올해부터 전기차용 초고전압 GaN 전력반도체, 주사제 아닌 먹는 암치료 항체의약품, 96% 이상 하이니켈 이차전지, 탠덤 차세대 태양전지, 수소전소 터빈 발전시스템 등 도전혁신형 기술개발이 산업통상자원부 프로그램형 연구개발(R&D) 사업으로 추진된다.

산업부가 올해 총 24개 사업을 추진하는 프로그램형 사업은 자동차·에너지·전자부품 등 산업별 환경 변화와 현장 연구수요에 신속하게 대응하기 위해 예산 심사시 규모만 확정하고 연구과제는 부처가 자율 기획하는 사업이다. 산

산업부는 올해 1~3월 프로그램형 R&D 사업 1차 공고를 통해 세계 최초·최고수준의 기술개발에 도전하는 총 700여개 과제를 선정하고 5월 중 총 228개의 도전·혁신적인 과제를 2차로 공고해 신속하게 지원하기로 했다.

1차 공고 지원과제 가운데 ‘전기차용 고전압 GaN 전력모듈 기술개발’ 과제에는 세미파워렉스(주관)와 함께 현대차·삼성전자·서울대학교 등이 컨소시엄을 구성해 참여했다. 산업부 관계자는 “정부가 1.2kV 초고전압 전력반도체 상용화 개발의 도전적 목표를 제시하자 국내 최고 대·중소기업과 대학이 드림팀을 구성해 참여하는 등 혁신형 정부 R&D 사업이 국내 최고 연구자와 기업들의 협력을 촉진하고 있다”고 전했다.

2차로 공고될 과제 가운데 모빌리티 분야는 ▲비·안개 등 악천후에서도 정확하게 볼 수 있는 자율주행 센서·카메라 ▲96%이상 하이니켈계 이차전지 ▲메탄올 추진선 엔진 핵심부품 개발 등이 포함됐다. 이어 에너지 분야에는 ▲기존 실리콘 기반 태양전지의 효율 한계를 뛰어넘는 탠덤 차세대 태양전지 ▲세계 최초 수소 인프라 연계 수소전소 터빈 발전시스템(50~100㎿) ▲액체수소 운반선 저장탱크용 진공단열시스템 개발 등을 지원한다.

바이오 분야에는 ▲주사제 아닌 먹는 암치료 항체의약품 ▲심혈관 질환을 예측·진단하는 웨어러블 기기 개발을, 반도체 분야에는 데이터 취득이 어려운 제조 환경에 적합한 스몰 학습데이터 기반 온디바이스 AI 품질 검사 최적화 기술개발 등을 추진한다. 로봇 분야에서는 ▲피부일체형 로봇핸드 ▲인공지능 초미세(직경 0.8mm이하) 수술로봇 등을 개발한다.

산업부 오승철 산업기반실장은 “산업부는 프로그램형 사업을 통해 급격한 산업환경의 변화와 기업 수요에 대응해 투자의 적시성과 유연성을 높이고 도전적인 기술개발 목표 제시를 통해 정부 R&D의 파급력을 높여나갈 것”이라고 밝혔다.

■ 모빌리티 분야

전기차용 하이니켈계 양극소재 기술개발

주요 프로그램형 사업 연구과제를 세부 내용을 살펴보면 우선 모빌리티 분야에서 고성능 전기차(EV)에 적합한 고에너지밀도·고안전성 배터리를 위한 세계 최고 수준의 하이니켈(니켈함량 96% 이상, 4.3V 충전전압에서 215mAh/g 이상 고용량 확보 ) 양극소재 기술개발에 나선다.

현재 국내 소재사가 주도하고 있는 배터리용 양극소재는 고용량화를 위해 니켈 함량을 증가시키고 있지만 수명·안전성 문제로 적용이 지연되고 있는 상황이다.

이에 정부는 고용량·고안전성 대립 양극활물질, 장수명·고안전성 소립 양극활물질 개발 및 이를 활용한 고에너지밀도 전극 구현과 안전성 확보를 위한 소재 개발에 박차를 가할 계획이다. 이번 기술이 개발되면 국가핵심기술로 지정돼 있는 하이니켈 양극소재에 대한 초격차 기술 확보, 고에너지밀도 배터리 및 이를 적용한 고성능 전기차 시장 확대에 큰 역할을 할 것으로 전망된다.

