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KERI, '미래 유망 전기융합기술 11선' 발표
KERI, '미래 유망 전기융합기술 11선' 발표
  • 이정환 기자 leejh91@doctorsnews.co.kr
  • 승인 2011.03.30 14:10
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'마그네틱 약물전달 시스템' 등 환경·에너지·의료분야 포함

2차 오염이 없는 초전도 방식을 이용한 환경 처리기술, 대기 오염이 없는 친환경 수송기술, 고해상의 초정밀 의료진단기기, 초고압·대전류 기술을 적용한 초고속 공격용 및 방어용 무기, 현명한 전력소비를 가능케 하는 전력 정보 실시간 교환기술.

친환경화·고자장화·고전계화·지능화·초정밀화·초소형화로 진화하는 전기기술을 기존 산업에 '융합'시키면 어떤 새로운 부가가치가 창출될까?

전기분야 정부출연연구기관인 한국전기연구원(KERI)은 4월 과학의 달을 맞아 기존의 전통적인 산업과 전기기술의 상승적인 결합을 통해 기존 산업에 비해 부가가치가 높고 신산업 창출의 기회를 제공할 것으로 예측되는 기술들을 대상으로 기술성(파급성·실현가능성) 시장성(시장규모·시장 성장성), 공공성(사회편익성·국가전략성), 기술공급성(기술경쟁 정도·기술선점 가능성) 등을 바탕으로 한 '미래 유망 전기융합기술 11선'을 선정 발표했다.

KERI 연구팀이 제시한 미래 유망 전기융합기술 11선은 △초고자장 수처리 △소형 핵전지 △도시형 풍력발전 △전기차 무선충전시스템 △초전도 전기추진 선박 △마그네틱 약물전달시스템 △테라헤르츠파 진단 장치 △비살상 전자파 무기 △전자기 발사장치 △소비자 전력정보시스템 △지능형 에너지 섬유 등이다.

한국전기연구원 미래전략실 연구팀은 우선 전기융합기술이 구현할 수 있는 미래사회로서 우리나라와 일본 등이 발표한 유망 기술군을 분석한 184개 기술을 1차 모집단으로 삼아 이후 선별된 기술간 수준을 조정하는 단계를 거쳤으며, 분야별 전문가의 표적집단면접법(FGI)을 이용해 72개의 최종 대표 전기융합 기술 선정했다. 이 중 의료 전기융합기술을 이용한 건강한 미래사회가 포함됐다.

이홍식 미래전략실장은 "전통적인 전기산업은 전기에너지를 생산해 수요자에게 공급하는데 소요되는 기기, 즉 전기기기산업에 한정됐지만, 향후 전기기술은 친환경화·고자장화·고전계화·지능화·초소형화·초정밀화 등의 기술 트랜드 변화에 따라 그 응용범위가 전 산업 분야에 걸쳐 광범위 하게 확대 적용될 것"이라고 전망했다.

또 "전기 분야 정부출연연구기관으로서 향후 국가 과학기술 미래 비전 실현과 국가경쟁력 강화를 위해 국가주도적으로 추진해야 할 전기기술 연구분야의 방향성을 제시했다는데 그 의미가 있다"고 설명했다.

KERI는 이번에 도출된 유망기술을 관련 연구기관의 중장기 발전계획 및 미래비전 수립에 활용하는 한편, 정부 주도형 R&D 정책수립과 업계 발전방향 수립 등에 적극 제안하는 등 관련 국가경쟁력 강화를 위한 기술개발 방향성 정립에 기여할 방침이다.

□ 미래유망 융합 전기기술 11선 중 의료관련 분야
▶소형 핵전지 기술
방사성 동위원소에서 방출되는 방사선의 에너지로 전기를 생산하는 기술이다. 동위원소에서 방출되는 방사선 에너지를 사용한다는 점에서는 동일하지만, 전기로 바꾸는 방법에 따라 열전형·태양전지형 등으로 나눌 수 있다.

산출되는 전기는 저전력이지만 수명이 수십년 정도 되므로, 전원 공급이나 배터리 교체가 곤란한 고립지의 센서나 인공 장기의 구동 등에 이용할 수 있다.

