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발간물 > 융합연구리뷰

발간일 : 2020-01-06

저자: 이재관, 이관섭

미래 모빌리티 사회를 견인할 자율주행차  

모빌리티(mobility, 이동성)는 과거 사람과 화물의 장소 이동이 중시되었던 개념을 넘어 다양한 운송수단을 이용해 사람과 화물을 원하는 때에 원하는 곳으로 이동시키는 새로운 기술과 서비스의 집합체를 의미하는 통합적인 개념으로 확대되고 있다. 요즘의 모빌리티는 자율주행, 공유경제, 온디맨드(on-demand), 초연결과 같은 기술과 서비스 패러다임 변화로 인해 제조업에서 융합산업으로, 모빌리티 수단의 소유에서 공유중심으로 전환되고 있다.  

이에, 본 호 1부에서는 우리나라 최대 일자리 산업이자 생산·수출 및 부가가치 창출을 주도하는 자동차산업의 새로운 돌파구이자, 인공지능, 커넥티비티(connectivity)와 같은 신기술의 집합체로 거듭나는 자율주행자동차의 산업 및 제도 현황에 대해 간략히 알아보았다. 자율주행차는 레벨0부터 레벨5까지 총 6단계로 구분하며, 현재 2개 이상의 자동화 시스템이 통합되어있는 레벨2 단계 수준의 자동차는 다수의 완성차 업체들이 양산·개발 중에 있다. 이처럼 단계별 자율주행차가 제품화·실용화 단계를 맞이하고 있으나, 완전자율주행차를 제품화·실용화하기 위해서는 다양한 법제도 상의 과제에 대응해야 할 것으로 예상된다.  

본 호 1부를 통해 미래사회의 여러 이동과 관련된 문제 해결 및 자동차산업의 고도화에 대한 실마리를 제공해줄 것으로 기대되는 자율주행차에 대해 알아보았다. 자동차와 운전자/인프라/신규 서비스 간 연결을 통하여 자율주행차 관련 신산업의 세계 시장을 선도할 수 있는 유연한 산업생태계 조성이 중요할 것으로 생각되며, 관련된 법·제도의 정비도 동시에 이루어져 새로운 미래 모빌리티 사회가 안착할 수 있기를 기대해 본다.


시속 1,200km 미래교통 - 하이퍼튜브 HTX  

현재까지 인류가 살아오면서 사용한 교통수단을 시간 경과에 따라 교통수단별 성장률로 분석하면 총 네 번의 사이클(cycle)이 존재하였다. 운하의 발달과 수상 경로를 통한 선박의 사용, 증기기관의 발명으로 철도를 통한 수송, 전기산업과 대량생산 기술의 발달과 도시의 발전으로 인한 자동차 이용, 세계화와 장거리 이동수요에 따른 비행 수요 증가 등 다양한 교통수단이 오랜 시간에 걸쳐 사용되었다. 네 번의 변화 뒤 이어질 차세대 교통수단은 어떠한 특성이 요구되고 사용자의 수요에 부합할 것인지가 교통학자들의 큰 관심사이다.  

이에, 본 호 2부에서는 기존 교통수단의 한계부터 4차 산업혁명에 부합하는 미래교통의 조건에 대해 간략히 알아보고, 타 운송 수단과의 서비스 장단점 비교를 통해 하이퍼루프의 장단점을 알아보았다. 추가로 미국, 캐나다, 유럽, 인도, UAE, 중국 등 해외 하이퍼루프 동향과 함께, 한국철도기술연구원에서 2009년부터 독자 개발하고있는 한국형 하이퍼루프 - 하이퍼튜브 HTX*에 대해 자세히 알아보았다.

* HTX는 아음속(음속에 가까운 최고 1,200km/h의 속도)으로 아진공(진공에 가까운 0.001기압 이하의 공기 상태) 튜브 내부에서 화물을 선적하거나 승객을 탑승시키는 수송체로 기존의 고속철도보다 최고 4배 이상 빠른 이동속도를 가진다.

