머 리 말 · 2018. 10. 16. · 2. 나노기술·재료과학 추진을 위한 기본적 사고방식 3 2. 나노기술·재료과학 추진을 위한 기본적 사고방식 (1)

머 리 말

나노기술은 기술 혁신을 이루기 위한 핵심기술로서, 2000년 미국이 나노기술개발

전략(NII)을 발표한 이래, 미국, 유럽, 일본을 비롯한 세계 여러 나라에서는 나노기술

에 대한 연구를 정부차원에서 정책으로 지정하고 자금을 지원하는 등 적극적으로

대처해오고 있습니다.

본 보고서는 그 중에서도 나노기술 분야에 있어 우리나라와 다양한 경쟁을 펼치

고 있는 일본의 나노기술•재료과학 정책 동향을 파악하기 위한 것으로, ‘종합과학기

술회의(제7차 나노기술•재료과학 위원회)’의 회의 자료(2014.12.12)를 번역 및 요약한

것입니다.

일본 나노기술에 대해 전체적으로 부감할 수 있는 일본의 ‘과학기술기본계획(제4

기, 2011~ 2015)’에서 나노기술의 위상, 성과, 주요 연구개발 프로그램, 향후 시책 등

을 다루고 있으며, 일본의 관점에서 본 해외 나노기술의 동향도 포함되어 있기 때문

에 우리나라로서도 많은 참고가 될 것이라 생각합니다.

우리나라 역시 2001년 나노기술을 국가 핵심과제로 선정한 후 십여 년 이상 연구

를 진행해 왔으며, 현재 ‘제3기 국가나노기술종합발전계획(2011~2020)’에 의해 과제

연구를 계속 지속해오고 있으며, 올해 ‘제4기 나노기술종합발전계획’ 수립을 앞두고

있습니다. 본 보고서가 나노기술 관련 정책수립자를 비롯한 연구자, 기업인들에게

유용한 자료가 되었으면 하는 바람입니다.

마지막으로 본 보고서의 번역 및 감수에 참여한 강상규 책임연구원, 김태연 연구원

에게 감사의 말씀 드립니다. 또한 본 보고서는 연구원들의 의견을 바탕으로 작성된

것으로서 국가나노기술정책센터의 공식 의견은 아님을 밝혀 둡니다.

2015년 3월

국가나노기술정책센터

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　소장

요 약

❏ 일본의 나노기술·재료과학에 대한 인식

- 일본의 나노기술·재료과학은 자원·에너지 제약 등의 문제 및 사회 인프라

노후화 대책 등과 같은 사회적 과제를 해결하는 열쇠로서 큰 기대를 받고

있는 국가 기반기술로 인식

- 일렉트로닉스, 자동차, 로봇 등 일본의 기간산업을 지탱하는 핵심이며 세계

적으로 높은 국제 경쟁력을 가지고 있음

❏ 일본 나노기술·재료과학의 향후 추진 방안

- 횡단적인 확대를 의식한 기초적, 기반적 연구로서의 진흥

- 지금까지 해결되지 않은 과제와 새로운 과제 등 광범위한 사회적 과제의 해

결에 이바지하는 연구 개발 추진

- 일본의 강점을 확대하는 전략적 연구 개발 추진

- 기초에서 응용으로, 응용에서 기초로 순환

- 인재의 육성·확보

❏ 각 연구 기관에서의 추진 체제와 방안

- 부서의 벽을 타파한 교육연구 환경을 조성하고 광범위한 분야의 기초적 소

양을 갖추고 있으며 부감적 시야를 갖고 연구를 추진할 수 있는 인재 육성

- 산⋅학⋅관을 하나로 만드는 ‘이노베이션 허브(Innovation Hub)’를 구축

- 최첨단 연구 기기를 산⋅관⋅학이 공동 이용하는 나노기술플랫폼을 구축

❏ 시사점

- 일본의 나노기술·재료과학은 기간산업을 지탱하고 국제 경쟁력이 높은 핵

심기술로서 사회에서의 역할이 커지고 있으며, 나노기술·재료과학 위원회는

앞서 기술한 기본적 사고방식을 근간으로, 특히 중점적으로 대응해야할 건

강연구과제 및 사회적과제와 그 접근 방안에 대해 더욱 정밀 조사할 계획

- 제4기 과학기술기본계획이 제시한 과제 영역별 핵심 과제는 다음과 같음

과제 영역 중요 과제 주요 연구 개발 과제

환경·에너지

안정적인 에너지공급과 저탄소화의

실현

･ 전기 에너지 생성·변환·저장 기술･ 저손실되며 안정된 전력 공급을 실현하기 위한

기술 및 시스템･ 태양 에너지를 화학 에너지로 변환하는 기술･ 미이용 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기술･ 고감도, 고선택 환경용 센서

에너지 이용의 고효율화와 스마트화

･ 에너지 절약 재료･ 바이오매스에 의한 연료 및 화성품의 창제･ 획기적인 촉매 재료･ 에너지 절약, 저 환경부하의 제조 공정 실현･ 일렉트로닉스의 에너지 절약화, 다기능화

사회 인프라의 그린화･ 희소 원소 대체 재료 등

의료·건강·간호

혁신적인 예방법의 개발

･ 화학과 생명 과학의 융합

새로운 조기 진단법의 개발

･ 체내 매립형 진단 치료 기기

안전하고 효율성 이 높은 치료의 실현

･ 약물 전달 시스템･ 세포 내 치료･ 재생 의료 재료 등

과학기술 기반

･ 3차원 계측, 계면 및 내부 계측･ 나노 가공 프로세스･ 나노·마이크로 인쇄 기술, 3차원 나노 제조 기술･ 물질 재료 설계 및 제어 기술 등

지진 피해로 부터의 부흥, 재생 및 안전성

향상

･ 지진 피해를 최소화하기 위해 필요한 열화 억제 기술과 신뢰성 예측 기술

･ 구조체의 안전성 유지, 장기 수명에 기여하는 재료 기술 등

<차 례>

1. 나노기술·재료과학 현황 인식 ··········································································· 1

