하려는 큰 목표에 도전하는 과제를 선정하여 적극 지원할 계획이다”라고 밝혔다.

▲ 13일 열린 삼성 미래기술육성사업 기자간담회에서 장재수 삼성 미래기술육성센터장, 국양 삼성 미래기술육성재단 이사장, 권오경 공학한림원 회장(왼쪽부터)이 기자들의 질문에 답하고 있다.

▲ 13일 열린 삼성 미래기술육성사업 기자간담회에서 국양 삼성 미래기술육성재단 이사장이 발표를 하고 있다.

▲ 삼성 미래기술육성사업 기자간담회에서 권오경 공학한림원 회장이 발표를 하고 있다.

▲ 삼성 미래기술육성사업 기자간담회에서 장재수 삼성 미래기술육성센터장(전무)이 발표를 하고 있다.

삼성은 회사의 투자·고용 수요와 미래 성장전략, 삼성에 대한 사회적 기대를 조화시켜 △경제 활성화와 신 산업 육성을 위한 미래 성장기반을 구축하고 △삼성의 혁신역량과 노하우를 사회에 개방·공유하며 △오랫동안 지속돼 성과가 입증된 프로그램을 중심으로 상생협력을 확대해 경제 활성화·일자리 창출 방안의 실행과 지속 가능성을 극대화했음.

– <투자와 채용 확대>는 삼성이 기존 사업에서 ‘초격차’를 유지하며 AI, 바이오, 반도체 중심의 전장부품 등 신 산업 분야에서 리더십을 선점하기 위한 성장 전략과 내부 수요를 반영했음.

– <청년 소프트웨어 교육과 스타트업 지원, 산학협력>은 삼성의 경험과 노하우를 적극적으로 살린 프로그램으로, 개방형 혁신 생태계 조성과 청년들의 취업기회 확대에 기여할 것으로 예상됨.

– <스마트 팩토리 사업과 협력사 지원 프로그램>은 삼성이 상생협력의 일환으로 지속 실행해 성과를 보인 상생협력 프로그램의 지원 금액과 대상을 대폭 확대한 것으로, 중소기업들에게 실질적인 도움을 제공할 것으로 기대됨.

삼성 관계자는 “이번에 마련된 경제 활성화·일자리 창출 방안은 관계사 이사회 보고를 거친 것으로, 진정성을 갖고 지속적으로 실행해 삼성과 중소기업, 청년이 윈윈(Win-win) 할 수 있고, 국가경제의 지속 성장에도 기여할 수 있도록 하는 데 중점을 뒀다”고 설명했음.

1. 미래를 위한 성장기반 구축

□ 삼성은 미래 지속적인 성장과 경제 활성화, 일자리 창출을 위해 신규투자·채용을 확대하고 신 성장 산업을 집중 육성하기로 했음.

< 신규 투자 180조 >

□ 삼성은 향후 3년 간 투자 규모를 총 180조 원으로 확대하고 특히, 국내에 총 130조 원(연 평균 43조 원)을 투자할 계획임.

– 반도체는 현재 PC, 스마트폰 중심의 수요 증가에 이어 미래 AI(인공지능), 5G, 데이터센터, 전장부품 등의 신규 수요가 크게 증가할 것에 대비하여 평택 등 국내 생산거점을 중심으로 투자를 확대할 예정임.

– 디스플레이는 글로벌 경쟁사의 대량 물량 공세에 대응하기 위해 고부가·차별화 제품에 대한 투자를 확대할 예정임.

– 4차 산업혁명의 중심이 될 AI, 5G, 바이오사업 등에 약 25조 원을 투자해 미래 산업 경쟁력을 제고하고 국내 혁신 생태계 조성에 기여할 방침임.

< 4만 명 직접 채용 >

□ 삼성은 향후 3년 간 4만 명을 직접 채용해 청년 일자리 창출에 적극 나설 방침임.

– 실제 채용계획 상 3년 간 고용 규모는 약 2만~2만 5천 명 수준이나 최대 2만 명을 추가로 고용해 청년 일자리를 창출하는 한편, 주 52시간 근무제 정착을 위해 지속 노력할 계획임.

※ 삼성의 국내 130조 원 투자에 따른 고용 유발 효과는 △반도체·디스플레이 투자에 따른 고용 유발 40만 명 △생산에 따른 고용 유발 30만 명 등 약 70만 명에 달할 것으로 기대됨.