또한, 철도기술을 기반으로 교통기술, 전기/통신기술, IoT기술 등 모든 첨단기술의 융합이 필요한 HTX의 기술개발 현황, 기대효과 등에 대해 알아보았다. 현재 하이퍼튜브 HTX를 세계 최초로 실용화 개발하여 미래 신 교통분야에서 대한민국이 선도자(First Mover)가 되도록 함으로써 세계 시장을 선점하여 신성장 산업 및 신고용을 창출하는 것을 목적으로 하며, 관련된 기술의 유기적인 발전이 실용화를 앞당길 수 있을 것으로 생각된다.

발간물 > 융합연구리뷰

발간일 : 2019-12-09

저자: 유영선, 황성연, 오동엽, 박제영

국내외 바이오 플라스틱 종류, 최신동향 및 제품적용 현황  

플라스틱은 우수한 가공성, 물성 우수, 낮은 비중, 저렴한 가격 등으로 풍요로운 일상생활에 큰 공헌을 해 온 반면 대량의 폐비닐, 스티로폼, 플라스틱 용기 등의 사용 후 발생되는 폐기물의 소각이나 매립에 따른 환경부하, 다이옥신 등 환경호르몬 배출, 폐기물의 불완전 연소에 의한 대기오염 발생 등과 같은 심각한 환경오염의 원인으로 연일 문제가 되고 있다.  

이에, 본 호 1부에서는 친환경/그린/환경 배려 플라스틱 등으로 불리는 바이오 플라스틱의 종류와 관련 정책 현황 및 제품화 현황을 알아봄으로써 현재 실생활에 바이오 플라스틱이 어떻게 사용되고 있는지 종합적으로 알아보았다.

바이오 플라스틱은 원료, 분해 메커니즘, 생산방법에 따라 생분해 플라스틱, 산화생분해 플라스틱, 바이오베이스 플라스틱, 식물체 등 천연물 제품으로 나눌 수 있다. 국제적으로는 소비자들이 쉽게 기존 석유 유래 난분해 플라스틱 제품과 바이오 플라스틱 제품을 구분하게 할 수 있도록 여러 가지 표준안과 로고를 사용하고 있는 것으로 나타났다.  

본 호 1부를 통해 식품 포장재, 농업 및 원예 용품 분야, 건축 토목 분야, 조경 분야, 산업용 포장재 등 지속적으로 확산·사용되는 바이오 플라스틱 현황과 국내외 정책을 간략히 알아보았다. 학계와 산업계의 대체 소재 개발과 더불어 소비자 또한 환경에 부하가 적은 친환경 제품 소비에 동참하여, 친환경 소비를 위해 발생하는 사회적 부담의 공유에 동감하는 분위기가 조성되기를 바래본다.


바이오 플라스틱의 기술 개발 현황 및 전망  

최근 우리나라의 1인당 연간 플라스틱 사용량은 98.2kg으로 세계 1위라는 조사가 나왔다. 지금도 우리 주위를 둘러보면 수많은 플라스틱 제품과 일상생활을 보내고 있으나, 이를 통한 생태·환경적 심각성에 대한 의식은 낮은 실정이다. 사용 후 플라스틱은 육지의 매립문제뿐만 아니라 미세플라스틱이 수계시스템에 흘러갔을 때, 바닷속과 해수면을 떠다니며 해양생태계를 교란하는 심각한 문제를 초래할 수 있다.  

이에, 본 호 2부에서는 기존의 난분해성 플라스틱을 대체할 수 있을 것으로 예상되는 바이오 플라스틱산업 시장 동향을 간략히 살펴보고 대체 소재 및 기술 동향을 살펴보았다. 대표적 생분해성 바이오 플라스틱으로는 옥수수계 플라스틱으로 불리는 PLA, 순수 미생물 기반의 PHA, 화학적 합성을 통해 자연계에서 완전 생분해가 가능한 PBS, PBAT 에스터계 생분해성 플라스틱이 있다. 생분해성 고분자는 미래 산업이라 평가받고 있는 바이오산업과 환경산업의 핵심요소 분야로 평가되어, 인류의 환경보존 및 건강증진, 치료에 기여하는 등 사회·경제적으로 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.  

