[극한소재 자립화 시동] 재료연, 극한소재 실증연구 기반조성 착수

과학기술정보통신부와 한국재료연구원(원장 이정환)이 극한소재 자립화를 위해 '극한소재 실증연구 기반조성 사업'을 시작한다. 국가전략 극한소재 기술주권 확보와 선도기술 확보가 목표다. 내년부터 2028년까지 6년 동안 총 3096억5000만원을 투입, 극한소재 실증연구 기반을 구축하고 실증 연구개발(R&D) 프로젝트를 추진한다.

'극한소재'는 영상 1000도 이상 초고온, 영하 150도 이하 극저온, 초고압·부식·충돌 등 특정한 극한 환경에서 사용이 가능한 고부가가치 소재다. 위성발사체용 소재는 1500도 이상의 고온을, 액체수소 저장용기 소재는 영하 253도 이하 극저온을 견딜 수 있어야 한다.

'극한소재 실증연구 기반조성 사업'은 이 같은 극한소재를 개발하고 시험·평가하는 '실증연구 기반구축'과 구축 인프라를 활용한 '실증연구 지원'으로 구성돼 있다.

한국재료연구원이 사업을 전담한다. 초고온, 극저온 등 극한환경에서 사용할 수 있는 신소재와 신소재 기반 시제품 물성·성능을 시험·평가할 수 있는 인프라를 구축하고 실증연구를 진행한다.

기반 구축에서 미래유망 극한소재 실증에 필요한 초고온, 극저온, 특정극한 3개 실증시설과 44종 연구장비를 마련하고 기반 구축 후 극한소재 실증 시스템 안착을 위해 선도적인 28개 실증연구에 나선다.

극한소재 실증연구 기반구축 사업의 실증연구시설과 장비

극한소재를 비롯한 첨단소재는 국가경쟁력을 좌우하는 핵심 전략기술 가운데 하나다.

전문가들은 탄소중립, 미·중 신냉전 등 지구적 이슈와 글로벌 기술 및 시장 환경 변화로 인해 첨단소재·부품 개발과 공급 능력이 산업 환경 대전환의 승패를 좌우할 것으로 전망하고 있다. 일례로 탄소경제에서 수소경제로 성공적 전환은 수소 생산에서 저장, 이용 등 전주기에 걸쳐 맞춤형 극한소재와 부품 확보가 뒷받침돼야 한다.

주요 강국마다 글로벌 환경 변화와 새로운 산업적 과제 해결을 위해 앞다퉈 첨단소재 기술과 제조업 간 연계를 강화하고 국가 차원 첨단소재 R&D 투자전략을 수립, 실천에 옮기고 있는 상황이다.

극한소재는 이 같은 첨단소재 가운데 더 중요한 핵심 소재다. 우주항공, 수소를 비롯한 에너지, 심해저 개발 등 미래 유망산업 육성에 반드시 필요하기 때문이다.

또한 미래 유망산업이 부상하면 할수록 기술 경쟁력 유지와 시장 선점을 위해 극한 환경을 극복해 사용할 수 있는 또 다른 극한소재 개발 필요성이 높아지게 된다. 적용 환경이 점점 극한화하고 있는 항공기 엔진구조재, 수소·LNG 화물창 단열재, 가스터빈 블레이드 등이 단적인 사례다.

초고온 극한소재 세계시장 규모는 2018년 145억달러에서 2026년 237억달러, 극저온 소재는 39억달러에서 69억달러로 연평균 6~7% 성장할 것으로 전망되고 있다.

우리나라도 제조 경쟁력에서 차지하는 소재기술 비중이 높아지면서 첨단소재 기반 산업구조로 전환에 집중하고 있다.

하지만 첨단소재 기술력은 여전히 약하고 극한소재 해외 의존도는 고착화되고 있는 실정이다. 극한소재 가운데 단결정 초내열합금이나 전 세계에 신소재 개발 붐이 일고 있는 액체수소용 극저온 소재의 경우 국산화율은 0%다. 이는 우주항공, 수소 등 국가 전략산업 육성에도 장애 요소로 작용하고 있다. 과기정통부와 한국재료연구원이 이 사업을 기획 추진해 온 이유다.

소재 R&D는 신뢰성 평가를 거쳐 시장 상용화로 이어져야 효과와 가치를 인정받는다. 첨단 신소재 개발에 성공해도 품질과 신뢰성을 확보하지 못하면 사장될 확률이 높다. 우리나라 소재 기초연구성과의 사업화율은 9.5%에 불과하다.

특히 첨단소재는 R&D 자체도 어려웠기 때문에 실증연구까지 이어갈 엄두를 내지 못했다. 어렵게 개발한 첨단소재의 품질과 신뢰성 검증은 해외에 맡겨야 했다. 기업도 개발 신소재를 납품할 때 필요한 '성능 검증과 신뢰성 확보(23.4%)'를 R&D 분야 가장 큰 애로 사항으로 꼽았다.

첨단소재 상용화를 위한 품질 평가와 시험 인증을 위해서는 대규모 인프라 투자가 필요하다. 개별기업이나 기관이 단독으로 대응하기 어렵다.

이 사업이 극한소재 '실증연구 기반구축'과 '실증연구 지원'으로 구성된 이유다.

이정환 한국재료연구원장은 “한국기계연구원 부설에서 독립 원으로 승격한 한국재료연구원이 첨단소재 연구 허브라는 시대적 소명을 실현하고자 이번 사업 기획을 주도했다”며 “재료연이 보유한 소재 연구 인력과 노하우, 인프라를 활용해 극한소재 실증 연구와 실증 인프라 구축을 성공리에 완수하고 시험·평가·분석 신뢰성 확보, 구축 인프라 효율적 활용을 선도하겠다”고 말했다.

창원=임동식기자 dslim@etnews.com