국가차원 현안 해결에 미래창조과학부와 국가과학기술연구회, 정부출연연구기관이 발 벗고 나섰다. 지난해 7개 융합연구단을 선정했다. 실용화형 3개, 미래선도형 4개에 이어 올해 추가 선정을 계획 중이다. 지난해와는 달리 미래선도나 실용, 창의형 등으로 구분하지 않겠다는 것이 올해 특징이다. 전자신문은 산학연관 전문가가 참여한 가운데 국가 현안을 어떤 과제에서 어떻게 풀고 있는지 현황과 방향을 제시하는 좌담회를 마련했다.
◆참석자(가나다순)
-고상모 한국지질자원연구원 한반도광물자원개발 융합연구단장
-김정용 현대엔지니어링 부장
-양철웅 성균관대 신소재공학부 교수
-윤석진 국가과학기술연구회 융합연구본부장
-이재구 한국에너지기술연구원 FEP융합연구단장
※사회 박희범 전자신문 전국부 부장
◇사회(박희범 전자신문 부장)=융합이 대세다. 독일 지멘스처럼 제조업에도 ICT나 가상현실 등을 접목해 새로운 경쟁력을 확보하는 분위기로 가고 있다. 우리나라도 마찬가지다. 정부는 단기간 승부를 낼 융합과제도 지원해야 하지만, 중장기 측면서 국가가 해결해야할 미션도 있다. 미래선도형 융합연구 취지에 대한 당위성, 필요성 등에 대해 설명해 달라.
◇윤석진(국가과학기술연구회 융합연구본부장)=연구단에는 미래선도형과 실용화형이 있다. 실용화형은 기업이 필요한 것을 ‘바텀-업’ 방식으로 정했다. 반면에 미래선도형은 ‘탑-다운’ 방식으로 국가 현안을 해결하자는 취지로 만들었다. 여기에는 고령화에 따른 치매, 지구 온난화, 사물지능통신, 한반도광물자원 등이 들어와 있다. 과학기술 예측 조사나 글로벌 아젠다, 사회 이슈 등을 주제로 정한다. 광물을 예로 들면 북한은 자원이 많이 묻혀 있어 먼 길, 통일을 대비해서 사업을 가져가는 것이다. 고령화사회 치매문제는 기업이할 수 없기에 우리가 한다. 나라가 해야 하고, 국민이 체감할 국민행복 기술 등을 선정했다.
◇사회=한반도 광물 현안과 풀어야할 건 무엇이 있나.
◇고상모(한국지질자원연구원 한반도광물자원개발 융합연구단장)=북한과 여러 상황을 떠나 통일이 불확실한 미래 일이지만, 언젠가는 될 것으로 본다. 거기에 대비해야 한다는 게 포인트다. 북한 경제를 발전시키기 위해 북한에 풍부하게 매장된 광물자원을 공동개발 하는 것이다.
핵심 및 현안만이 아니라, 광물자원이 배태되어 있는 지질환경을 이해하고 부존량을 저유확하게 평가하고, 북한 광석에 대한 선광제련기술과 금속, 소재기술을 개발해야 한다.
광산 개발에 필요한 탐사 및 채광기술, 선광제련기술 및 소재화까지 토털사이클 테크놀로지를 개발하려 한다.
통일이 되면 자본과 기술이 같이 들어가야 한다. 이것이 통일 비용도 절감하고 자원 헤게모니를 가질 수 있다. 자본만으로는 헤게모니를 쥘 수 없다.
현재 판단으로는 북한 자원 개발 기술이 아주 발전한 것 같지는 않다. R&D와 인프라가 열악해 자원개발이 효율적으로 이루어지지 못하고 있다. 우리가 그걸 할 수 있는 기술적 기틀을 갖추자는 것이다.
북한은 2010년 이후 나온 책자를 보면 우리나라 1970~1980년대 수준인 것 같다. 중국학자들은 중국에 비해 50년 낙후됐다고 얘기한다. 맞다고 본다.
중국은 광산개발이 활성화돼 있고, 앞서 있다. 우리는 부분적으로는 중국과 대등한 수준에 올라와 있다. 우리는 중국에 비해 개발하는 광산이 많아, 직접 생산하는 기술은 부족하다. 하지만, 기술적으로는 어느 정도 확보돼 있다. 북한이 뒤떨어진 것을 앞당겨 주자는 것이다.