본 호 2부를 통해 지구온난화문제, 환경호르몬, 폐플라스틱 문제와 같은 사회적 이슈의 해결과 각종 환경규제에 대한 대응책으로 기능성과 친환경성을 동시에 만족시켜주는 바이오 플라스틱에 대해 알아보았다. 다양한 국제 환경규제강화에 대처하기 위해서도 친환경적인 산업생산방식의 도입이 필요하며, 바이오 플라스틱으로의 전환을 위한 적극적 지원이 필요해 보인다.

 

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발간일 : 2019-11-04

저자: 김한성, 이정환

PEST-SWOT-AHP 방법론을 활용한 융합연구 활성화 방안에 관한 연구: ICT 융합연구를 중심으로  

정보통신(ICT)기술의 발달과 패러다임의 변화에 따라 전 세계는 사회·환경·정치 등 여러 방면의 급격한 혁신이 가속화되고 있다. 특히 혁신의 뒷받침이 되는 기술의 발전에 따라 이전에는 존재하지 않았던 새로운 비즈니스와 연구가 창출되고 있다. 여러 분야에서 사용되고 있는 기술들이 융합되어 새로운 기술과 가치를 창출하며 이전에 뚜렷이 구분되던 기술 및 상품들의 기능이 결합되며 산업 간의 경계가 흐려지고 있다.  

이에, 본 호 1부에서는 과학기술 분야 중 융합이 가장 활발히 일어나고 있으며 영향력이 큰 ICT 분야를 중심으로 융합연구 활성화 방안을 모색하고자 하였다. 국내외 정책사례 분석을 PEST-SWOT-AHP 방법론을 활용·분석하여 미래지향적 ICT 융합연구 기획’, ‘ICT 융합연구 생태계 네트워크 구축과 같은 증거기반 ICT 융합연구 활성화 방안을 제언하였다.  

본 호를 통해 융합연구를 활성화하기 위한 지원 정책은 무엇인가?’에 대한 고찰과 함께 우리나라의 ICT 융합연구 환경을 다방면에서 분석하고 SWOT 요인에 대한 중요도를 분석하였다. 저자가 주장하였듯 우리나라 고유의 ICT 융합연구 활성화 방안 및 전략이 도출되어 세계 1ICT 강국의 위상을 유지함과 동시에 우리만의 전략이 타 국가의 벤치마킹 사례가 될 수 있기를 기대해본다.

데이터사이언스 관점의 융합 R&D 특성 분석과 성과예측 모형 연구  

글로벌 선진국들은 데이터가 막대한 가치를 창출하는 핵심자원임을 인식하고 데이터 주도의 혁신을 도모하고 있다. 우리나라 역시 데이터 산업을 국가 미래 혁신 성장의 하나로 보고, 정부 차원의 육성과 핵심기술 개발을 지원할 계획이다. 다량의 데이터 수집과 저장에 필요한 지식(통계학, 데이터 마이닝, 머신러닝 등)을 기반으로 패턴을 찾아내고, 통계적 추정, 예측 모델링을 통해 필요한 정보를 시각화하는 데이터 사이언스(Data Science)는 다분야 융합과학이라고 할 수 있다.  

이에, 본 호 2부에서는 데이터 사이언스 관점에서 국가 R&D 데이터를 분석하고, 특히 융합 R&D의 숨겨진 새로운 가치발굴과 성과 향상 방안을 찾아보고자 하였다. 본 연구를 위해 국가과학기술지식정보서비스(NTIS)에서 수집한 2017년 국가 R&D 데이터에 논문, 특허 필드를 추가하여 과제번호를 중심으로 한 개의 분석 파일을 만들고, 텍스트 마이닝, 네트워크 분석, 신경망 분석을 사용해 결과를 도출하였다.  

본 호를 통해 데이터 주도의 혁신 시대를 이끌어갈 수 있는 경쟁력에 대해 고민을 해볼 수 있는 계기가 되기를 바라며, 이러한 데이터 기반의 분석을 통해 특히 융합연구 정책과 연구현장의 시각 차이가 좁혀지기를 기대해본다.