(1) 나노기술·재료과학의 역할 ··········································································· 1

(2) 글로벌 사회에서 각 국의 전략과 동향 ························································· 1

2. 나노기술·재료과학의 추진을 위한 기본적인 생각 ············································ 3

(1) 압도적인 확대되는 기초 기반적 연구의 진흥 ··············································· 3

(2) 광범위한 사회적 과제의 해결에 이바지하는 연구 개발 추진 ······················· 3

(3) 일본의 강점을 확대하는 전략적 연구 개발 추진 ·········································· 4

(4) ‘기초에서 응용으로’, ‘응용에서 기초로’의 순환 ············································ 5

(5) 인재의 육성·확보 ························································································ 6

3. 각 연구 기관에서의 추진 체제와 방안 ······························································· 7

(1) 대학의 잠재력을 최대한 발휘하는 체제의 구축 ············································ 7

(2) 연구 개발 법인을 중심으로 한 이노베이션 허브 구축 ································· 7

(3) 관계 기관의 총력을 기울인 추진 체제 구축 ················································ 8

4. 요약 및 정리 ····································································································· 10

부록 ··························································································································11

1. 나노기술·재료과학 현황 인식 1

1. 나노기술·재료과학 현황 인식

(1) 나노기술·재료과학의 역할

나노기술·재료과학은 자원·에너지 제약 등의 문제 및 사회 인프라 노후화 대책 등과

같은 사회적 과제를 해결하는 열쇠로서, 큰 기대를 짊어지는 국가 기반 기술임과 동시

에 일렉트로닉스, 자동차, 로봇 등 일본의 기간산업을 지탱하는 핵심이며 높은 국제 경

쟁력을 가지고 있다.

또, 광범위하고 다양한 연구 영역·응용 분야를 지탱하는 기반이며, 그 분야 횡단적인

성격으로 인해, 타분야 융합·기술 융합에 의해 불연속적인 기술 혁신을 가져오는 열쇠

로서 과학기술의 발전을 위한 새로운 가능성을 개척하는 선도 역할을 담당하고 있다.

덧붙여, 최근 범지구적인 셰일 가스 혁명의 진전, 안전 보장 문제의 대두 및 선진

재생 의료의 실현과 그 발전에 대한 기대 등 사회적 과제가 다양해지고 있는 상황에서,

분야 횡단적인 기반 기술로서 이들 새로운 과제들을 해결하는 도구로서 기대된다.

또 빅 데이터나 IoT(Internet of Things), Converging Technology의 대두 등과 같은 경

제 사회의 새로운 흐름에 입각한 혁신이 기대된다.

나노기술·재료과학은 제2기 및 제3기 과학기술기본계획에서 중점 추진 분야로서 자

리매김 된 뒤, 제4기 과학기술기본계획에서 사회적 과제 해결을 위한 연구 개발 기반

을 뒷받침해 왔으나, 그 중요성에 비해 제4기에서의 계획상의 위상은 명료하지 않았다.

2014년 6월 각의 결정된 ‘과학기술 이노베이션 종합 전략 2014’에 나노기술이 산업

경쟁력을 강화하고 정책 과제를 해결하기 위한 분야 횡단적 기술로서 중요한 역할을

하는 내용이 명기되어 있으며, 제5기 과학기술기본계획에서도 과학기술 정책 체계에

서의 그 위상을 명확히 한 후 한층 더 강화할 필요가 있다.

(2) 글로벌 사회에서의 각 국의 전략과 동향

글로벌 사회에서 신흥국이 대두함에 따라 세계가 다극화되고 또 연구개발 경쟁이

격화되는 가운데, 나노기술·재료과학에 관한 최근의 주목해야할 각 국의 전략과 동향

은 다음과 같으며 앞으로도 그 동향을 주시할 필요가 있다.

⦁유럽을 중심으로 정부·민간에 의한 중점 투자가 과거 10몇 년간 지속적으로 이루

2 일본의 나노기술 재료과학 연구개발 방향

어지고 있으며, 특히 미국의 ANT(Albany Nanotech), 프랑스의 MINATEC(Micro and

Nanotechnologies Campus) 등 기술과 인재를 세계적으로 흡수하는 대규모 집중 거

점화를 정부와 함께 업계, 학계가 견인하고 있다.

⦁중국, 한국 등 아시아 각 국에서 나노기술을 국가전략계획함에 따라, 정부투자가

극적으로 증대하고 연구 개발 인력 및 기술도 대두되고 있다.

⦁미국에서는 사회의 공통 과제 해결을 위해 기초 연구에서부터 실용화에 이르는

기간을 절반으로 단축하는 것을 목표로 계산 과학 및 IT의 활용을 염두 한 국가

계획으로서 'Material Genome Initiative'를 시작했다.

⦁각 국 모두 연구 개발 투자 효율의 극대화를 도모하고 연구 성과 창출 속도를 가

속화하기 위해 첨단 공용시설 네트워크화를 추진하고 있다.

⦁유럽, 아시아 모두 산업화·실용화를 겨냥한 국제 표준화 전략, 환경·건강·안전

(EHS; Environment, Health and Safety)의 과제와 윤리적 법적·사회적 문제(ELSI;

Ethical, Legal and Social Issues)에 관한 대책, 체제 구축을 연구 개발 초기 단계에

서 정부가 주도하여 추진하고 있다.

2. 나노기술·재료과학 추진을 위한 기본적 사고방식 3

2. 나노기술·재료과학 추진을 위한 기본적 사고방식

(1) 압도적인 확대가 있는 기초적, 기반적 연구로서의 진흥

나노기술·재료과학은 정보 통신, 환경, 생명 과학 등 광범위한 분야의 첨단기술

을 개척하기 위한 필수 사항이며, 그 확대를 의식한 연구진흥책을 취해야 한다.

