미래창조과학부 R&D 성과확산대전 주요 R&D 성과 기술 소개

R&D 성과확산대전에서는 기초기술(Infra Technology)·원천기술(Core Technology)·정보통신기술(Information&Communication Technology) 등 다양한 분야의 혁신기술들이 전시됐다. 다음은 주요 연구개발 성과이다.

1. Live 4D 콘텐츠 플랫폼 기술

•지원사업 : 디지털콘텐츠 원천기술 개발사업(한국전자통신연구원)

3D의 시대를 넘어 실감나는 4D 시대를 준비하기 위해 개발한 기술로 Live 4D 콘텐츠와 플랫폼을 통해 향후 엔터테인먼트, 교육, 훈련, 이벤트 시장으로 진출이 기대된다.

4D 패러글라이딩 시스템(에어글라이더)은 사용자의 위치, 방향에 따라 광시야각 HMD에 360° 영상과 바람, 음향 등의 4D 효과가 표현돼 마치 하늘을 나는 듯한 체험을 할 수 있는 실내 패러글라이딩 시스템이다.

가상 사파리는 다양한 동물들의 입체적인 모델링과 광시야각의 착용형 디스플레이, 동작 제스쳐 기반 기술이 어우러져 사용자가 손동작을 통해 가상의 동물과 교감할 수 있는 체험 기술이다.

매직큐브는 움직이는 비평면 객체에 왜곡 없는 영상을 보여 주고, 객체의 움직임에 따라 애니메이션을 변경해 보여 주는 기술이다.

2. 질량분석 기반 임상용 유전자 진단 시스템

•지원사업 : 질량분석 기반 임상용 유전자 진단 시스템 기술 개발

질량분석 기반 임상용 유전자 진단 시스템 기술은 암 진단, 질병 검사 등 체외 진단을 할 수 있는 파필로타이퍼 시스템이다. 파필로타이퍼 시스템(PapilloTyper System)이란 자궁경부암의 주요 원인인 인유두종 바이러스(HPV)의 감염 여부를 스크리닝 검사, 확진 검사, 종양 예측 검사의 단계별로 검사할 수 있는 기술을 뜻한다.

첫 번째 단계인 스크리닝 검사법(파필로스크린, PapilloScreen)은 18종의 고위험군 인유두종 바이러스의 감염 여부를 2시간 이내에 빠르고 정확하게 분석할 수 있는 기술로, 기존 FDA 승인 검사법보다 임상 유효성이 뛰어나다.

다음 단계인 확진 검사법(파필로타이퍼, PapilloTyper)은 질량분석 기반 유전형 분석 신기술로, 기존 기술 대비 100배 이상의 민감도를 보인다.

마지막 종양 항원 발현 진단(파필로프리딕, PapilloPredict)은 고위험군 HPV의 종양항원인자 발현 여부를 검사하는 방법이다. 신규 원천기술인 CeO법을 사용해 mRNA만을 선택적으로 분석할 수 있다.

향후 국내 500억 규모의 HPV 진단 시장에서 20% 이상의 점유율을 보일 것으로 기대되며, 매년 100억원 이상의 매출을 올릴 것으로 예상된다.

3. 투과도 가변 전기변색

스마트 광 셔터(커튼) 기술

•지원사업 : ETRI 연구지원사업(한국전자통신연구원)

Power-off 상태에서는 투명하고, Power-on 했을 때는 광투과도 조절이 매우 용이하며 저전력으로 구동되는 에너지 절감 차세대 스마트 광 셔터(커튼) 전기변색기술(ECD)이다.

편광판의 사용이 없고 시야각이 넓으며 눈부심이 없다는 장점이 있고, 메모리 기능을 보유하고 있다.

일반 건물창에 설치해 냉난방 에너지 손실을 막아 줄 수 있고, 내외벽이 까다로운 자동차, 항공기, 선박유리창 등에 추가적으로 활용할 수 있다.

투명디스플레이의 후면 광차단 광 셔터와 자동차용 후면 전기변색 거울(ECM) 등에 활용할 수 있으며, 이 기술의 적용으로 향후 건물 유리창이 창으로서의 역할뿐 아니라 하나의 모니터 같은 역할을 수행할 수 있을 것으로 예상된다.