발간물 > 융합연구리뷰

발간일 : 2019-10-07

저자: 이동규, 김찬수

재난발생 위험지역 설정 및 위험지역 주민에 대한 사전 고지방법: 한국·미국·일본·영국·독일 사례를 중심으로  

기후환경, 토지이용·개발 등과 같이 주변 환경의 변화로 인해 우리는 지속적으로 재난 위험에 노출되어있다. 지난 수십 년간 태풍 및 호우로 인한 홍수, 산사태 등과 같은 자연재해는 물론, 저수지··신축건물 건설로 인한 인재(人災)가 세계 각지에서 발생하였다. 이러한 재난을 방지하기 위해 국내에서는 재난으로 인하여 사람의 생명·신체 및 재산에 대한 피해가 예상되는 지역에 대해서는 시··구 재난 예보·경보체계 구축 종합계획을 5년 단위로 수립하여 시·도지사에게 제출하여야 하는 등 대비책을 마련하고 있다.  

이에, 본 호 1부에서는 한국, 미국, 일본, 영국, 독일 사례를 중심으로 한 재난발생 위험지역 설정 및 위험지역 주민에 대한 사전 고지방법에 대해 살펴보고자 한다. 국내에서는 자연재해대책법’, ‘재난 및 안전관리 기본법을 기반으로 재난 발생 위험지역을 선정하고 재해지도의 작성 등과 같은 대비를 하고 있다. 미국, 일본, 영국, 독일 또한 국내와 같이 여러 법안을 기반으로 재해지도 작성 및 사전고지를 통해 주민들의 안전한 생활을 보장하려 하고 있음을 알 수 있다.  

본 호 1부에서는 재난발생 위험지역 설정과 해당 지역주민에 대한 사전 고지방법을 알아보았으며, 점차 복잡해지고 규모화되는 재난 대비 방법에 대해 알아보았다. 앞으로 기술의 발전에 따라 재난발생 위험지역 설정과 대비 방안의 고도화 및 재난에서 비롯되는 각종 피해의 최소화를 기대해 본다.

재난 시뮬레이션: 위험도 분석을 기초로 한 시뮬레이션 및 머신러닝 방법론의 소개  

재난의 정의는 세계 각지에서 여러 의미로 구분하고 있다. 국제적십자에서는 특정한 재난(D)은 그 위험요소(H)와 취약성(V)을 합한 값을 사회의 처리능력(C)으로 나눈 수식으로 정의한다. 재난이 발생하지 않은 정상상태에서 재난을 방지(prevent)하고 준비(prepare)하며, 방지라는 측면에서 그에 대한 예측(predict)도 반드시 필요하다. 하지만, 대응 비용과 시간 측면을 고려하면 모든재난에 대해 대응하기는 어려움에 따라 재난의 중요도에 따라 최적의 대비책을 마련할 필요가 있다.  

이에, 본 호 2부에서는 각기 다른 성격의 재난을 하나의 기준으로 묶을 수 있는 방법으로 경제학에서의 효용함수와 같이 여러 가지 차원의 입력 변수들을 가지고 여러 종류의 재난의 대응 순서를 결정하는 방법에 대해 알아보았다. 통계적 방법을 사용하여 상황의 위험을 정량화하는 통계적 위험, 베이지안(Bayesian) 접근, 머신러닝 방법론 등을 통해 재난대책의 기본인 피해의 최소화를 달성할 수 있는 여러 방법론에 대해 알아보았다.  

본 호 2부를 통해 재난의 계량화 및 위험도 계산을 기반으로 자연재해뿐만 아니라 금융사고 혹은 정치 변동 등 사회적 재난에 대한 대응도 앞으로는 수월해지기를 바라며, 인공지능과 머신러닝 등의 새로운 방법론을 통해 이전에는 없던 재난 대응책이 마련되기를 기대해 본다.