북한에는 많은 자원이 있다고 보고돼 있다지만, 검증을 아무도 못했다. 단지 세계적으로 10위권 안에 있는 것으로 알려져 있는 광물이 몇 종이 있다. 흑연이나 마그네사이트 등이 있다. 석탄, 철광석, 금, 아연, 동, 희토류 등도 잠재성이 높다고 본다.
평양 부근은 평남분지다. 고생대 분지다. 북한이 관심을 갖고 있는 것으로 안다. 그런데, 중국은 대부분 중생대 분지에서 석유를 뽑아낸다. 지질환경에서 차이가 있다.
◇사회=북한은 노천 탄광도 있다는데.
◇고상모=탄광은 대부분 항내채광을 하지만, 무산 철광산은 광체 두께가 200~250m 수준인데, 지표에 노출돼 쉽게 노천으로 채광한다. 과거 개발된 유사한 철광상이 우리나라 서산 철광석이 있었다. 북한의 철 자원은 30억~50억톤의 부존량이 있는 것으로 보고되고 있다.
◇윤석진=우리가 준비하지 않으면 북한 부존자원은 결국 통일후 중국이 선점하게 될 것이라는 것도 예상된다.
◇고상모=현재도 북한에 50개 업체가 들어가 광물자원 개발 중인데, 북한정부가 개발권을 가지고 있다. 대부분 중국업체에 소유권 허가를 안내 준다. 단지 광석을 사서 일부 선광해 고부가가치화하는 것이 가능하다.
북한도 자원보호 차원에서 수출을 일부 제한한다는 얘기도 한다. 북한이 중국에 수출하는 광물은 15억 달러 달러 정도다. 이 가운데 철광석이 3억달러, 석탄이 12억달러 정도 되고, 마그네사이트가 유럽 쪽으로 좀 수출되고 있는 것으로 안다.
◇사회=국내 상황은 어떤가?
◇고상모=충주와 홍천에 희토류가 3000만~4000만톤 정도 매장돼 있는 것으로 파악하고 있다. 다만 희토류는 가격이 하락하고 있어 향후 가격이 상승한다면 개발 가능성 있다고 본다.
◇사회=온난화 관련 연구 현안을 얘기해보자.
◇이재구(한국에너지기술연구원 FEP지구온난화연구단장)=
◇이재구(한국에너지기술연구원 FEP융합연구단장)=우리나라는 2010년 기준으로 세계 7위 온실가스 배출량을 기록하고 있다. 1인당 배출량 또한 상위권을 유지하고 있는 실정이어서 향후 국제적인 배출량 규제에 대한 이행은 불가피할 전망이다. 작년 12월 개최된 제21차 기후변화협약 당사국총회(COP21)에서는 종전과는 다르게 미국과 중국 등을 중심으로 각국이 온실가스 감축을 위해 자발적으로 목표치(INDC)를 설정했다. 우리나라도 2030년까지 온실가스 배출량을 온실가스 배출전망치(BAU) 대비 37% 감축하겠다는 목표치를 제시했다.
석탄화력에 의한 전력생산은 온실가스를 가장 많이 배출하지만, 발전단가가 저렴하다는 경제적 측면과 에너지원 다변화 및 산업수요를 감당할 대체 발전시설이 없다는 점에서 딜레마이자 발전회사의 고민이라고 할 수 있다. 따라서, 석탄 화력발전 분야에서 온실가스 저감을 위한 신기술 개발이 절실하게 필요하게 됐다.
FEP(Future Energy Plant)융합연구단은 지구온난화, 미세먼지, 가뭄 등과 같은 기후변화에 대응하기 위한 발전효율향상, 이산화탄소저감, 환경오염물질 제거, 물절약 및 재활용 등을 포함하는 복합적인 기술개발을 위해 출범했다.
◇사회=6년 연구과제인데 기간 제한으로 문제는 없나.