⦁아시아 각 국의 추격 등 국제적인 연구 개발 경쟁이 심화되는 가운데, 기초적, 기

반적인 연구를 추진하고 새로운 지도 원리에 의거한 재료 개발로 세계를 계속적으

로 리드하는 것이 중요하다.

⦁완전히 새로운 기능을 갖는 재료와 새로운 응용분야의 제안 등 재료 기능으로 시스

템을 제안하는 것이 비연속적 이노베이션을 창출하는 열쇠이기 때문에, ‘세렌디피

티(serendipity)’가 생겨나기 쉬운 환경을 조성하는 것이 매우 중요하다.

또 고위험도의 연구를 꾸준히 지원하는 것도 효과적이다.

⦁분야 횡단적 특징을 살려, 타분야 융합 연구를 촉발함으로써 완전히 새로운 이노베

이션을 창출하기 위한 장치를 마련하는 것이 중요하다. 이 때 젊은 연구자의 유연

한 발상, 능력을 십분 활용하는 것이 중요하다.

(2) 광범위한 사회적 과제의 해결에 이바지하는 연구 개발 추진

나노기술·재료과학은 지금까지 사회적 과제 해결에 이바지하는 기반 기술로 중

요하게 추진되어 왔는데, 최근 고도화되면서 광범위한 분야에서 보편적으로 사용

되게 되었다. 때문에 지금까지 없었던 응용처를 개척하고, 보다 효율적인 에너지의

이용, 의료 분야로의 응용, 사회 인프라의 노후화에 대한 대책 등 최근 대두되고

있는 사회적 과제와 예전부터 인식되어 온 미해결 과제·명제에 대한 혁신적인 접

근방식을 제공하고 그 해결을 인도할 것으로 기대하고 있다.

예를 들면 다음과 같다.

⦁장래 한층 효율적인 에너지 절약화 및 에너지원의 다양화를 추진하기 위해 혁신적

인 열전 변환 자재와 압전 변환 자재, 촉매, 파워 반도체 등 향후 한층 더 고효율

적인 에너지 변환을 가능하게 하는 재료의 연구를 추진하는 것이 중요하다.

⦁선진국보다 먼저 고령화를 맞이하는 일본에서는 비침습 치료나 고정밀도 진단 등


과 같은 고부가가치 의료가 널리 보급된 사회 실현을 목표로 미세 가공 기술이나

분자 합성 기술 등을 구사하고, 의료 분야의 니즈에 입각한 나노기술·재료의 연

구 개발을 강력히 추진하여 세계를 선도하는 전략이 요구된다.

(3) 일본의 강점을 확대하는 전략적 연구 개발 추진

일본이 높은 국제 경쟁력을 갖고 있는 나노기술·재료과학의 강점을 최대한 발휘

하기 위해 전략성을 가진 연구 개발을 추진해야 한다. 다음을 기본적인 개념으로

하면서 개별 연구 테마에 따른 추진 방안은 향후 보다 구체적으로 검토할 필요가

있다.

⦁일본이 높은 점유율을 자랑하고 있는 ‘재료’를 개발·발견해온 기능성 재료 연구에

있어서는, 혁신적인 기능을 실현하는 재료를 창제하기 위해 기능에 주목하면서 재

료 횡단적 연구를 추진하는 것이 중요하다.

⦁구조 재료 연구에서는 사회 인프라의 노후화 대책을 위한 고기능 신규 재료의 창제

와 더불어 점검 진단 기술·보수 기술·열화 예측 기술 등과 패키지화한 인프라

유지 관리 매니지먼트 시스템 구축에 대한 기대 등을 고려한 종합적인 접근이 필

요하다.

⦁2013년 계산기 성능의 비약적 향상과 국제적인 재료 개발 경쟁이 격화되었는데,

재료 데이터 군의 계산기 해석에 의한 정보 과학과 재료 과학을 융합한 새로운 데

이터 구동형 재료 설계 기술(materials informatics)을 확립하고 미지의 혁신적

기능을 갖는 재료의 개발을 가속하는 것이 중요하다. 앞서 대응하고 있는 유럽·

미국에 비해 일본은 첨단적인 연구 성과 결과의 데이터가 존재하긴 하지만, 실용

적인 데이터베이스 구축 및 포맷을 의식한 데이터 취득 등의 대응이 충분치 않다

는 점을 인식해야 한다. 아울러, 계산기 자원을 충실히 이용한 보편화된 고도의 시

뮬레이션 등도 적극적으로 활용하는 것이 중요하다.

⦁희소 원소에 대한 시장 동향과 생산국의 정치 동향 등을 파악하고, 희소 원소를 전

혀 이용하지 않는 것만을 원칙으로 하지 않고, 모든 원소의 무한한 조합으로부터

미지의 혁신적 기능을 탐색한 다음 범용 원소에 대한 대체를 그리는 새로운 정책

접근 방식도 검토되어야 한다.

⦁연구 대상 재료가 갖는 특징과 관련 산업에 관한 국내외 동향 등에 대응하는

2. 나노기술·재료과학 추진을 위한 기본적 사고방식 5

적절한 국제 표준화 전략 및 지적 재산 전략을 갖는 것이 중요하다.

(4) ‘기초에서 응용으로’, ‘응용에서 기초로’ 순환

기초 연구에서 응용 연구, 개발, 사업화, 실용화의 각 단계로 한 방향으로만 이루어

지는 것이 아니라, 문제의 본질에 대한 이해 심화 등을 통해 각 단계에서의 과제들이

기초 연구의 과제로 번역되어, 기초 연구로 돌아가는 ‘순환 연구’가 이루어지는 것이 과

제의 해결과 과학 발전 모두에게 중요하다.

⦁순환 연구를 추진하기 위해서는 글로벌 환경이나 대학 내의 학부의 벽을 허문, 이

분야가 융합된 환경을 정비하고 창조적인 능력을 가진 인재를 육성할 필요가 있다.