친환경·저탄소 메탄올 추진선 엔진 핵심부품 개발

이어 정부는 선박 추진엔진에 친환경&저탄소 연료인 메탄올 연료를 활용해 온실가스를 국제 규제의 적합 수준으로 감축하고 엔진 성능과 내구성을 유지할 수 있는 연료공급 핵심장비(엔진 핵심부품) 개발에 나선다.

현재 메탄올 엔진에 사용되는 핵심부품(연료분사기, 펌프 등)은 외국기업에 의존하고 있는 상황이다. 이에 이번 프로그램사업 연구에서는 메탄올 엔진 연료분사 장치, 메탄올 엔진 점화용 선상 메탄올-DME 연료 개질장치, 메탄올 추진선 연료 이송펌프 및 공급펌프 국산화 개발 및 성능검증을 실시한다. 이번 과제를 통해 정부는 탄소중립 연료를 이용한 엔진의 핵심기술 및 연료 공급계통 내 주요 장비 국산화, 온실가스 감축량 극대화를 기대하고 있다.

■ 에너지 분야

페로브스카이트·결정질 실리콘 탠덤 차세대 태양전지

에너지 분야에서는 세계 최고 수준의 페로브스카이트·결정질 실리콘 탠덤 태양전지 및 모듈 효율 측정 기술확보에 나선다.

세계적으로 결정질 실리콘의 한계효율(30%)을 능가하는 기술 선점을 위해 선도국간에 경쟁 중에 있으며 이 가운데 가장 각광받는 기술이 페로브스카이트·결정질 실리콘 탠덤 태양전지이다. 현재 실험실 소면적 기준 최고효율은 33.9% 수준으로 알려져 있다.

이에 정부는 탠덤 태양전지 기술선점 및 조기 상용화를 위해 탠덤 태양전지와 모듈의 효율을 측정하는 기술을 개발하고 세계 선도 시험기관들과의 교차측정을 통해 신뢰성 확보에 나서기로 했다.

이번 과제를 통해 태양광 산업 경쟁력 확보와 탄소 중립 기여가 기대된다.

세계 최초 수소 인프라 연계 수소전소 터빈 발전시스템

정부는 수소 인프라 구축에 기반한 중형급(50~100㎿) 수소 전소 가스터빈 실증 모델 개발 및 발전시스템 실증에 나선다.

현재 선진 제작사 신규모델들은 수소 50% 혼소 성능을 보유하고 있고 튜브트레일러를 활용한 임시 수소 공급설비를 대상으로 실증에 나서고 있다.

이에 정부는 이번 과제를 통해 탄소중립 달성을 위한 청정수소 의무발전(CHPS) 이행을 위한 청정 발전원으로 활용 가능한 세계 최초 수소 공급망 연계 수소전소터빈 실증 및 상용화를 기대하고 있다.

액체수소 운반선 저장탱크용 진공단열시스템 개발

액체수소는 –253oC(20K)의 낮은 온도로 고도의 단열시스템과 대량으로 해상 운송을 위한 저장탱크 대형화 기술이 필요한 상황이며 현재 세계 주요 국가들이 경쟁적으로 기술개발 진행 중에 있다.

이에 정부는 이번 과제를 통해 액체수소를 대량으로 운반할 수 있는 선박의 핵심기술인 액체수소 저장탱크 진공단열시스템용 고성능 소재 및 고효율 제작 기술을 포함한 장비 개발과 중대형 탱크를 이용한 성능 실증에 나선다. 이를 위해 충진 및 진공형성 작업 등의 효율 개선을 위한 단열 소재 기술, 가압형(Type C) 저장탱크용 분말 단열소재 충진 및 진공 작업 효율 극대화를 위한 장비 기술 개발 등을 진행할 예정이다.

정부는 이번 과제를 통해 LNG운반선 같이 조선업계가 세계 시장을 주도할 신제품과 핵심기술로 경쟁력 향상을 기대하고 있다.