◇이재구=국가 사회적으로 필요한 현안을 해결하기 위해 목표치가 먼저 설정됐기 때문에 부분적으로는 상당히 도전적인 목표들이 있다. 미래선도형 사업이지만 전체적인 수행기간을 통해 조기에 목표달성이 가능한 부분에 대해서는 성과 수준에 따라 스핀오프해 실용화 할 계획이다.
기간 내에 도전적인 목표 달성을 위해서는 다양한 아이디어 발굴, 산학연 유기적인 협동, 연구기간과 자금에 있어서 집중적인 투자가 필요할 것으로 보여진다. 융합연구단 설립과정에서 많은 기대감이 있었기에 정부출연 연구소의 연구원으로써 소명의식을 갖고 최선을 다하고자 한다.
◇사회=학계 쪽에서 보는 미래연구단 방향은 잘 가고 있나.
◇양철웅(성균관대학교 신소재공학부 교수)=요즘 기술 개발 추세가 융합임은 잘 알고 있는 사실이다. 지금은 전통적인 연구개발인 R&D(Research & Development)에서 여러 분야의 전문가들의 지적재산 결합을 통해 기술을 개발하는 일종의 개방형 R&D 방식인 C&D(Connect & Development)형태로 기술개발 패러다임이 바뀌고 있다. 가까이 위키피디아의 집단 지성이 얼마나 ‘연결’이 중요한 가를 단적으로 보여주고 있다. 각 분야 전문가들이 뭉쳐야 효율도 좋고, 속도도 빨라진다는 건 검증된 상태다. 그런 측면에서 미래선도형 연구단의 구성과 연구방향은 맞다고 본다.
연구단 구성에 있어 산학연 참여는 가장 중요한 요소다. 대학 참여가 과제 성공을 담보하는 것은 아니지만, 대학은 미래를 책임질 학생들을 길러낸다는 점에서 매우 중요한 의미를 가진다. 연구단에 참여한 학생들이 과제를 진행하며 미래 먹거리에 대해 고민하고, 연구단 연구주제에 대해 관심과 이해의 깊이를 더하고, 졸업 후 연구현장에 다시 들어가 활동하며 해당 분야에 대해 좀 더 넓고 깊이 있는 연구를 계속할 때 선순환 고리가 만들어질 것이다.
즉, 미래선도형 연구단이 지향하는 연구방향에 지속적인 관심을 가지고 미래 연구를 이끌어 갈 인재를 길러낼 수 있을 것이다. 좀 전 걱정했던 6년 과제로 끝나서 될 것이냐 하는 건 거기에 답이 있다고 본다.
◇윤석진=출연연이 뭔가 보여줄 때가 됐다. 기업은 물론 대학까지 포함하는 것은 융합연구단이 개방형이라는 것과 타깃화된 목표를 6년 내에 해달라는 것이다. 목표치를 연구회가 달라고 한 것이 아니라 연구단이 스스로 목표치를 정한 것이다. 연구기간 중에 사업화 등이 결실을 맺고 나머지는 다른 형태로 갈 것이다. 6년 끝나고 또 다른 연구사업으로 넘어 간다면 출연연 설자리가 없다. 절박하다.
◇고상모=연구단 계획은 1단계 3년은 광물자원 개발에 필요한 핵심기술을 확보하고, 2단계 3년은 핵심기술을 완성하고 광물자원개발단지를 정해 인프라 마스터 플래닝을 하는 것이다. 아무리 기술개발해도 인프라가 갖춰지지 않으면 소용없다.
국토부 수행과제로 북한의 경제개발계획을 위한 인프라 구축 연구가 많이 진행돼 왔다. 연구단에서는 북한 전 지역 인프라와 연계해 북한 광물자원 개발과 관련한 인프라를 구축하기 위한 연구를 할 계획이다. 6년 뒤 연구원이 주체가 되어 북한광물자원지원센터를 구축할 계획이다. 북한 자원개발을 원하는 기업이 나올 것이다, 이때 정보도 제공하고 자문 및 기술을 전수하는 역할을 하게 된다.
북한광물자원정보센터가 현재 운영되고 있고, 자료를 수집, 분석하고 있다. 융합연구단이 존속할 때는 정보센터, 끝나면 지원센터를 운영할 계획이다. 북한자원 사업에서 향후에는 러시아, 몽골 등 동북아로 확대할 계획이다.