⦁장기간에 걸친 국제 경쟁력 강화를 위한 전략 마련을 산⋅학⋅관이 함께 함께

프로젝트의 초기 단계·기획 단계에서부터 산⋅학⋅관이 강경하게 논의·협동

하는 것이 중요하다. 포워드 캐스팅적인 접근인 시즈 측에서의 응용제안과, 백

캐스팅적인 접근인 니즈 측에서의 재료 성능 제안을 접목하여 프로젝트 입안

및 연구팀 편성을 하는 것이 새로운 이노베이션을 창출하는 열쇠이며 양측의

커뮤니케이션 빈도를 높이는 것이 중요하다.

⦁백 캐스팅에 있어서는 디바이스 및 시스템을 이해하는 연구자 층이 필수이며, 산업

계뿐만 아니라 학계에서도 이 같은 인재를 육성할 필요가 있다. 이 때 논문에만 의

존하지 않는 적절한 연구 평가가 이루어지는 것이 중요하다.

⦁응용 연구로의 전개 및 실용화에서 빼놓을 수 없는 국제 표준화 전략 및 지적

재산 전략을 비롯하여, 환경·건강·안전(EHS; Environment, Health and

Safety) 과제와 윤리적 법적·사회적 문제(ELSI; Ethical, Legal and Social

Issues) 대책의 추진, 국제 제휴·협력 등에 관한 체제 구축을 연구 개발 초기

단계에서부터 병행하여 추진하는 것이 중요하다.


(5) 인재의 육성·확보

‘나노기술·재료과학은 분야 횡단적’이라는 특징을 살려 하나의 전문 분야에서 논

문을 집필할 수 있는 능력이 제대로 갖추어져 있을 뿐 아니라, 광범위한 분야의 기

초적 소양을 갖추고 있으며 부감적 시야를 갖고 연구를 추진할 수 있는 인재를 육

성하는 것이 중요하다.

더불어 산업 경쟁력의 주축인 나노기술·재료과학에 종사하는 젊은 연구자들에게

의욕적으로 산업계 인턴십과 해외 연구 활동의 경험 등을 하게하고, 산⋅학⋅관에

걸쳐 글로벌적으로 활약하는 리더를 육성하는 것이 요구된다. 또 새로운 지식 창출

에 머무르지 않고 사회적 가치로의 전개를 전략적으로 추진하는 리더를, 세계 최첨

단 연구 거점에서 ‘On the Job Training(OJT)’으로 육성하는 것이 중요하다.

아울러 연구 및 설비 공동이용 추진에 있어서는 최첨단 연구 설비의 기능과 연구 과

제 모두에 정통해 연구 과제에 대한 대응책 제안이 가능한 뛰어난 기술 지원자를 육

성·확보함과 동시에 컨소시엄을 형성하여 안정적인 고용·경력 상승을 도모하는 등

‘커리어 패스(career path)’ 구축을 위한 대응이 필요하다.

또 대학의 국제화가 진행되어 특히 대학원에서는 해외에서 온 유학생도 증가하고 있

는 상황으로, 졸업 및 수료 후에도 일본의 연구 개발력 산업 경쟁력의 지속적인 향상에

공헌을 촉구하는 구조가 필요하다.

3. 각 연구 기관에서의 추진 체제와 방안 7

3. 각 연구 기관에서의 추진 체제와 방안

(1) 대학의 잠재력을 최대한 발휘하는 체제 구축

○ 분야나 조직을 초월하는 새로운 지식에 도전하기 위해 고등 교육 정책과도 연계

하여 전문 분야가 다른 연구자 교류에 관련된 펀딩과 평가 등의 인센티브 설정을

진행하여 부서의 벽을 타파한 교육 연구 환경을 구축하는 것이 중요하다.

○ 나노기술·재료과학은 분야 횡단적이기 때문에 하나의 전문분야 외에 광범위

한 분야의 기초적 소양을 갖추고 있으며 부감적 시야를 갖고 연구를 추진할

수 있는 인재를 육성하는 것이 중요하며, 분야나 조직을 초월한 체계적인 교

육 프로그램을 구축할 필요가 있다. 또 연구 경험이 있는 사회인을 대상으로

다양한 배경을 갖는 연구자들이 모여 서로의 전문 분야를 초월한 고도의 지

식 및 과제 해결 능력을 습득하기 위한 박사 과정 교육 프로그램이 충실이

갖추어져야 한다.

○ 산업계의 과제나 전략에 대해 학술계도 교류하여 논의하는 라운드 테이블 설정

및 학계로부터 산업계로의 인력 유동이 비교적 소수인 현상을 파악한 양방향 인

재 교류 활성화 등 새로운 가치를 창조하는 연구 추진 체제 구축이 필요하다.

○ 일본 학술회의의 로드 맵, 대형 연구 계획에 관한 제언, 학회의 벽을 넘어선

논의 등을 통해 연구 추진 방책의 방향성을 학술계에서 발신하고 산⋅학⋅관

의 논의로 연결하는 것이 중요하다.

○ 해외 연구 경험이 있는 학생의 육성 및 해외에서 온 유학생들이 졸업 및 수료 후

일본에서 활약할 수 있는 구조 구축 등 글로벌적인 관점에서의 인재 육성·확보

노력이 필요하다.

○ 글로벌 사회에서의 보더리스적인 연구 개발의 실천을 위해 국내외 네트워크 형태

로 연구를 추진하는 것도 중요하다. 이 때 지나치게 자기중심적으로 진행하지 않

아야 하며, 예를 들어 종합적으로 뛰어난 연구 대학과 단일 기술을 가진 지방 대

학의 연계 등, 잠재력이 높은 기관 간의 연계 및 상대 기관의 강점을 보완하는 연

계가 요구된다.