4. 공간 화이트보드 장치

•지원사업 : 글로벌프런티어사업(실감교류 인체감응 솔루션 연구단)

반지 모양 장비와 영상 처리 기술을 이용해, 사용자가 반지를 끼고 미리 설정된 가상공간(에어 바운스)에 글씨를 쓰면, 컴퓨터가 카메라와 깊이 센서를 이용해 반지의 궤적을 쫓아 복잡한 뒷배경을 지우고 반지의 영상만을 가려낸다. 따라서 실제 칠판이나 전자패드에 글을 쓰는 것과 같은 물리적 접촉감을 느끼며 자연스럽게 상호작용할 수 있는 가상 화이트보드 기술이다.

기존의 게임 장치나 상호작용 장치 등에서 제공할 수 없었던 직접적인 접촉 피드백을 전달할 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다. 

5. 청각장애우 청각보조용 초소형 청각소자

•지원사업 : 신기술융합형 성장동력사업(한국기계연구원)

MEMS 마이크로폰은 청각장애인의 청각보조를 위해 높은 감도와 광대역 주파수 특성을 갖는 초소형 청각소자다.

진동막이 변하면서 그 사이의 전기 신호가 발생하는 원리를 이용해 소리를 전기 신호로 바꾸고, 이후 전기 신호는 다시 처리 과정을 거쳐 시각화된다.

MEMS 마이크로폰은 실리콘 기판에 마이크로폰 소자 및 CMOS 신호처리소자를 합친 6mm×7mm 크기로, 일반 MEMS 마이크로폰의 감도인 ―42.0dB보다 우수한 ―37dB의 감도를 가지고 있다. 주파수 대혁 또한 100∼500Hz로 넓다.

주요 성과는 논문 5건, 국내 특허 13건, 국외 특허 3건, 기술이전 2건 등이다.

6. 복합 촉각 마우스

•지원사업 : 신기술융합형 성장동력사업(한국표준과학연구원)

가상현실의 촉각 느낌을 실감나게 전달할 수 있도록 표면의 거칠기, 마찰력, 온열감, 딱딱함 등 네 가지 촉감을 동시에 제공한다. 다양한 촉감을 제시할 수 있는 새로운 타입의 초소형 햅틱 액추에이터들을 개발해 집적화했으며, 마우스 인터페이스를 개발했다. 또한 햅틱 렌더링 기반의 최적화된 복합촉감 제공 시스템을 구축한다.

시각 및 청각 분야에 촉각을 융합함에 따라, 실감미디어 분야·지능형로봇 분야·원격의료 분야 등 새로운 산업 및 유아·과학교육 산업 등의 창출이 예상된다.

또한 복합촉각정보를 소형장치에서 동시에 제공하는 만큼 게임 산업과 전자상거래 등에서 폭넓게 사용될 것으로 전망된다.

7. 고속충전 고에너지 플렉시블 이차전지

•지원사업 : 신기술융합형 성장동력사업(울산과학기술대학교)

기존 플렉시블 전지와 비교했을 때 10분 이내에 고속충전이 가능하면서도 전지 두께를 1mm 이내로 얇게 만들 수 있는 플렉시블 이차전지 원천기술이다.

리튬 이차전지의 핵심 요소인 전극 소재와 집전체에 나노 기술을 적용해 각각의 성능을 최적화했다.

최근 플렉시블 디스플레이, 스마트 시계, 웨어러블 PC와 같은 신개념 플렉시블 전자기기에 대한 관심과 수요가 급증하고 있지만, 이러한 전자기기에 적용할 플렉시블 전지 개발 수준은 아직 부족한 상황이다.

이러한 상황에서 고속충전 고에너지 플렉시블 이차전지는 향후 플렉시블 디바이스 시대를 앞당기는 데에 크게 기여할 것으로 기대된다.

8. 나노기술 기반 가짜 석유 식별 센서

•지원사업 : 나노융합2020사업(에코메트론)

2ppm 이하의 법정 식별제를 육안으로 검출할 수 있는 가짜 석유 식별 센서를 통해, 소량의 시료만으로 일반인도 현장에서 손쉽게 가짜 석유를 판별할 수 있도록 하는 기술이다.