◇사회=기업 입장에서 보기에는 미래 융합연구단은 어떤가.
◇김정용(현대엔지니어링 부장)=우리회사는 엔지니어링 회사로써 업무 특성상 다양한 분야 전공자들이 모여 있다. 기계, 전자, 건축, 토목, 환경 등을 포함하는 전공자들이 함께 일하고 있으니, 우리가 하고 있는 일의 형태가 융합이 아닌가 생각된다. 기후변화 대응기술이 향후 유망사업이므로, 10년, 20년 후의 사업화 가능성을 보고 선도적으로 참여했다.
발전소나 화학 플랜트 기술개발은 대규모 형태의 사업이며, 막대한 투자비를 동반하게 된다. 플랜트 시장진출을 위해서는 선행 실적이 중요한데, 기술력을 보유하고 있어도 운영 실적이 없으면 사업 참여 기회가 주어지지 않는 경우가 많다.
이번 과제에 참여하는 것은 25년~30년 후 발생할 문제를 해결할 기술이 있는지 없는지를 파악하는 것이 주목적이며, 그런 노하우를 얻고자 함에 있다. 지금 대두되고 있는 기술이 10~15년 뒤 사업화되지 않더라도 부분적으로는 개발 실적이 이루어질 수 있을 것이므로, 본 결과물을 바탕으로 새로운 분야에서 해외사업으로 나갈 수 있는 발판이 마련되었으면 좋겠다.
◇사회=국가 대형 사업이 중간에 끊겨 애로사항이라고 하는데 어떤가.
◇김정용=플랜트 사업은 파일럿 규모에서 단계적으로 스케일업 되면서 사업화로 진입하는 경우가 대부분이다. 이런 경우 단기간에 실적을 내는데 어려움이 있는 건 사실이다. 초기 연구단계에서 자금이 많이 소요되므로, 다음과 같은 관점에서 접근하는 것이 필요하다고 생각된다. 즉, 단기간 내 사업화가 안 되더라도 엔지니어링 입장에서 기술 트랜드나 신기술 동향에 접근할 수 있는 기회라고 보고 있다. 사업화는 시장이 열려야 가능하며, 주변상황에 따라서도 달라지게 되므로, 지속적인 기술개발에 참여함으로써 시장이 형성될 때를 대비해야 한다고 생각한다.
◇윤석진=미래선도형 사업은 기업 참여가 필수는 아니다. 전반부 3년은 핵심원천기술을 개발한 후 2단계 3년 후부터는 실용화 형으로 전환해 기업이 참여하도록 돼있다. 당장 기업이 수익을 창출할 수 있는 구조가 아니라서 그렇다. 핵심기술을 개발되고 수익을 창출할 수 있는 연구레벨까지 온다면 기업 참여가 필수다.
융합연구단은 2017년까지 최대 20개 선정할 계획이었다. 그러나 이제는 목표를 정하지 않으려 한다. 올해는 4개정도 선정할 수 있는 예산이 확보돼 있다. 하지만 엄격한 심사를 거쳐 연구역량이 있다고 판단되면 4개를 모두 선정할 계획이고, 그렇지 않을 수 도 있다.
실용화형은 기업 필요에 따라 선정하고 미래선도형은 핵심원천기술 개발이 가능한 과제를 선정할 것이다.
◇고상모=광물자원을 개발하기 위한 토털사이클 기술 개발이 목표인데, 지자연은 탐사·선광·제련기술, 재료연구소는 금속소재화 기술을 개발한다. 이를 협업하기 위한 협동연구를 하고 있다. 당초 한국기술연구원이 들어와 인프라 마스터플랜을 구축하기 위해 연구단이 준비했지만, 인프라 구축은 2단계에 들어와 하게 될 것이다.
2단계에서 인프라가 들어오면 건기연-재료연-지자연 3개연구기관이 진행하게 된다.
현재 핵심 목표는 광업 선진국 캐나다·호주·미국을 따라가는 기술이 아니라, 북한 광물자원을 개발하기 위한 ?춤형 신기술을 개발하는 것이다.