발간물 > 연구보고서 > 기타정책연구
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발간일 : 2019-09-09

저자: 김종원, 강경수, 조영석, 윤창원

수소에너지 기술 현황과 융합

 

2015년 기후변화를 억제하기 위한 제21차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP21)195개국이 지구 온도 상승을 2이내로 억제하기 위한 계획에 서명함에 따라 우리나라도 동참하게 되었다. 기후변화 억제를 위해서는 에너지전환이 필수적이며, 모든 산업은 해당 분야에서 탈탄소화의 필요성에 직면했다.  

이에, 본 호 1부에서는 현재 수소가 가장 광범위하게 사용되고, 대중들에게 친근하게 알려진 수소 사용처인 수소 자동차에 대해 간략히 알아보고, 이의 조달방안을 알아보았다. 현재 국내에서만 170여만 톤의 수소를 제조·이용하고 있기에 수소전기차 운행에 당장 필요한 수소의 생산 및 수송기술을 확보한 상태이지만, 친환경적 방법으로 수소를 생산하는 그린 수소의 적용과 활용에 대해서는 지속적 연구가 필요한 상황이다. 수소 밸류체인에 있는 생산, 저장·운송, 이용 분야는 꿀벌과 꽃의 관계와 같이 상호 이득을 주는 공생 관계이며, 가격과 내구성, 안전성 등이 국민이 요구하는 수준까지 올라와야 자생적인 수소 사회로의 이행이 이루어지게 될 것이다.  

본 호를 통해 핑크빛 전망만을 말하던 시기에서 벗어나, 가시적인 시장진입과 확산을 도모하는 단계를 거치고 있는 수소에너지에 대해 조금 더 면밀한 상황파악이 필요하다는 것을 알 수 있다. IPHE, IEA-HIA 등 수소 관련 국제기구와 다보스포럼에서 창설된 수소위원회 등 수소 사회로의 진입을 위해 국제적 공조를 통해 가까운 미래에는 또 다른 에너지원으로서 수소가 활용될 수 있기를 기대해 본다

 

액상 유·무기 화합물 (LOHC, NH3) 기반 대용량 수소저장기술 연구 개발 동향

 

지속적 인구증가 및 국가의 발전에 따라 에너지 수요는 지속적으로 증가하고 있다. 하지만 기후변화를 비롯한 다양한 환경 문제에 따라 기존의 전통적 에너지원 사용에 제약이 따르게 되었다. 이를 해결하고 지속 가능한 지구 환경을 유지하기 위해 재생에너지 기반의 청정에너지 공급망 확산이 전 세계적인 이슈로 부상하고 있지만, 간헐적이고 예측이 어려운 재생에너지의 생산량은 전력수요 및 공급 간의 불균형을 유발할 수 있다. 이에, 재생에너지의 안정적 공급 및 활용도 제고를 위해서는 잉여로 생산된 전력을 저장하고 필요할 때 다시 사용할 수 있는 에너지저장기술이 필요하다.  

이에, 본 호 2부에서는 수소에너지의 상용화를 위해 수소 생산처로부터 수소 소비처까지 대용량의 수소를 안전하게 저장하고 운송하는 화합물 기반 수소저장 기술에 대해 알아보았다. 그 중, 대용량 수소저장기술 중, 최근 많은 관심이 주목되고 있는 액상유기수소운반체(Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC) 및 암모니아(NH3)를 이용한 국내·외 대용량 수소저장 및 장거리 운송기술 개발 현황과 앞으로 진행될 연구개발 동향을 파악해보았다.  

본 호를 통해 대용량의 수소를 효과적으로 저장·운송할 수 있는 기술개발의 필요성을 확인하였고, 세계 선진국들이 주목하고 있는 고용량 수소 운반체인 LOHC와 암모니아는 향후 대용량의 재생에너지를 장주기로 저장하고 활용하기 위한 필수 기술로 확인되었다. 앞으로 필연적으로 다가올 수소 사회로의 이행에 장기적 안목에서 체계적 준비를 통해 수소 사회로 매끄러운 진입에 도움이 될 수 있기를 기대해 본다

발간물 > 융합연구리뷰

발간일 : 2019-08-12

저자: 임매순, 한성민

전기 자극을 이용한 인공 망막 기술  

시각 정보는 우리가 얻는 외부 정보의 70~80% 정도를 차지할 만큼 시각은 인간의 오감 중에 제일 중요한 감각이다. 이러한 정보 획득에 어려움을 겪는 시각장애인의 시력을 회복시키고자 하는 시도는 오래전부터 계속되어왔고, 기술의 발전을 통해 신체 기능 일부를 원상 복귀시키는 일이 가능해지는 시대가 다가오고 있다.