< 4대 미래 성장사업 육성 >

□ 삼성은 “4차 산업혁명 선도”와 “삶의 질 향상”을 핵심 테마로 AI·5G·바이오·반도체 중심의 전장부품을 4대 미래 성장사업으로 선정하고, 집중 육성할 계획임.

– AI는 반도체, IT 산업의 미래를 좌우하는 핵심 기술이자 4차 산업혁명의 기본 기술인 만큼, 연구역량을 대폭 강화해 글로벌 최고 수준의 리더십을 확보하겠음. 이를 위해 삼성은 한국 AI센터를 허브로 글로벌 연구 거점에 1천 명의 인재를 확보한다는 방침임.

– 삼성은 세계 최초 5G 상용화를 계기로 칩셋·단말·장비 등 전 분야에 과감한 투자와 혁신을 주도해, 미국과 일본 등 글로벌 시장으로 도약하겠음. 5G 인프라는 자율주행, IoT, 로봇, 스마트시티 등 다양한 신 산업 발현에도 기여할 것으로 기대됨.

※ 5G 상용화 시 사회 경제적 파급 효과는 2025년 이후 연간 최소 30조 원 이상으로 예상됨. (2018년 KT 경제경영연구소)

– 삼성은 바이오시밀러(제약), CMO사업(의약품 위탁생산) 등에 집중 투자해 바이오 분야를 ‘제2의 반도체’ 사업으로 육성하고 있음. 바이오 사업은 오랜 기간 동안 대규모 투자가 필요하지만, 고령화와 만성/난치질환 증가 등 사회적 니즈 해소에 기여할 수 있는 분야임.

(참고) 삼성의 바이오사업 육성 경과

– 삼성의 강점인 반도체, ICT, 디스플레이 기술을 자동차에 확대 적용해 자율주행 SoC(System-on-Chip /시스템 반도체) 등 미래 전장부품 기술을 선도할 방침임.

< 기초과학 투자로 미래 기술경쟁력 강화 >

□ 삼성은 기초과학 분야와 미래성장 분야 연구를 집중 지원해 미래 기술경쟁력 강화와 혁신 성장의 기반을 마련할 계획임.

– 삼성은 미래 산업이 발전하기 위해서는 기초과학이 튼튼해야 한다는 믿음 하에 미래기술육성사업을 통해 2013년부터 물리, 수학 등 기초과학 분야의 연구를 지원하고 있으며, 향후 4차 산업혁명의 핵심이 될 AI, 5G, IoT, 바이오 등 미래성장 분야로 지원을 확대할 방침임.

※ 미래기술육성사업에는 2013년부터 2022년까지 총 1조 5천억 원을 지원할 계획임. (2013.8월~2018.7월까지 5,400억 원 집행)

2. 삼성의 혁신 역량 및 노하우 <개방·공유>

□ 삼성의 강점인 소프트웨어 역량과 스타트업 지원 경험을 적극 활용해 개방형 혁신 생태계를 조성하고 청년 일자리 창출에도 기여할 방침임.

< 청년 소프트웨어 교육 1만 명 >

□ 삼성은 소프트웨어 교육 경험과 노하우를 활용해 정부와 함께 청년들에게 양질의 소프트웨어 교육 기회를 제공함으로써 청년들의 취업 기회 확대에 기여하겠음.

□ 삼성은 향후 5년 간 청년 취업 준비생 1만 명에게 교육 기회를 제공하는 것을 목표로, 서울과 수도권, 지방을 포함한 전국 4~5곳에 교육장을 마련해 소프트웨어 교육을 실시할 예정임.

– 첫 해는 1천 명 수준으로 시작할 계획이며, 교육 기간 중 교육생들에게는 매월 일정액의 교육지원비가 지급됨.

□ 성적 우수자들에게는 삼성 관계사의 해외 연구소 실습 기회를 부여하고 일부는 직접 채용을 검토하는 한편, 국내외 기업 취업을 적극 지원할 방침임.

– 2015년 하반기 공채부터 소프트웨어 직군에 응시한 인력을 대상으로는 GSAT(직무적성검사) 대신 소프트웨어 역량테스트를 도입해 운영해오고 있음.

– 이를 위해 삼성은 소프트웨어 교육과 연계해 교육생들에게 △취업정보 제공 △취업 컨설팅 등의 서비스를 제공할 예정임.

※ 삼성은 정부와 교육생 선발/교육/취업지원까지 전 과정 협업 계획임.