항공탐사는 가장 단시간에 넓은 지역을 커버한다. 우리가 하는 항공탐사할 방법은 방사능탐사, 자력탐사가 있는데, 우리는 전자탐사를 시도하지 않았다. 전자탐사는 송수신기를 비행기에 부착해 수행하기 때문에 이를 해결해야 한다. 그걸 실현할 계획이다.
항공탐사 중 방사능 탐사나 자력탐사는 우리가 선진국 수준이다. 전자탐사까지 하면 앞서게 될 것이다. 광물탐사를 목적으로 수행하는 지질조사, 지하학탐사 및 지표지구물리탐사를 별도로 하던 것을 앞으로는 태블릿 PC에 동시에 조사결과를 입력하고 자료처리를 현지에서 수행하는 인-시추(In-situ) 탐사기술을 개발할 계획이다. 포터블 장비로 측정하고 지질조사하고 저녁에 들어가면 바로 정보를 볼 수 있는 탐사기술을 갖추자는 것이다.
원광석을 캐서 유용광물을 선별하는 선광 과정도 모니터링하면서 진행하는 기술을 기술을 개발할 계획이다. 이리하면 시간과 돈을 줄일 수 있다.
◇이재구=화력발전기술을 연구 개발하는 사람들에게 핵심 키워드는 친환경· 저비용· 고효율이라고 할 수 있다. 어떻게 하면 화석연료 연소시 발생하는 이산화탄소를 이상적으로 처리할 수 있을까 하는 것이 가장 큰 숙제이다. 석탄 화력발전의 효율을 획기적으로 향상시키면서도 온실가스 배출은 최소로 유지할 수 있는 고효율 · 초청정(HELE; High Efficiency Low Emission) 연료다변화형 발전기술 개발을 목표로 하고 있다.
배기가스 중 이산화탄소를 원천분리하기 위해 순산소를 이용한 연소기술에 대하여 연구할 것이다. 석탄화력 발전소에서는 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)에 따른 공급의무량 이행을 위해 바이오매스를 혼소 이용하고 있다. 그러나, 목재 등 바이오매스를 미분쇄 하는데 어려움이 있어서 바이오매스 혼소율은 2~3%정도에 그치고 있는 실정에 있다. 바이오매스 및 다양한 연료를 유연성 있게 사용할 수 있는 연료다변화 기술을 확보하고자 한다. 발전효율 향상을 위해 터빈에 투입되는 스팀 온도를 증가시키는 방법을 사용하는데, 초초임계 스팀을 이용하는 유체회로 기술 및 고온, 고압용 소재개발에 대한 연구를 진행할 예정이다. 이 과정에서 문제가 되는 산성가스나 미세먼지 등을 제거하는 환경 시스템 기술과 물회수 이용기술에 대해서도 함께 연구를 진행할 것이다.
기술개발을 아무리 잘하였다고 하더라도 그것이 수요처의 요구에 부응하지 못한다면 무의미 할 것이다. 현실적으로 발전회사는 발전단가를 가장 중요하게 생각한다. 그런 관점에서 가급적 설계, 제작, 건설, 운전등 전과정에 대하여 국산화에 집중할 것이다. FEP융합연구단은 에너지연, 생기연, 표준연, 기계연과 대학 및 기업이 참여하고 있다. 관계 기관 및 기업들이 다수 참여하는 형태로 운영하고자 하며, 단계적으로 유관기관으로부터 자문 및 참여를 구하여 성과 창출에 노력할 계획이다.
◇사회=기존 기술과의 차별화는 어떤게 있는지?
◇이재구=보일러에서 발생되는 증기의 온도 및 압력을 증가시켜 발전효율을 극대화하는 초임계 발전기술, 순산소 연소를 통한 이산화탄소 원천 분리기술, 배기가스에 포함된 수분을 회수해 냉각수 소비를 50% 이상 절감하는 물 재사용 기술 등이 접목돼 있다는 점에서 기존의 CCS 기술과 차별화된다. 이를 위해 바이오매스, 저급탄 및 다양한 연료를 사용할 수 있는 순환유동층 보일러기술을 중심으로 순산소 연소, 초임계 발전, 오염물질 정제, 물 재이용 기술이 복합적, 유기적으로 개발된다는 점이 본 융합연구단의 큰 특징이라 할 수 있다.
