제목
미국, 소재게놈이니셔티브(MGI) 전략계획 발표
원문제목
A Strategy to Accelerate Cutting-Edge Materials Innovation
국가
미국
주제분류
과학기술전략
국가
미국
주제분류
과학기술전략
생성기관명
과학기술정책실 기관설명
38
생성기관명
과학기술정책실 기관설명
38
원문가기
원문바로가기
원문 작성일
2014-12-03

국가과학기술위원회(NSTC)는 첨단소재 상업화 촉진을 위한 로드맵인 ‘소재게놈이니셔티브* 전략계획(Material

   Genome Initiative Strategic Plan)’을 발표(2014.12.4) 


  * Materials Genome Initiative(MGI) : 소재분야 R&D 활성화와 첨단소재개발에서 상용화까지의 기간과 비용을 줄이기 위한

    사업으로 2011년부터 시행


○ MGI의 비전을 더 빠르게 달성하기 위하여 R&D문화 및 R&D지원 시스템 체제개편, 데이터 인프라 구축, 인력양성 등의 전략을

    제시    

□ MGI 촉진을 위한 4가지 전략 및 이를 위한 단계별 목표


① 산‧학‧연 및 분야 간 경계를 초월한 R&D를 촉진․장려하는 문화적 변화


 - 첨단소재개발과 기술 확산 과정에서의 시간 및 비용 절감을 위해, 기존 연구 커뮤니티에서 해왔던 R&D 패러다임의 변화가 필요


 - R&D 모든 단계에서 이론․모델링․실험 등을 통합하는 새로운 협력 모델 개발이 필요 



<새로운 패러다임이 산업계에 수용되기 위한 단계별 도전과제>

단계

단계별 목표

1단계

    • 이론부터 실험까지의 통합적 R&D 장려 및 촉진

2단계

    • 모든 소재 관련 산학연 기관이 MGI사업 방식을 채택하도록 촉진

3단계

    • 국제 커뮤니티와의 연계

 


② 실험, 계산, 이론을 통합하고 산업적 응용을 위한 고급 소재데이터 구축


 - MGI는 이론․시뮬레이션․기초과학연구 데이터와 제조공정 및 기술 확산과의 통합을 강조


 - 소재혁신인프라 구축을 통해 디지털 자원에 대한 접근성을 향상
 


<통합 프로세스의 단계별 도전과제> 

단계

단계별 목표

1 단계

    • MGI 디지털 자원 네트워크 구축

2 단계

    • 정확하고 안정적인 시뮬레이션 개발

3 단계

    • 향상된 실험 장비 개발 : 더 정확한 원자단위 측정 장비

4 단계

    • 수많은 실험계산 데이터 결과 중 고급데이터를 선별하기 위한 데이터 분석기술 개발

 

 

③ 연구자가 쉽게 이용할 수 있는 소재 관련 디지털 데이터 인프라의 구축


 - 소재 관련 고급 데이터의 활용은 첨단소재 상업화를 촉진하는데 있어 매우 중요한 부분


 - 모델링에서 소재 데이터는 1) 계산을 위한 적절한 초기값 제공, 2) 계산된 결과값과 실험과의 비교․확인, 3) 수많은 데이터

    자료에서 이용 가능한 데이터의 식별, 4) 중복연구의 회피 등에 활용이 가능


 - 광범위한 접근이 가능한 소재데이터를 활용하기 위해서는 데이터 공유 문화와 현대적인 소재 데이터 인프라(소프트웨어,

    하드웨어 및 데이터 기준 등) 구축이 필요
 


<소재데이터 인프라 구축을 위한 단계별 도전과제> 

단계

단계별 목표

1 단계

    • 소재데이터 인프라 시행을 위한 성공 사례 정립

2 단계

    • 소재 관련 데이터 접근이 용이한 저장소 구축 지원



④ 첨단제조분야의 고용창출을 포함, 세계최고의 소재 관련 인력양성


 
- MGI의 장점을 최대한 활용하고 혜택을 얻기 위해서는 MGI의 새로운 연구 방법들에 숙달된 차세대 소재인력양성이 반드시 필요
 


<차세대 소재 인력 양성을 위한 단계별 도전과제>

단계

단계별 목표

1 단계

    • 새로운 교과과정 개발 및 실행

2 단계

    • 통합적인 연구경험이 가능하도록 기회 제공



□ MGI 전략계획으로 국가안보․보건복지․에너지․기반시설분야의 국가경쟁력이 향상될 것으로 기대


○ 국가안보(National Security)


 - 국가핵안보실(NNSA)와 국립국방연구소(NDL)는 국가안보를 위한 소재연구에 상당한 투자*를 실시


  * 국방부는 첨단소재를 군인들의 보호장비와 무기 등에 이용하고자 하며, NNSA는 첨단소재를 미국의 핵무기 억지력의 안전과

     효과를 확보하기 위해 활용


 - 국가안보영역에서 첨단소재는 ‘초경량 보호시스템과 운송수단’, ‘터빈 엔진에 사용되는 합성물’, ‘첨단 에너지 물질’, ‘에너지

    저장 및 분배’ 등 다양한 응용분야에 중요한 요소로 활용


○ 보건복지(Human Health and Welfare)


 - 첨단소재를 통해 생명유지에 필수적인 품목들의 적정가격수준 유지 및 풍부하고 지속적인 공급이 가능


 - 보건복지 분야에서 첨단소재는 ‘스마트 인공삽입물(prostheses) 및 인공기관(artificial organs) 제작’, ‘유기․고체 센서의 의료