초미세 섬유를 이용해 가짜 석유가 센서부에 닿으면 3초 이내에 색상이 바뀌어 정품 여부를 판별할 수 있다. 가짜 석유 유통이 단속되면 국내 연간 1조 910억원의 탈세 예방이 가능하다.

또한 고가의 분석 장비를 대체하는 현장용 센서 키트로서, 수천억원 규모의 신규 수요 창출 및 해외 시장 진출이 기대된다.

9. 웨어러블 제스쳐 기술

•‌지원사업 : SW·컴퓨팅산업 원천기술 개발사업(ETRI)

손목에 장착한 장치가 기기와 무선으로 통신이 가능해 손가락과 팔의 움직임으로 TV나 스마트폰을 제어하는 기술이다. 손가락을 움직일 때 변하는 손목 힘줄의 변화를 손목에 찬 장치를 통해 인식하고 패턴화하며, 사용자는 마우스로 클릭하듯이 기기를 제어할 수 있다.

사용자의 움직임 데이터를 저장해 언제 어디서나 다양한 컨텐츠에 활용이 가능하며, 이미 출시된 스마트 워치에도 바로 적용이 가능한 것이 장점이다.

기존 웨어러블 장치와 비교해 착탈의 편의성이 높고 사용자의 움직임 노이즈에 강해, IoT와 연계한 웨어러블 제품 시장 및 스마트 공간 서비스 시장 선점을 위한 인터페이스 기술로 활용이 가능하다.

10. ICT 기반 차량·운전자 협력 자율주행 시스템

•‌지원사업 : 한국전자통신연구원 연구개발 지원사업(ETRI)

주행 환경과 운전자 상태 인식을 기반으로 운전제어권을 결정해, 운전자를 보조하거나 스스로 주행하기 위한 코파일럿(Co-Pilot) 시스템의 실시간 판단·제어 기술이다.

졸음 운전 방지, 운전 중 휴대전화 및 내비게이션 등의 정보화 기기 사용 제한과 같은 안전운전 지원 서비스를 제공해 교통사고 발생률을 감소시키는 미래 지능형 자동차에 활용이 가능하다.

또한 차선 이탈 및 차량 충돌 방지 등의 서비스 제공이 가능하며, 신호등 인식 기술은 에코드라이빙 기능을 제공하는 친환경 자동차에 활용할 수 있다.

주행 상황 판단·제어 기술은 운전자의 최첨단 안전 부행 보조 및 제어 시스템뿐만 아니라, 국방 IT 분야의 미래형 무기 체계에도 활용이 가능하다.

11. 천연 단백물질 대량 분리 기술

•‌지원사업 : 미래유망융합기술 파이오니어사업/기초연구성과 활용 지원사업(경상대/김명옥 교수)

식물에서 분리한 천연단백물질(오스모틴)을 이용해 치매 뇌질환 모델(알츠하이머, 알코올, 신경퇴화)에서 뇌세포 사멸 및 세포 내 신호 전달을 조절함으로써 뇌 기능을 조절할 수 있다. 따라서 치매 치료제 개발에 이용이 가능할 것으로 예상된다. 오스모틴을 대량으로 분리하는 데 성공해, 오스모틴의 생산과 정제를 위한 과정을 간소화하고 이에 따른 비용을 최소화해 생산성을 극대화했다. 이 기술이 상용화될 경우, 전세계 치매 치료제 시장을 선점할 수 있고 연간 10조원 이상의 고수익 창출을 기대할 수 있다.

12. UX 기반 스마트TV 환경인지 기술

•지원사업 : 방송통신융합미디어 원천기술 개발사업(전자부품연구원)

3D 터치 문자 입력 기술은 맨 손가락으로 3차원 허공을 움직여 자연스러운 문자 입력(한글·영문)이 가능한 원천기술이다.

스마트TV UI 기술은 사용자의 주변 환경에 따라 장치의 인터랙션 모드를 변경하고, 이에 따라 사용자 알림, 입출력 상태 및 방식 등을 제어하는 상황 적응형 인터랙션 기술이다.