◇양철웅=인력 양성이 주요 역할인 대학 입장에서 본다면 융합연구단에 참여한 다는 것은 학생들에게 매우 중요한 기회이기도 하다. 뛰어난 연구진을 가진 출연연, 산업계 등 다양한 연구주체들이 같은 관심사를 가지고 연구하는 현장에 직접 참여해 그들과 교류하며 경험을 쌓는다는 것은 교육적인 측면에서 분명 큰 장점이다. 이러한 장점을 극대화하기 위해서는 연구자간 활발한 교류가 무엇보다 중요할 것이다.
이는 학생들의 교육적인 측면은 물론 연구의 성패에도 매우 중요한 요소일 것이다. 앞으로 연구를 진행하며 많은 교류의 기회가 있기를 바라며, 이런 연구단 사업에 대학 참여율도 좀 더 높았으면 하는 바람이다.
◇김정용=대학에서 학생들은 문제를 정의하고 해결하는 연습을 많이 하는 것이 필요하다. 그런데, 다들 스펙에만 관심을 두고 있다. 신입직원 면접시 영어 성적보다는 업무를 수행할 때 어떻게 문제를 정의하고 해결할 수 있는 역량을 지원자들이 갖추고 있는지를 본다. 외국어 실력도 중요하지만 전공지식을 잘 배워서 업무 수행능력을 갖추는 것이 중요하다.
◇양철웅=좋은 지적인데 교육생태계의 문제일 수 있다. 아마도 그 점이 기업체가 느끼는 가장 안타까운 점이라고 알고 있다. 그런 문제를 해결하기 위해 최근 공과대학에서 공학인증제를 도입해 교과과정을 정비하고 산업계 현장과 밀착된 교과목을 개발하는 노력을 해오고 있다. 예를 들어 4학년 과정인 ‘종합설계’ 교과목과 같이 산업체 설문과 면담을 통해 산업현장의 문제를 인식하고 해결방안을 찾고자 하는 프로그램도 진행 중이다. 학부과정 동안 배운 전문지식을 접목해 답을 찾아가는 과정을 훈련하는 교과목이다. 공학인증제가 정착되면 우려하신 부분이 조금은 해결될 수 있지 않을 까 하는 생각이다.
◇김정용=해와파트너와 교류를 위해서는 영어를 잘하면 좋긴 하지만 전공내용을 모르면 대화가 안되는 경우가 있다. 주객이 전도된 것이다.
◇고상모=연구회는 평가 단계에서 계획서상의 성과 성취도 중심이 아니면 좋겠다. 미래선도는 플랙시블한 연구라고 생각한다. 중간 목표나 세부사업의 변경을 인정했으면 좋겠다. 정성적인 성과 부분도 인정했으면 좋겠다. 계획되지 않은 가치 있는 결과도 도출될 수 있다.
실패도 용인하는 연구를 인정하는 시스템이 되길 바란다.
현재 연구 기반을 조성하고 연구단 연구원들에게 어떻게 소속감을 고취시킬까 하는 문제를 고민 중이다. 주관기관 연구원들은 파견이 아니라, 한국지질자원연구원 내 독립적인 연구단 소속으로 발령난 상태다. 기존 실 부서와 정리가 아직 안되어 있다. 소속감과 분위기 조성에 집중할 것이다.
◇윤석진=융합연구의 R&D 시스템은 패스트 팔로에서 퍼스트 무버로의 전환이다. 질적인 성과 평가를 할 예정이다. 성실도전 제도를 적용한다. 100% 모두 성공하는 과제를 원치 않는다. 전담평가, 상시 컨설팅으로 전환하고자 한다. 선정 평가 위원이 끝까지 책임평가하고 클라우드 기반 관리시스템에 융합연구단을 상시 올려놓고, 평가위원이 상시 컨설팅 할 수 있도록 할 것이다. 지적재산권 보호를 위한 변리사도 지원 예정이다, 100억원 연구비 투입에 맞는 평가 시스템을 갖추도록 할 것이다.
성실실패가 아니라 성실 도전으로 이름을 바꿔 이 시스템을 적극 도입할 것이다. 연구단장에게 자율을 주고 책임을 다하도록 할 것이다.
대전=박희범 과학기술 전문기자 hbpark@etnews.com