(2) 연구개발 법인을 중심으로 한 이노베이션 허브 구축

일본의 물질·재료 연구의 핵심적 연구기관인 독립행정법인 물질·재료연구기구


(NIMS)가 산⋅학⋅관이 하나 된 '올 저팬(All Japan)' 체제 구축에 의해 사회적

과제 및 산업계 의 과제를 과학적으로 탐색하고 그 해결을 위한 기술 시즈를 끊임

없이 만들어 내어 과제 해결에 기여하는 ‘이노베이션 허브(Innovation Hub)’로 진

화하는 것이 중요하다. NIMS가 보유한 연구 기술, 인력, 첨단 연구 설비 등의 높

은 잠재력을 산⋅학⋅관이 최대한 활용하는 체제를 구축하여 일본의 나노기술·재

료과학 전체의 허브로 기능하는 것이 기대된다.

⦁이노베이션 허브에서는 연구 테마에 따른 적절한 지적 재산 관리 하에 오픈 이노베

이션에 의한 기초 연구 및 인재 육성을 철저히 하여, 실용화 연구로의 전개를 가져

오는 원천 기술을 창출한다. 이 때 다양한 분야의 국내외 우수 인력을 확보하고,

세렌디피티가 생겨나기 쉬운 다양성이 확보된 환경을 구축하는 한편, 개개인

의 전문 분야를 초월한 타분야 융합·기술 융합이 추진되는, 산⋅학⋅관 모두에

게 매력 있는 것을 테마로 하는 것이 중요하다.

⦁일본 각지의 핵심 대학이나 공동 연구 거점에서 창출되는 새로운 연구·기술 시즈

및 탁월한 젊은 연구자 등의 잠재력을 네트워크화 함으로써 ‘올 저팬’ 체제에서의

이노베이션 허브 기능을 확립, 산관학 협동에 의해 세계에서 으뜸가는 연구 거점

대열에 드는 이노베이션 허브를 구축하는 것이 중요하다.

⦁산⋅관⋅학의 재료 연구자와 타분야의 연구자를 포함한 국내외 우수 인재를

결집한 허브로 만들기 위해서는 ‘크로스 어포인트먼트(cross apointment)’ 제

도나 연봉제 도입 등 제도적 정비를 신속히 추진하여 중점적 연구 분야를 리

드하는 연구자의 배치에 ‘크로스 어포인트먼트’를 적극적으로 활용할 필요가

있다.

⦁산⋅관⋅학의 두뇌들의 결집을 통해, 구조 재료 연구, 기능성 재료 연구, 재료

데이터군의 철저한 계산기 해석에 의한 정보 과학과 재료 과학이 융합된 새로

운 데이터 구동형 재료 설계 기술(materials informatics) 확립을 위한 대책을

추진하여 첨단적 연구를 전개한다. 이 때 인재 육성, 첨단 연구 설비의 공동이

용, 재료 데이터 등의 정보 집약·발신 등 일본의 연구 기반으로서의 기능 정비

도 중요하다.

3. 각 연구 기관에서의 추진 체제와 방안 9

(3) 관계 기관의 총력을 기울인 추진 체제 구축

○ 대학 등의 기관이 보유한 최첨단 연구 기기를 광범위하게 산관학이 공동 이용하는 것

을 목적으로 하는 나노기술 플랫폼의 대응은 일본 각지에서 이노베이션 창출을 위한

견고한 연구 기반을 형성함과 동시에 지방의 제조 산업의 기반이나 되는 매우

중요한 대응이다. 대학 공동이용기관 법인이나 공동 이용·공동 연구거점,

SPring-8, 슈퍼 컴퓨터 ‘쿄(京)’ 등과 같은 대형 공용 연구시설 설비나 지방이

보유하고 있는 비교적 소형의 싱크로트론 등 다른 공동 이용의 프레임 워크도

적극적으로 활용하여 연구 자금을 효과적·효율적으로 활용하는 연구개발이 실시

되어야 한다. 또 공용의 추진에 있어서는 나노기술플랫폼을 비롯한 선행 모델을

참고하면서 우수한 기술 지원자를 육성·확보하고 그 커리어 패스를 구축하는 것

이 필요하다.

○ 산⋅학⋅관의 힘을 결집하여 차세대 인재를 육성하는 대응(기술자 연수, 초등·중

등·고등 교육과의 수직형 제휴책) 및 인재 교류 등의 활성화가 필요하다. 탁월한

연구자 육성뿐만 아니라 시스템이나 산업 응용까지를 시야에 담으면서 조직적·

전략적으로 연구 프로젝트를 총괄할 수 있는 프로그램 매니저를 육성하는 인재

육성 방안도 검토되어야 한다.

○ 학술계의 첨단적인 연구 성과를 사회에서 구현하기 위해서는 연구자 스스로가 주체

가 되어 도전하는 의식을 양성하기 위한 환경 정비가 중요하다. 구체적으로 말하자

면 학술계에 머무르지 않고 공동 연구 및 사업화를 위한 성과 전개, 이른바 창업에

의한 대응 등이 원활히 이루어지기 위한 환경을 정비할 필요가 있다.

○ 종합 과학기술 이노베이션 회의가 주도하는 전략적 이노베이션 창조 프로그램(SIP)

등, 부성(府省)이 연계하여 대응을 진행하고 있으며, 해당 프로그램에서는 ‘혁신적

구조 재료’, ‘차세대 파워 일렉트로닉스’, ‘인프라 유지 관리·갱신·매니지먼트기

술’ 등, 나노기술·재료 과학과 깊이 관련된 연구 과제도 설정되어 있다. 각 관계

성이 관할하는 시책에 대해서도, 부성(부처)의 틀을 넘어 유기적인 연계가 가능

한 구조가 만들어 져야 할 것으로 보인다.


4. 요약 및 정리

나노기술·재료과학은 2001년 각의 결정된 제2기 과학기술기본계획에서 중점적으로

추진하기로 하는 등 그 중요성이 강하게 인식된 이후 10년 이상이 지났지만, 여전히

새로운 과학기술의 첨단을 개척함과 동시에 일본의 기간산업을 지탱하는 국제 경쟁력

이 높은 핵심 기술로서 사회에서의 역할이 커지고 있다.