이에, 본 호 1부에서는 전기 자극을 이용하는 형태의 인공 망막 장치의 동작 원리 및 현재 기술 수준, 그리고 해결해야 할 과제들을 정리하였다. 인공 망막 장치는 전극을 이식하는 위치에 따라 크게 1) 망막상 자극(epiretinal stimulation), 2) 망막하 자극(subretinal stimulation), 3) 맥락막상 자극(suprachoroidal stimulation)의 세 종류로 분류할 수 있다. 종류에 따라 장단점이 뚜렷하여 어떠한 방법이 최선의 방법이라고 확정하기는 어려운 상황이다. 다년간의 연구에도 불구하고 인공 망막 장치는 법정 시각장애인 시력에 크게 미치지 못하는 상황이며, 이를 극복하기 위해 새로운 전극, 영상 처리 기술, 해상도 향상 등의 과제들이 해결되어야 한다.

본 호를 통해 시신경 과학(visual neuroscience), 안과학(ophthalmology), 전자공학, 재료공학 등 여러 가지 학문 분야의 기술이 동시에 요구되는 진정한 융복합 영역인 인공 망막 기술의 발전을 통해 시각장애인의 삶의 질이 향상되기를 기대해 본다. 마이크로·나노 기술 연구자들과 망막 연구자들 간의 연결고리 같은 역할을 하는 융복합 전문가양성을 통해 새로운 한국형 인공 망막 장치의 개발을 기대해 본다.

 

장애 예방 및 극복을 위한 인간-기계 연계기술 동향

 

고령화와 기대수명의 증가에 따라 의료 분야에서도 융합 신기술의 개발 필요성이 증가함에 따라 노인 및 장애인의 건강관리와 삶의 질을 개선하기 위해서 인간-기계 연계기술을 활용한 연구가 활발하게 진행 중이다. 4차 산업혁명에 의한 정보통신기술 등이 융합된 미래의 의료 패러다임은 진단·치료 중심에서 예방·재활의 비중 확대가 가속화되고 있으며, 의료기관이 아닌 일상생활에서 장애 맞춤형 재활 지원 기술이 중요해 지고 있다.

이에, 본 호 2부에서는 사용자인 인간과 대상이 되는 기계(컴퓨터) 사이에서의 상호작용이 가능하도록 하는 기술인 인간-기계 연계기술(Man-Machine Interface)에 대해 알아보고, 그중에서도 특히 장애 보조의 개념에서만 접근하였던 인간-기계 연계기술의 새로운 패러다임인 장애 예방 및 극복 기술에 대해 알아보았다. 생체신호 기반 연계기술로는 크게 1) 근전도 기반, 2) 뇌전도 기반, 3) 신경신호 기반 기술이 있으며, 기술방식의 분류에 따라 침습적, 비침습적 방식으로 나눌 수 있다.

선진국에 비해 우리나라의 인간-기계 연계기술 연구의 시작이 늦었지만 21세기를 선도할 핵심 융합 연구로써 본 호를 통해 한 개인이 일생동안 발생시키는 1,100TB의 헬스케어 데이터를 유의미하게 사용할 방안에 대해 고민해보고, 빠르게 인구 고령화가 진행되는 우리나라에서 인간-기계 연계기술을 통해 많은 이들의 실생활에 도움이 될 수 있기를 기대해 본다

발간물 > 융합연구리뷰

발간일 : 2019-07-08

저자: 이우섭, 문대호, 손봉원

극한환경 필드 로봇의 개발 동향

 

인구의 지속적 증가는 더 많은 공간과 더 많은 자원의 소비를 수반해왔다. 21세기 현재 개발 가능한 지구 지표면의 상당 부분이 개발 완료되었고, 가까운 시일 내에 포화 상태가 될 것으로 많은 연구자들이 예측하고 있다. 이러한 한계에 대응하기 위해 제안되고 있는 많은 방법론들이 기존의 기술로는 쉽게 접근하기 어려웠던 심해나 극지, 더 나아가 우주로 인류의 활동 영역을 확장하는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 현재 인류의 당면 과제로 논의되고 있다.

