[국가 과학기술 발달의 산실] 디지털 예측 플랫폼 기술 구축·활용해 국내 소부장 산업 발전 이끈다

중앙일보

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한국재료연구원(KIMS)

한국재료연구원은 디지털 예측 플랫폼 기술의 구축·활용, 목적형 소부장 전략을 기반으로 국가소재기술전략센터 역할을 한다. [사진 한국재료연구원]

한국재료연구원(이하 KIMS)은 소재 분야의 연구개발, 성과 확산, 시험평가, 기술 지원 등을 통해 국가 소재 연구개발의 구심점 역할을 수행하며 국가 소재산업 발전 및 국가·사회문제 해결에 기여하기 위해 설립된 과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관이다. ▶극한소재 ▶금속재료 ▶분말재료 ▶세라믹재료 ▶나노표면재료 ▶복합재료 연구를 비롯해 재료디지털플랫폼 연구와 재료안전평가 기술에 이르기까지 주요 소재 분야를 종합적으로 연구하는 국내 유일의 소재 전문 종합연구기관이다.

현재는 빅데이터·사물인터넷(IoT)·인공지능(AI)과 같은 초연결·초지능·스마트 시스템 등 무형의 기술이 주목받는 시대다. 재료 기술에서도 소재와 제품을 만들 때 다양하고 가혹한 조건에 적합한 현장 테스트 대신 디지털에 기반을 둔 데이터 활용을 통해 빠르고 정확하게 개발하고자 하는 노력이 이뤄지고 있다. KIMS는 재료의 10년 뒤, 제품의 수십 년 후 성능에 이르기까지 디지털 예측 플랫폼 기술로 파악해 보다 안전한 제품을 만들기 위해 노력하고 있다.

전 과정 자동화 실험실 구축·운영

다양한 분야에서 사용되고 있는 금속은 여러 소재를 혼합해 만든 합금이다. 따라서 소재의 조성과 제조공정에 따라 다른 물성을 나타내지만, 대부분 경험치에 의존해 현재도 합금이 낼 수 있는 극히 일부분의 물성만을 활용하고 있다.

이런 가운데 최근 주목받고 있는 인공지능의 활용이 신합금 소재 개발의 가속은 물론 소재산업 전반의 질적 도약에 기여할 것으로 기대를 모으고 있다. 하지만 금속재료 분야에서의 인공지능은 확보된 데이터가 부족해서 제대로 된 학습이 어려운 실정이다.

KIMS는 오토노머스 랩(Autonomous Lab.)을 통해 금속의 용해부터 압연, 시편 제조, 특성 평가에 이르는 전 과정을 자동화하는 실험실을 구축해 운영하고 있다. 이는 기존의 합금소재 생산부터 시험까지의 과정을 실험실 스케일로 축소해 소재 투입에서 시험 분석까지 인공지능에 의해 자동으로 수행하고, 실험 데이터를 바탕으로 최적의 시험설계 도출과 데이터의 효율적 축적을 돕는다.

KIMS는 주요 소재 분야를 연구하는 소재 전문 종합연구기관이다. 사진은 소재데이터 클러스터.

목적지향형 소부장 전략 추진

최근 수소차 등 수소에너지에 대한 관심이 높아지면서 이의 생산과 활용이 화두로 떠올랐다. 하지만 대부분 수소의 생산·이송·저장 시스템에 집중할 뿐 극저온 소재, 압력용기 및 초저온 밸브 등 다양한 소재·부품에 대한 관심은 상대적으로 부족한 게 현실이다.

소부장은 제조업 가치사슬의 출발점이자 제품의 부가가치를 결정하는 중요 요소다. 따라서 미래의 경쟁력은 소부장의 자립화 원천 연구에 달려 있다. 산업의 경쟁력 자체를 키우는 것도 중요하지만, 이의 국산화·자립화를 통해 만든 제품이 해외의 수요 기업과 연계해 판매 확대 및 시장 지배를 이루는 것도 중요하다. 일본이 소부장 강국으로 올라선 것은 스바루 망원경, 남극탐험대, 우주 개발과 같은, 남들이 눈길을 돌리지 않았던 ‘극한’의 키워드를 사전에 인지하고 노력과 지원을 아끼지 않은 결과다.

KIMS는 대표적인 소부장 연구기관으로 목적지향형 소부장 전략을 추진하고 있다. 진해 여좌지구에 조성 중인 첨단소재 실증연구단지가 대표적 사례다. KIMS는 첨단소재 실증연구단지를 통해 소재의 시험평가부터 품질인증까지 원스톱으로 가능한 기반을 조성하고 실증연구를 지원해 소재기술의 진정한 자립화를 목표로 한다.

KIMS는 디지털 예측 플랫폼 기술의 구축과 활용, 그리고 목적형 소부장 전략을 기반으로 국가 차원의 R&D싱크탱크 기능의 국가소재기술전략센터 역할을 하고자 한다. KIMS 이정환 원장은 “수소, 소형 모듈원자로, 풍력 등 다양한 연구 트렌드가 급부상하고 있지만, 지금은 무엇보다 이를 뒷받침하는 근본적인 것에 집중할 때”라며, “소재·부품이 중심이 되는 직접적 및 구체적 전략이 존재할 때 그 성과가 빛을 발하는 만큼, 우리 연구원이 이를 지원하도록 최선을 다할 것”이라고 말했다.

김승수 중앙일보M&P 기자 <kim.seungsoo@joongang.co.kr>