    진단도구와 생체의약품 전달 지원’, ‘첨단 분리기술을 통한 깨끗한 식수 제공’ 등에 활용이 가능


 - MGI 방식의 적용을 통해 지속적으로 인간의 높은 삶의 질을 제공하는데 선도적인 역할을 기대


○ 친환경 에너지시스템(Clean Energy Systems)


 - 다양한 에너지원의 효율적인 활용․전환․분배를 위해 첨단소재를 활용하면 적절한 가격과 친환경적인 에너지시스템 제공이 가능

 
 - 태양열의 활용을 위한 혁신소재, 다양한 에너지원에 활용가능한 에너지 저장 소재, 극한환경에서도 에너지 전환이 가능한

    혁신적 합금, 다양한 공급 원료로부터 에너지 집약적 액체연료생산을 촉진시켜줄 혁신적인 촉매 등에 활용


○ 인프라 및 소비재 상품(Infrastructure and Consumer Goods)


 - 지속적인 신소재 개발을 통해 첨단기술 및 기반시설에 적용하여 국가경제에 공헌


 - 내구성이 높은 교량 및 도로를 위한 첨단 콘크리트 디자인, 태양광발전 소재를 사용한 차세대 휴대전화, 빠른 인터넷 접속을

    위한 첨단 광섬유’ 등에 활용이 가능


 - 이 외에도 MGI에 의해 촉진될 새로운 소재의 발견으로 앞으로 더 많은 응용분야와 상당히 많은 기술 발전이 가능할 전망


□ 정리 및 시사점


○ 소재게놈이니셔티브(MGI)는 연구의 개념수립단계에서부터 상용화까지의 기간 단축을 목표로 하고 있다는 점에서 정책적

    차별성이 존재


 - 기간단축방안이 R&D나 상용화에 대한 대규모 자금지원이 아닌 정보교환 시스템이나 시뮬레이션 소프트웨어와 같은 사이버

    인프라 확충에 초점을 맞추는 것이 주요 특징


○ 우리나라에서도 국내 소재산업의 활성화를 위해 오픈이노베이션의 활성화 기반 조성이 필요


 - 국내기업의 경우, 외부와의 협력에 있어 오픈이노베이션 투자비중은 오히려 감소*하는 추세


  * 오픈이노베이션 투자비중 : 12.3%(’05년) →8.3%(’10년), ’05-’10년도 한국기술혁신조사(제조업 부문), STEPI


 - 다양한 산․학 파트너십을 통해 장기적 관점에서 혁신환경생태계가 빠르게 자생․확장할 수 있는 기반의 조성이 필요
 

※ 소재게놈이니셔티브(Materials Genome Initiative, MGI)

◇ MGI의 배경


 ○ 2011년 오바마 대통령은 에너지․국방․보건 등 첨단소재를 활용하는 분야에서 지속적으로 세계우위를 선점하기 위해,

     첨단소재의 개발과 혁신, 상업화 속도의 촉진을 위한 소재게놈이니셔티브(MGI)를 시행


 ○ 2000년대 연구는 시스템 수준에서 소재 디자인 및 제조 프로세스를 최적화하면 비용 절감과 품질 향상이 가능함을 제시


 ○ 이러한 접근을 통해 성공한 사례는 다음과 같으며, 이런 사례들이 MGI 도입에 공헌


  - 방위고등연구계획국(DARPA)의 Accelerated Insertion of Materials 프로그램에 소속된 우주항공 기업들은 협력을 통해

     시스템수준의 디자인 및 제조공정의 최적화F를 달성하였으며, 그 결과 21%의 무게경감, 19%의 강도향상 및 50%의

     개발시간이 단축된 새로운 로터디스크(rotor disk) 디자인을 개발


  - 2007년 디젤엔진 개발단계에서 모델링을 통해 처음으로 하드웨어 테스트 단계를 줄임으로써 전체 개발시간과 비용을

     줄이는데 크게 기여


◇ MGI의 목적 및 목표


 ○ (목적) 산학연 연구자 네트워크를 구축, 신소재 및 상품개발 정보를 효율적으로 공유하고 이를 기반으로 첨단 신소재

     개발의 활성화 및 보급을 촉진


 ○ (목표) 소재혁신인프라(Materials Innovation Infrastructure) 개발


  - 계산도구 : 예측모델링, 시뮬레이션, 디자인 등을 위한 소프트웨어 개발


  - 실험도구 : 합성 및 제조법, 특성 분석 장비, 빠른 프로토타이핑, 이론의 증명 및 보급을 위한 기술개발


  - 디지털 데이터 : 소재의 특성별 데이터 및 정보처리상호운용 기준, 첨단 데이터 마이닝, 독점적 데이터 저장소 개발


  - 협력적 네트워크 : 컴퓨테이션, 데이터 정보처리 및 실험 분야의 통합센터, 형식적 ․비형식적 네트워크를 통한 성공사례

     공유, 차세대 인력양성을 위한 교육자료, 민관 파트너십 구축 

출처 : 과학기술정책실 (2014.12.4)
http://www.whitehouse.gov/blog/2014/12/04/strategy-accelerate-cutting-edge-materials-innovation
http://www.whitehouse.gov/sites/default/files/microsites/ostp/NSTC/mgi_strategic_plan_-_dec_2014.pdf