(참고) 소프트웨어 산업의 일자리 창출 여력

– 한편, 삼성은 소프트웨어 분야에 열정과 재능이 있는 우수 대학생을 발굴해 육성하는 ‘삼성소프트웨어멤버십’을 1991년부터 운영해 왔으며, 지난 28년 동안 총 6,146명을 양성해 4,255명을 채용한 바 있음.

– 또한, 삼성은 인문계 등 소프트웨어 비전공자에게 교육을 실시해 채용하는 SCSA(Samsung Convergence Software Academy) 프로그램을 2013년부터 운영하고 있음.

< 스타트업 지원 >

□ 삼성은 향후 5년 간 500개 스타트업 과제를 지원해 청년 창업을 통한 양질의 일자리 창출에 기여하겠음.

– 삼성은 사내 벤처 프로그램인 ‘C-Lab 인사이드‘를 확대해 200개 과제의 사업화를 지원할 계획임. 삼성은 임직원들의 창의적인 아이디어를 사업화하기 위해 2012년 C-Lab(Creative-Lab) 제도를 도입했으며 창업/분사 이후 사업이 실패하더라도 5년 이내에 복직이 가능해 삼성 내부에 ‘실패를 두려워하지 않는 도전 문화‘를 확산시키고 있음.

(참고) 삼성전자 C-Lab 운영 성과 (2012~2017년)

– 삼성은 국내 스타트업 활성화와 창업 지원을 위해 C-Lab을 사내에 국한하지 않고 외부에 개방해 사외 벤처 지원 프로그램 ‘C-Lab 아웃사이드‘를 운영할 계획임. 삼성은 C-Lab 아웃사이드를 통해 향후 5년 간 300개 스타트업 과제를 지원한다는 방침임.

< 오픈 이노베이션 추진 >

□ 삼성은 산학협력을 비롯한 오픈 이노베이션(개방형 혁신)을 적극 추진해 국내 혁신 생태계 조성을 지원할 방침임.

– 현재 연간 400억 원(반도체 300억 원, 디스플레이 100억 원) 수준인 산학협력 규모를 앞으로 1천억 원 수준으로 확대할 계획임.

※ 특히, 국내 주력 산업인 반도체의 경우 교수와 전공학생이 감소하고 있어 지원 프로그램 확대 등의 대책이 시급한 상황임.

3. 효과 검증된 프로그램 중심의 상생협력 확대

□ 삼성은 국내 중소기업의 경쟁력 제고를 통한 일자리 창출을 지원하기 위해 창업 이래 ‘공존공영’의 경영이념에 따라 지속해 온 중소기업과의 상생 프로그램을 확대 운영하기로 했음.

< 스마트 팩토리 2,500개 지원 >

□ 삼성은 정부와 함께 ‘스마트 팩토리 4.0′ 지원을 통해 일자리 창출에 기여하겠음.

– 삼성과 중소벤처기업부는 향후 5년 간 1,100억 원을 조성해 중소기업 2,500개사의 스마트 팩토리 전환과 국내외 판로 개척을 지원할 계획으로, 이를 통해 5년 간 약 1만 5천 개의 일자리가 만들어질 것으로 기대됨.

※ 중소벤처기업부 500억 원, 삼성 600억 원

(참고) 스마트 팩토리의 선순환 효과

– 스마트 팩토리 지원 대상에는 삼성과 거래가 없는 중소기업도 포함되며, 지방 노후 산업단지 소재 기업이나 장애인·여성 고용 기업을 우선적으로 지원할 방침임.

– 대상 기업의 현 수준에 따라 △환경안전 △제조현장 혁신 △시스템/자동화 △운영 안정화 지원 등 ‘맞춤형 프로그램‘이 제공될 예정임.

– 삼성은 중소·벤처기업들이 성장 기반을 다지고 일자리를 만들어갈 수 있도록, 신기술 접목과 판로 개척을 지원할 계획임. 이를 위해 삼성은 특허를 개방하고 우수기술 설명회, 구매 전시회, 온라인 쇼핑몰 입점 등을 지원할 예정임.

< 협력사 지원 프로그램 총 4조 원으로 확대 >

□ 삼성은 1~2차 협력사 중심으로 운영해 온 협력사 지원 프로그램을 3차 협력사까지 확대하기 위해 총 7천억 원 규모의 3차 협력사 전용펀드(상생펀드 및 물대지원펀드)를 추가로 조성할 계획임.