스마트TV, 스마트 모바일 기기, IPTV, 노트북, 게임기 등 사용자가 직접 조작할 수 있는 모든 IT 기기에 제스쳐 기반 문자 입력 UI 모듈로 적용이 가능해, 제품의 부가가치를 높이는 효과를 기대할 수 있다.

13. 환경오염물질 분해 나노촉매 기상합성 제조기술

•지원사업 : 신기술융합형 성장동력사업/기초연구성과 활용 지원사업(한국과학기술연구원)

전구체 물질을 휘발시킨 후, 고온의 반응로에서 기체 분자 간 충돌, 입자 생성 반응에 의해 입자를 제조하는 기상합성 기술(CVC)를 적용해 나노 촉매를 제조한다.

촉매의 비표면적이 높아지고, 고순도 나노 입자의 대량 생산이 가능하며, 휘발성 유기화합물과 NOx 처리에 있어 우수한 효과를 나타낸다.

실내 공기 청정기, 자동차 공기 정화기, 건물 공조 시스템의 에어필터, 공장 클린룸 공기 적화기뿐 아니라 발전 설비, 소각 설비 등에 적용돼 오염 물질을 효과적으로 절감할 수 있다.

14. 석면함유 폐기물의 무해화 및 이산화탄소 고정화 기술

•지원사업 : 일반연구자 지원사업/기초연구성과 활용 지원사업(전남대학교)

석면 함유물질을 열처리하고, 이렇게 열처리된 석면 함유물질을 매개체 용액에 넣고 이산화탄소를 주입해 무해화하는 기술이다.

1500℃의 기존 방식에 비해 700∼800℃로 에너지 소모량을 절감할 수 있고, 이산화탄소의 고정 및 부산물(탄산칼슘)의 재활용이 가능하다.

이처럼 석면에 의한 환경오염 문제를 해결할 수 있고, 부산물에 의한 2차 환경오염이 없으며, 이산화탄소를 고정할 수 있어 폐석면 처리 시장 및 CCS 시장에서 다양하게 적용될 것으로 기대된다.

15. 뇌정위 수술을 위한 전극 삽입 장치

•지원사업 : 글로벌프런티어사업/기초연구성과 활용 지원사업(한국과학기술연구원)

뇌손상을 최소화해 전극을 삽입할 수 있는 장치로, 하나의 신경핵에 다수의 전극 삽입 및 위험 삽입 지역을 피할 수 있는 전극 삽입 방향 조절 기능으로 뇌 연구를 위한 새로운 수술이 가능해질 것으로 기대된다.

기존 대비 수술 시간을 30분에서 5분까지 단축할 수 있으며, 수술 정확도는 30%에서 80%까지 향상시킬 수 있다.

CT·MRIdhk 결합하면, Deep Brain Stimulation(파킨슨병, 간질, 근긴장이상증, 우울증, 나치성두통, 만성불인통 등) 치료에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

16. 웰빙형 정보기기 내장 소프트웨어 플랫폼

•지원사업 : 산업융합 원천기술 개발-차세대 플랫폼 개발사업(경북대학교)

차세대 SW 플랫폼을 기반으로 정보 기기들 간의 무설정 자율 협업을 실현하고, 미래형 IT 기기들에 내장될 필수 요소 기술을 개발하는 등 SW 플랫폼 경쟁에 선제적 대응을 할 수 있다.

SoSp(Self-organizing Software-platform)는 웰빙형 정보기기들 간 자율군집 기능을 실현하기 위한 소프트웨어 플랫폼으로, 위치와 주변 동료 인지가 가능하고, 주변 동료 기기와 직접 통신이 가능해 군집 행동 및 협업을 수행할 수 있다. 또한 물리 환경을 통한 간접 통신이 가능하고, 서비스 장소와 시간 일치 시 발생하는 기회 기반 서비스를 실현한다.

Sosp 기반 자율군집 서비스로는 실내 위치 기반 서비스(Indoor LBS), PAAR Watch, SLiM Hub, SoSp 인프라 기반 개인 행동 보조, 확인 및 자동 기록 서비스 등이 있다.

정리 이솔이  기자(npnted@hellot.net)