이에, 본 호 1부에서는 기존 인류가 접근하기 어려웠던 극한환경을 극복하고 더 나아가 활용할 수 있는 극한환경에서의 동작 성능을 보장하는 기술을 로봇 기술과 융합하여 탐사를 효과적으로 수행할 수 있는 극한환경 필드(field) 로봇 기술의 최신 연구 동향을 살펴보았다.

극한환경 필드 로봇은 필요성이 높지만, 기존의 과학 기술로 인간이 직접 수행하기 불가능한 수준의 환경 및 임무에 적용되는 것을 목표로 개발되는 로봇으로 우주, 남극, 심해 탐사와 원자로 유지보수 등의 작업을 하는 로봇으로 해외에서는 달, 화성, 극지 탐사를 위해 다양한 종류의 극한환경 필드 로봇을 연구, 개발하였다.

본 호를 통해 국내에서도 과학 탐구 목적을 위한 우주 또는 극지 탐사 로봇이 장기적인 로드맵에 따라 연구개발 및 투자가 확대되길 기대해 보며, 제조 기술에 강점을 가진 우리나라의 기존 산업과 효과적인 융·복합을 통해 기존 제조 기술의 수준을 높이고 필드 로봇이 새로운 경제 먹거리로 발돋움할 수 있기를 기대해 본다.

 

초장기선 전파간섭계(VLBI)를 활용한 블랙홀 연구

 

지난 2019411, 상상 속 그림과 영상에서만 보았던 블랙홀의 실제 영상이 사건지평선망원경 연구단(EHT Collaboration)을 통해 공개되었다. 관측에 사용된 사건지평선 망원경(Event Horizon Telescope, EHT)은 전파간섭계 기술을 적용한 망원경으로 현재 지상에서 구현 가능한 최고의 분해능(resolution)으로 거대타원은하 M87 중심의 초대질량블랙홀을 관측하였다.

이에, 본 호 2부에서는 전파천문학을 통한 천문관측 역사와 전파간섭계를 활용한 전파원 관측에 대해 간략히 알아보고 이번 블랙홀 관측에 주요한 역할을 한 초장거리 간섭기술(Very Long Baseline Interferometer, VLBI)에 대해 자세히 알아보았다. 초장거리 간섭기술은 천문관측 분야뿐만 아니라 측성학과 측지학에서도 그 활용도를 인정받아 지구 대륙 운동의 정확한 측정에도 기여하고 있으며, 각 대륙에 위치한 VLBI 관측망의 연결을 통해 블랙홀과 같은 심우주 관측에도 새로운 지평을 열었다.

본 호를 통해 초대질량블랙홀이 만들어내는 상대론적 제트의 발생 과정, 이 제트의 구성 물질, 주변 환경과의 상호작용 등 그간 천문학과 천체물리학의 난제로 꼽혔던 문제를 풀 중요한 실마리를 제공할 것으로 기대되고 있는 초장기선 전파간섭기술의 발전을 통해 보다 먼 심우주 관측 분야의 발전이 있기를 기대해 본다.

발간물 > 융합연구리뷰

발간일 : 2019-06-10

저자: 고상호, 김철웅, 정웅섭, 박용선, 안상현

우주발사체 회수 및 재사용 기술

 

1960년대 미국과 소련의 우주경쟁(Space Race)”으로부터 본격적으로 시작된 우주전쟁은 우주강국들의 막대한 투자와 경쟁적 R&D로 인해 급격한 기술의 발전이 진행되었다. 초기 달 탐사 이후 유인화성탐사를 목표로 하는 현재의 우주탐사, 그리고 더 깊은 심우주탐사와 극한환경 실험을 위한 우주정거장 건설 등 수많은 관련 연구가 지금도 진행되고 있다. 이 모든 것을 가능케 한 우주발사체는 지구에서부터 우주로 다양한 탑재물들을 옮기는데 사용되었다. 현재까지의 소모성, 즉 일회용 발사체는 큰 비용대비 재사용이 불가능하여 비경제적이었으며, 우주 쓰레기로 전략하여 인공위성과 같은 물체와의 충돌을 야기하는 위협이 되고 있다.