나노기술·재료과학이 분야 횡단 기술로서 광범위한 분야에서 보편적으로 이용되게

됨으로써 보다 많은 사회적 과제를 해결하는 열쇠가 될 것으로 예상된다. 제7기 나노

기술·재료과학 위원회에서는 기본적 사고방식에 대해 다음과 같이 정리하는 동시에 추

진 체제와 방안에 대해 검토하고 중간 정리로서 중요하다고 여겨지는 항목을 나타냈

다.

⦁분야 횡단적인 확대를 의식한 기초적, 기반적 연구로서의 진흥

⦁지금까지 해결되지 않은 과제와 새로운 과제 등 광범위한 사회적 과제의 해결에

이바지하는 연구 개발 추진

⦁일본의 강점을 확대하는 전략적 연구 개발 추진

⦁‘기초에서 응용으로’, ‘응용에서 기초로’의 순환

⦁인재의 육성·확보

향후 필요에 따라 이들 기본적 사고방식을 근간으로, 특히 중점적으로 대응해야할

건강 연구 과제 및 사회적 과제와 그 접근 방안에 대해 더욱 정밀 조사할 계획이다.

4. 정리 11

부록 1. 나노기술·재료과학 위원회 위원 명단

2014년 12월

이가라시 마사아키이타미 히로유키

이바 히데키

오바야시 켄타로 오카노 테루오

오사카베 노부유키

카타오카 카즈노리(주사) 카와이 토모지

키타가와 스스무쿠리하라 카즈에

코이케 야스히로

코나가이 마코토코바야시 아키코

사카키 히로유키

소네 쥰이치

타나카 카즈노부

츠네유키 신지 하시모토 카즈히토

후쿠시마 노부루

마츠시타 사치코 미시마 요시나오

신일철주금 주식회사 기술개발본부 펠로우·첨단기술연구소장

도쿄이과대학 대학원 종합과학기술 경영 연구과 교수

도요타 자동차 주식회사 배터리 연구 부장

도레이 주식회사 E&E 센터 고문

도쿄여자의과대학 첨단생명과학연구소장·교수

주식회사 히타치 제작소 이사/헬스케어사 CTO

도쿄대학 대학원 공학계연구과 머티리얼 공학전공 교수

오사카대학 산업과학 연구소 특임 교수/

신에너지·산업기술종합개발기구 기술전략 연구센터장

교토대학 물질-세포 통합시스템거점 거점장

도호쿠대학 원자분자재료과학 고등연구기구 교수

게이오기주쿠대학 이공학부 교수

도쿄공업대학대학원 이공학연구과 전자물리공학전공 교수

일본대학 문리학부 화학과 수석 연구원/도쿄대학 명예 교수

토요타공업대학 총장

독립 행정 법인 물질·재료연구기구 이사/

독립 행정 법인 과학기술진흥기구 연구개발전략센터 선임 펠로우

독립 행정 법인 과학기술진흥기구 연구개발전략센터 선임 펠로우

도쿄대학 대학원 이학계연구과 교수

도쿄대학 대학원 공학계연구과 응용화학전공 교수

토시바 주식회사 연구개발센터 수석 기감

도쿄공업대학 대학원 이공학연구과 준교수

도쿄공업대학 총장


부록 2. 나노기술·재료과학위원회 심의 과정

○ 나노기술·재료과학 위원회(제1회)

일시: 2013년 5월 20일(월)15:00~17:00

관련 의제:

⦁나노기술･재료과학 위원회의 간사 대리 지명

⦁나노기술･재료과학 위원회 회의 운영

⦁나노기술･재료과학 관련 프로젝트의 최근 상황

⦁나노기술･재료과학에 관련된 향후 중점화해야 할 연구 과제

⦁나노기술･재료과학 위원회 225년도 연구 평가 계획

⦁기타


일시: 2013년 6월 27일(목)10:00~12:00

관련 의제:

⦁종합과학기술회의 과학기술 이노베이션 종합 전략에 대해

⦁2014년도 시책에 반영해야 할 사항

⦁기타


일시: 225년 8월 9일(금)13:00~15:00

관련 의제:

⦁대학발 그린 이노베이션 창출 사업 Green Network of Excellence(GRENE)

(선진 환경 재료 분야)의 진척 상황

⦁2014년도 나노기술·재료과학과 관련된 주요 대책

⦁기타


일시: 2014년 1월 14일(화)15:00~17:00

관련 의제:

⦁‘대학발 그린 이노베이션 창출 사업 Green Network of Excellence 사업

4. 정리 13

(선진 환경 재료 분야)’의 중간 평가

⦁‘원소 전략 프로젝트<산⋅학⋅관 연계형>’(2008년도 채택 과제)의 사후 평가

⦁나노기술·재료과학과 관련된 2014년도 예산안에 대해(문부 과학성)

종합과학기술회의에서의 나노기술·재료과학에 관한 최근 동향

⦁기타

○ 나노기술･재료과학 위원회( 제5회)

일시: 2014년 6월 9일(월)15:30~17:30

관련 의제:

⦁나노기술･재료과학 위원회 2014년도 연구 평가 계획

⦁종합과학기술･이노베이션 회의에서의 최근 동향

⦁나노기술･재료과학에 관한 향후 방향성(문부과학성)

⦁종합 토의

⦁기타


일시: 2014년 8월 1일(금)10:00~12:00

관련 의제:

⦁나노기술·재료과학에 관한 향후 방향성

⦁제5기 과학기술기본계획을 위한 나노기술·재료과학 분야의 부감

⦁기타



일시:2014년 9월 1일(월)15:00~17:15

관련 의제:

⦁2015년도 개산 요구

⦁나노기술·재료과학의 향후의 추진 방안

⦁기타


일시:2014년 10월 17일(금)10:00~12:00

관련 의제:

⦁향후 나노기술·재료과학의 추진 방안

⦁기타


일시:2014년 11월 13일(목)10:00~12:00

관련 의제:

⦁SIP(전략적 이노베이션 창조 프로그램)의 최신 동향

⦁오픈 이노베이션 거점의 체제·운영 구조(현재 상황 보고)

⦁향후 나노기술·재료과학 추진 방안

⦁기타

4. 정리 15

부록 3. 나노기술·재료과학 분야에 관한 현상 정리

나노기술·재료과학을 둘러싼 상황, 사회적인 위상, 해당 분야 추진의 방향성

및 중점적으로 추진해야할 연구 개발 과제에 대해, ‘나노기술·재료과학 연구

개발 방안(2011년 7월 나노기술·재료과학 위원회)(이하, ‘제6기 나노재료 위

원회 검토 중간 정리’라고 함)’에서 기술한 바와 최근의 정부방침으로서 ‘과학

기술 이노베이션 종합전략 2014(2014년 6월 각의 결정)’에서 기술한 바를 바

탕으로 다음과 같이 정리했다.

1. 나노기술·재료과학에 대한 상황·사회적 의미

(1) 제6기 나노재료위원회 검토 중간 정리

⦁나노기술·재료과학은 과학기술의 새로운 가능성을 개척하고 선도하는 역할

을 담당하는 것과 동시에 여러 영역에 횡단적으로 이용되어 광범위하며 다양

한 기술 분야를 지탱하는 기반적인 역할을 완수하기 때문에, ‘선도적 기반 기

술’이라 해야 할 것이다.

⦁나노기술·재료과학은 일본이 안고 있는 자원, 에너지의 제약 등의 문제를 극

복하고 동일본 대지진으로부터 부흥, 재생을 이루기 위해 필요한 혁신적 기

술 창출의 열쇠를 쥐고 있다.

⦁나노기술·재료 분야의 기초적, 기반적인 연구의 진전에 의해 재료 관련 제

조와 대학 등의 사이언스의 거리가 좁혀지면서 기초적, 기반적 연구가 응용

에 공헌하는 기여하는 길이 생겼다.

⦁나노기술·재료과학의 발전에 의해 뛰어난 연구 성과를 얻고 있지만, 바이오

기술과 정보 통신 기술에 비해 사회적 인지도가 낮다는 인상이 있으며 눈에

보이는 가치 창출로 이어지는 기술적 성과가 부족하다.

⦁일본 기업이 해외의 연구 개발 거점(예를 들어 미국의 ANT(Albany

Nanotech), 프랑스의 MINATEC(Micro and Nanotechnologies Campus)

등)에서 연구 개발을 실시함으로써 산업 공동화, 성과 유출 등을 우려하는

목소리가 해마다 강해지고 있다.


(2) 과학기술 이노베이션 종합전략 2014

⦁물질을 원자·분자 수준에서 해석, 제어하여, 원하는 특성과 기능을 갖춘 재

료 및 디바이스를 만들어 내는 나노기술은 일본의 제조 산업의 근간을 이루

는 기반적 기술로서 중요한 역할을 맡고 있다.

⦁현재 일본의 나노기술·재료 분야의 연구는 지금까지 정부·민간의 대처에

의해 국제적으로 우위인 입장에 있다. 앞으로도 정책 과제의 해결을 지탱하

는 분야 횡단 기술로서 일본의 산업 경쟁력의 원천이 되어야 할 것이다.

4. 정리 17

2. 나노기술·재료과학의 추진 방향성에 대해


⦁다른 분야와 병렬적으로 다루어지는 것이 아닌, 연구자의 자유로운 발상에

근거한 ‘보텀업(bottom up)’ 형식의 연구, 출구 지향적이며 기초부터 응용 개

발 단계까지 일관되게 진행되는 ‘톱다운(top down)’ 형식의 연구 개발, 이 모

두의 발전을 지탱하는 ‘선도적 기반 기술’로서 전략적으로 강화해 나갈 필요

가 있다.

⦁나노기술·재료과학에 대한 사회의 기대를 바탕으로 과제 해결을 기점으로 하

여 연구 개발 과제를 전략적으로 중점화할 필요가 있다.

⦁기초에서부터 응용 개발, 사업화, 실용화로 한 방향으로만 진행되는 것이 아

니라, 문제 본질에 대한 이해 심화 등을 통해 각 단계에서의 과제들이 기초

연구의 과제로 번역되어 기초 연구로 돌아가는 이른바 ‘순환 연구’가 이루어

지는 것이 과제의 해결과 과학 발전 모두에게 중요하다. 또한 ‘순환 연구’에

서는 타분야의 연구자들이 집결함으로써 예상 밖의 성과가 탄생할 가능성이

크기 때문에, 이와 같은 성과의 다양한 전개를 허용하는 것이 요구된다.

⦁나노기술·재료과학을 계속적으로 강화하기 위해 첨단 연구 설비의 정비, 공

용화 및 네트워크 형성 촉진, 우수한 인재의 육성, 새로운 연구 개발 모델을

제시하는 거점 형성 등에 국가적으로 대응할 필요가 있다.

(2) 과학기술 이노베이션 종합전략 2014

⦁정책 과제 해결에 어떻게 도움을 줄 것인지 명확한 출구 전략을 그리면서 분

야 횡단 기술인만큼 과제 분야를 초월하여 과학기술 이노베이션을 유발하도

록 핵심 기술을 육성하고 중장기에 걸쳐 그 강점을 유지하여 경쟁력의 원천

을 만들어내는 것이 중요하다. 또 분야 횡단 기술을 뒷받침하는 수리 과학과

시스템 과학, 광·양자과학의 활용을 충분히 도모할 필요가 있다.

⦁정책 과제 해결은 이하의 두 가지 관점에서 파악하는 것이 필요하다.