– 삼성은 협력사의 △시설 투자와 R&D 자금을 지원하는 ‘상생펀드‘에 4천억 원 △물대 현금 결제를 위한 ‘물대지원펀드‘에 3천억 원을 각각 조성해 3차 협력사를 지원할 방침임.

– 협력사들은 상생펀드를 통해 최대 90억 원 한도 내에서 저리로 자금을 대출받아 시설투자, R&D, 운영자금 등으로 활용할 수 있으며, 물대지원펀드는 무이자로 대출받아 활용 가능함.

– 삼성은 2010년부터 2조 3천억 원 규모의 협력사 지원 펀드를 조성해 운영해 왔으며, 이번에 3차 협력사까지 지원 대상을 확대함으로써 협력사 지원 펀드는 총 3조 원 규모로 늘어났음.

□ 삼성은 2010년부터 1차 협력사를 대상으로 운영해 온 ‘우수 협력사 인센티브‘를 2차 협력사까지 확대하고 인센티브 규모도 5백억 원에서 1천억 원으로 2배 늘리기로 했음.

□ 한편, 삼성은 협력사의 최저임금제 정착을 지원하기 위해 2018년 1월부터 최저임금 인상에 따른 인건비 인상 분을 납품단가에 반영해 지급하고 있으며, 향후에도 지속적으로 반영할 계획임.

– 2018~2020년 최저임금 인상에 따른 납품단가 인상분은 약 6천억 원임.

‘삼성미래기술육성사업’은 2013년에 시작해 기초과학, 소재기술, ICT의 3개 연구분야에서 매년 3차례에 걸쳐 지원과제를 선정, 10년 간 총 1조 5,000억원을 출연해 국가 미래기술 육성을 지원하는 프로그램이다.

이번에 선정된 분야는 기초과학 10개, 소재기술 10개, ICT 분야 11개로 향후 5년간 연구비 501억원이 지원된다.

특히, 이번 지원 과제는 누구나 걸릴 수 있지만 치료가 쉽지 않은 질병에 대한 새로운 연구가 포함됐다.

기초과학 분야에서는 알츠하이머와 파킨슨병 등의 치료제 개발에 어려움을 겪고 있는 상황에서 치매 관련 연구를 지원한다.

지금까지 노화나 사고 등으로 뇌 조직이 손상되면 그 부분의 신경세포가 파괴돼 기억이 사라지는 것으로 알려져 있었다.

그런데 KAIST 생명과학과 한진희 교수는 생쥐 실험을 통해 같은 경험을 하더라도 기억이 같은 뇌 위치에 저장되지 않고 유동적으로 재배치되는 현상을 증명했다.

이 원리를 통해 뇌 세포 소멸에 의해 기억을 잃어가는 치매환자에게 새로운 치료법을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

소재기술 분야에서는 난치암 치료법 개발 연구 등을 지원한다.

울산대 아산병원 장수환 교수는 소수의 난치암 환자의 경우, 여러 치료를 통해 암세포를 죽일 수 있는 자가항체를 생산하여 암을 극복할 수 있다는 사실을 주목하였다.

이 자가항체를 발굴해 새로운 항암치료제를 개발하면 난치암의 생존율을 획기적으로 끌어 올려 국민 건강에 이바지할 것으로 기대된다.

삼성미래기술육성사업은 2013년 8월부터 지원을 시작한 이래 이번 과제를 포함해 총 414개 과제를 선정, 5,230억원의 연구비를 지원하고 있다.

한편, 삼성전자는 자유공모 이외에도 매년 국가적으로 필요한 미래기술분야를 찾아 해당 분야의 연구를 선정, 지원하는 ‘지정테마 과제공모’도 운영하고 있다.

올해 지정테마는 산업계와 학계 추천을 통해 ▲ 차세대 통신과 융복합 기술 ▲ 차세대 센서 소재와 소자(Materials & Devices) 분야가 선정됐다.

지정테마 과제 제안서는 23일부터 5월 4일까지 삼성전자 미래기술육성센터 홈페이지(www.samsungftf.com)를 통해 접수할 수 있으며, 선정 결과는 7월 10일에 발표할 예정이다.

 ▲ 치매 치료 연구를 진행하는 카이스트 한진희 교수

▲ 난치암 치료 연구를 진행하는 울산대 아산병원 장수환 교수