열전형 핵전지는 미국 나사(NASA)에서 개발하여 우주선에 사용되고 있다. 특히 태양에서 멀리 가는 보이저류의 우주선의 경우, 처음의 주전원은 태양전지이지만 태양에서 멀어질수록 태양광 발전이 어려워지기 때문에 핵전지를 탑재한다. 태양전지형의 경우 미국의 몇몇 회사를 중심으로 상용화하기 위한 연구 개발을 하고 있다.

향후 인공 심장용 전원으로 핵전지를 사용하게 되면 전지 교체를 위해 몇 년에 한 번씩 재수술을 할 필요가 없어지며 지중 케이블, 해저 케이블, 배관 등에 부착되는 센서를 위해 별도의 전원선을 설치하지 않아도 된다.

▶자기유도 약물전달시스템(Magnetic Drug Delivery System)
자성입자에 생체적 합성 고분자 혹은 금속을 입히고 입자 표면에 비경구 약물을 처리해(흡착시켜) 사용하는 것으로 자기장을 이용해 약물이 흡착된 입자를 원하는 조직이나 병변으로 전달되도록 유도하는 시스템이다. 약물의 불필요한 분포를 억제해 부작용을 최소화할 수 있어 약물전달시스템의 궁극적 목표에 적합한 기술이다.

뛰어난 표적지향성을 지니고 있으며, 약물의 불필요한 분포를 억제하기 때문에 항암제와 같이 인체의 다른 부위에 대한 부작용이 심한 경우, 부작용을 줄일 수 있다. 아울러 약물전달용은 물론 자성물질의 디자인에 따라 MRI 조영제로도 활용이 가능하며, 약물의 방출량을 조절해 주는 약물전달 마이크로칩과 더불어 새로운 DDS 방향을 제시하는 기술이다.

현재 국내에선 KIST와 KAIST가 약물용 나노입자 연구 중이며, 연세대는 '표적지향적 자성나노 약물전달캡슐'연구를 통해 기존의 1/15의 용량만 투여해서 동일효과를 얻은 바 있다. 해외에선 미국 MIT가 자기장을 이용한 약물전달 연구함과 동시에 전자기펄스에 의한 표적치료까지 연구하는 등 독일·일본 등에서 활발히 연구중이다.

DDS는 현재 연간 5000억달러가 넘는 큰 시장으로 자기유도 DDS는 자기장(magnetic field)을 정교하게 설계해야 하는 문제 때문에 전기기술에 대한 의존도가 크다. R&D영역에서 여러 가지 방식이 경쟁하고 있으나, 자기유도 DDS는 다른 어떠한 방식보다도 약물을 표적부위에 가장 정확히 전달할 수 있는 생체친화적 방식이다.

▶T-Ray 진단 기술(테라헤르츠파 진단)
테라헤르츠파는 전파와 광파의 중간 대역에 위치하는 미개척 주파수 대역으로서, 전파의 투과성과 광파의 직진성을 모두 갖고 있어 혁신적인 영상 구현이 가능하다. 또 파장이 마이크로미터(um) 대역이어서 고해상도 영상 구현이 가능한 동시에 엑스레이(X-Ray) 에너지의 백만분의 일 수준으로 생체 친화형 고해상도 영상 구현이 가능하다.

T-Ray 진단은 생체물질에 대한 새로운 정보 확보가 가능하며 저선량·고해상으로 100년 역사의 엑스레이를 보완할 수 있는 기술이다. 엑스레이의 100만분의 1 수준이라서 영상촬영시 피폭량 최소화하고 생체조직 내에서의 산란이 적어 고해상 가능하다.

국내에서는 한국전기연구원이 가장 활발하게 연구를 하고 있으며, 포항공대 및 ETRI도 연구중이나 의료분야 적용은 아직 탐색중인 상황이다. 일본의 경우 국가중점미래기술, 미국의 경우 MIT 미래유망기술로 선정돼 기초연구가 계속되고 있으나 의료영상 부분은 역시 아직 기초단계이다.

의료영상진단에 있어 저선량 영상기기에 대한 시장의 기대는 크다. 고해상 의료영상에 필수적인 요소는 고에너지 발생원인데 이는 고전계 고자장을 만들어 내는 첨단 전기기술의 기반이 있어야 가능하다.

테라헤르츠파 발생을 위해서는 고에너지 전기기술이 사용되지만 영상용으로 발생된 테라헤르츠파는 선량이 엑스레이의 100만분의 1 수준이어서 암진단 등에 많이 활용될 것으로 기대된다.

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