 

이에, 본 호 1부에서는 앞으로도 수많은 탑재물을 실어 나르며, 궁극적으로 유인 우주여행을 가능케 할 우주발사체에 대해 알아보고, 특히 경제적 측면의 이점을 살려 저렴한 비용으로 탑재물과 인간을 우주로 이송 가능케 하는 재사용 우수발사체 기술과 회수 기술에 대하여 알아본다. 현재 여러 국가에서 개발되었거나 개발예정인 재사용 우주발사체는 회수형태에 따라 부스터 회수형, 궤도선형, 그리고 복합사이클 추진기관 형태로 구분된다. 정밀한 유도제어, 발사체 신뢰도 증진, 추진기관, 정비 기술 등 수많은 기술이 복합적으로 연구·개발되어야 하며, 이를 하나의 시스템으로 융합시켜야만 우주발사체의 회수와 재사용이 가능하다.

 

본 호를 통해 국내에서도 가까운 미래에 민간주도의 저렴한 우주개발 상업화가 이루어지기를 바라며, 4차 산업혁명의 대표 ICT 기술과 우주산업이 융합되어 새로운 시장이 개척되기를 기대해 본다. 또한, 재사용 우주발사체에 대한 기술기반을 넓혀 새로운 우주시대에 적극적으로 참여할 수 있는 여건들이 마련되어 우주강국으로의 국제사회 참여를 기대해 본다.

 

우주/천문 관측 기술

 

우주 탐사와 천문 관측을 위한 인간의 탐험은 과거에서부터 현재까지 끊임없이 진행되고 있다. 수학, 의학과 함께 천문학은 인류와 가장 오랜 시간 동안 함께해온 학문이기도 하며, 천체 관측은 역사적 기록 또한 무수히 남아있다. 과거에는 맨 눈으로 하늘을 올려다보며 빛의 크기와 밝기 등을 관측하는 것이 유일했지만, 기술이 빠른 속도로 발전함에 따라 현재는 지상과 우주에 망원경을 설치하여 별 생성 활동, 탄생 기작 등을 관측하고 초기 은하의 특성을 연구하는 등 보다 심도 깊은 우주연구가 가능해졌다.

 

이에, 본 호 2부에서는 우주관측을 위해 사용되는 적외선 우주관측, 우주전파, 중력파 관측과 같은 최신 기술에 대해 알아본다. 첫 번째 파트에서는 미국 항공 우주국(NASA), 유럽우주국(ESA), 일본항공우주연구원(ISAS) 및 항공 우주 및 우주기구(JAXA), 한국천문연구원 등 국내외에서 진행되고 있는 적외선 우주망원경 프로젝트의 개요와 기술을 간략히 설명하였다. 이어지는 파트에서는 최근 우주관측 분야의 가장 핫이슈였던 블랙홀 관측을 가능케 했던 EHT(Event Horizon Telescope) 프로젝트와 전파망원경에 대해 설명하였다. 마지막으로 중력파 관측과 레이저 간섭계 LIGO(라이고), 이의 업그레이드 버전인 Advanced LIGO(어드밴스드 라이고)의 역사와 앞으로 사용될 차세대 중력파 검출기에 대해 기술하였다.

 

본 호를 통해 우주/천문 관측 기술 간 사용되는 여러 융합 기술에 대한 이해도가 제고되기를 바라며, 앞으로 무궁무진하게 발전될 관측기술을 통해 더 깊고 또렷한 우주 탐사가 가능해지길 기대해 본다. 이를 통해 지금보다 또렷한 블랙홀의 이미지, 그리고 또 다른 블랙홀의 발견 등 아직까지 개척할 것이 많은 미지의 영역에 도달할 수 있기를 기대해 본다. 

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