⊳ 최종적인 출구를 파악한 후 중요하다고 여겨지는 구체적인 과제를 특정

하여 새로운 디바이스·시스템으로 정책 과제를 해결하는 ‘새로운 사회 요구에

대응하는 차세대 디바이스·시스템의 개발’이라는 관점

신규 기술을 개발하는 것뿐만 아니라 유용한 기존 기술의 조합을 포함하여


시스템으로서 최적화하는 것이 중요하다. 분야 횡단적 기술이 정책 과제를 해

결하는 응용 기술과 중첩됨으로써 산업 경쟁력이 있는 새로운 디바이스·시스

템을 창출해 낼 가능성이 있다.

⊳ 요소 기술의 심화와 연구자의 자유로운 발상에서 생겨나는 새로운 재료

로 정책 과제를 해결하는 ‘새로운 기능을 실현하는 재료의 개발’이라는 관점

새로운 기능을 실현하는 재료의 개발을 비롯, 생산으로 전개하기 위한 결함

제어·고신뢰화 등의 기술 개발, 나노 시뮬레이션이나 데이터베이스, 계측, 분

석, 평가, 가공 기술, 머티리얼 인포매틱스 등 기반적 기술을 같이 강화하는 것

이 중요하다. 또 연구자의 자유로운 발상을 살려 ‘뜻밖의 발견’(serendipity)이

생겨나기 쉬운 환경을 갖추고 새로운 발상으로 세상을 크게 바꾸어 차세대를

개척하는 새싹을 육성하는 것도 필요하다.

⦁국제 경쟁이 치열한 나노기술 등의 분야에서 연구 개발 법인을 중심으로 행

정 기관의 종적 관계나 산⋅학⋅관 상호의 장벽을 뛰어넘는 연계 체제를 구

축하여 세계 수준이의 국제적 산⋅학⋅관 공동 연구 거점 및 네트워크형의

거점 형성을 추진한다. 특히 대학, 공적 연구 기관, 민간 기업이 집적되어 있

는 지역에서 이노베이션 허브의 형성을 가속화함으로써 일본의 이노베이션

시스템을 변혁하는 엔진이 될 것으로 기대한다.

⦁인재 육성·인재 확보·지속적 연구 추진 등을 효과적으로 실시하기 위한 연구

개발 거점, 공용 거점 플랫폼 구축, 더불어 슈퍼컴퓨터 ‘쿄(京’)와 SPring-8

등 최첨단 대형 연구 설비 등의 적극적 활용 체제 구축한다.

4. 정리 19

3. 특히 중점적으로 실시해야 할 구체적인 연구 개발 과제


⦁제4기 과학기술기본계획이 제시한 과제 영역별 핵심 과제는 다음과 같다.

과제 영역 중요 과제 주요 연구 개발 과제

환경·에너지

안정적인 에너지공급과 저탄소화의

실현

･ 전기 에너지 생성·변환·저장 기술･ 저손실되며 안정된 전력 공급을 실현하기 위한 기술 및 시스템･ 태양 에너지를 화학 에너지로 변환하는 기술･ 미이용 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기술･ 고감도, 고선택 환경용 센서

에너지 이용의 고효율화와 스마트화

･ 에너지 절약 재료･ 바이오매스에 의한 연료 및 화성품의 창제･ 획기적인 촉매 재료･ 에너지 절약, 저 환경부하의 제조 공정 실현･ 일렉트로닉스의 에너지 절약화, 다기능화

사회 인프라의 그린화

･ 희소 원소 대체 재료 등

의료·건강·간호

혁신적인 예방법의 개발

･ 화학과 생명 과학의 융합

새로운 조기 진단법의 개발

･ 체내 매립형 진단 치료 기기

안전하고 효율성 이 높은 치료의 실현

･ 약물 전달 시스템･ 세포 내 치료･ 재생 의료 재료 등

과학기술 기반

･ 3 차원 계측, 계면 및 내부 계측･ 나노 가공 프로세스･ 나노·마이크로 인쇄 기술, 3 차원 나노 제조 기술･ 물질 재료 설계 및 제어 기술 등

지진 피해로부터의 부흥, 재

생 및 안전성 향상

･ 지진 피해를 최소화하기 위해 필요한 열화 억제 기술과 신뢰성 예측 기술

･ 구조체의 안전성 유지, 장기 수명에 기여하는 재료 기술 등


(2) 과학기술 이노베이션 종합 전략 2014

⦁에너지 절약을 실현하는 ‘파워 일렉트로닉스’, 바이오 센서, 마이크로 센서 등

생체 정보를 수집하여 건강 장수를 뒷받침하는 ‘고기능 탐사 디바이스’, 생체

모방(바이오 미메틱스) 디바이스·시스템, 약물 전달 시스템, 생체와의 상호

작용을 하는 바이오 디바이스 같은 ‘나노 바이오 디바이스·시스템’ 등과 같은

새로운 사회 요구에 대응하는 차세대 디바이스·시스템의 개발

⦁고강도·경량·내열 등 엄격한 조건을 충족하는 ‘구조 재료’, 셰일 가스 혁명

과 환경·에너지 문제를 해결하는 ‘혁신적 촉매’ 등의 새로운 기능을 실현하는

재료의 개발과 나노 시뮬레이션, 데이터베이스, 계측, 분석, 평가, 가공 기술,

머티리얼 인포매틱스 등 나노기술을 지원하는 기반 기술의 추진.

부 록 21

부록 4. 나노기술⋅재료과학 위원회 발표자료(2014.12.12.)


부 록 23


부 록 25


부 록 27


부 록 29


부 록 31


부 록 33


부 록 35

일본의 나노기술 재료과학 연구개발 방향<나노기술⋅재료과학 위원회 회의자료>

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2015년 3월

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머 리 말 · 2018. 10. 16. · 2. 나노기술·재료과학 추진을 위한 기본적 사고방식 3 2. 나노기술·재료과학 추진을 위한 기본적 사고방식 (1)