대한민국 미래 먹거리인 나노 기술 발전을 위해 정부가 차세대 '국가나노기술지도' 계획을 확정했다. 정부는 이번 지도 계획을 토대로 △초거대 AI 반도체 △양자컴퓨터 △신재생에너지 △식량안보 등에서 기술 우위를 확보할 것으로 기대하고 있다.

과학기술정보통신부는 26일 국가과학기술자문회의 운영위원회를 개최하고 제4기 국가나노기술지도를 포함한 다섯 가지 미래 연구개발 계획을 심의·의결했다. 국가나노기술지도는 한국의 나노기술 지속 발전을 위해 정부가 관련 법령에 따라 5년마다 수립하고 있는 중장기 계획이다.

지난 20년간 투자로 한국의 나노기술은 전 세계 4위 수준으로, 1위 미국 대비 85.7%에 달한다는 평가를 받고 있다. 특히 정부는 2001년부터 2022년까지 나노분야 연구개발에 총 10조2000억원을 투자했는데, 2022년 투자액은 1조2477억원으로 정부 연구개발 예산의 4.2%에 달한다. 이렇게 개발한 나노기술이 민간에 도입된 사례로는 △QLED TV(퀀텀닷) △CNT 도전재(전기차 소재) △나노섬유(미세먼지필터) △나노진단입자(진단 모니터링) △나노노광공정(5nm 극자외선) 등을 꼽을 수 있다.

이미 미국·유럽연합(EU) 등 나노 선진국은 관련 기술 확보를 위해 국가 차원에서 막대한 투자를 하고 있다. 미국은 2001년부터 2023년까지 나노 기술에 총 407억 달러(약 53조원)를 투자했고 지난 2021년 6차 국가나노기술개발전략을 발표하며 관련 투자를 확대하고 있다. EU도 호라이즌 유럽 프로젝트를 통해 나노기술을 EU 사회·경제 발전을 위한 6대 성장동력 중 하나로 선정하고 지원하고 있다.

과기정통부는 미국·유럽 등 나노 선진국의 지원과 연구개발 정책을 분석해 △나노정보전자 △나노에너지 △나노환경 △나노바이오 △나노기반 등 5개 기술 분과에서 9개 '도전적 질문(Big Questions)'을 정의하고, 문제해결 중심의 나노 혁신 방안을 논의했다.

9개 도전적 질문은 △초거대 인공지능(AI) 반도체 구현 △초현실 소통을 위한 메타버스 △난제 해결을 위한 양자컴퓨터 △탈탄소 실현과 신재생에너지 △지속가능한 사회를 위한 환경오염 해결 △식량안보를 위한 스마트 농업 △건강한 삶을 위한 디지털 헬스케어 △삶의 공간 확장을 위한 우주 개척 △신뢰할 수 있는 안전한 삶 등으로 구성되어 있다.

일례로 정부는 챗GPT 등 초거대 AI 등장으로 엔비디아 GPU(그래픽처리장치) 수요가 폭증하는 상황에서 GPU의 과다한 에너지 소모를 줄일 방안으로 나노소재를 활용한 연산-기억 동시 수행을 해법으로 제시했다. 이를 통해 처리장치(CPU, GPU)와 저장장치(메모리, 디램) 등이 분리된 폰노이만 구조의 한계를 극복한 차세대 AI 반도체 개발에 나선다.

정부는 나노소재를 활용해 절대영도에 가까운 극초저온에서만 구현할 수 있는 양자컴퓨터의 오류를 해소할 방안도 찾을 방침이다. 신재생에너지 기술의 낮은 에너지 효율과 높은 발전 비용으로 인한 제한적인 보급 문제도 나노소재 전극 설계로 충전 속도와 에너지 밀도를 향상함으로써 해결할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이창윤 과기정통부 연구개발정책실장은 "정부는 나노팹인프라를 활용한 주요 나노기술분야 기술혁신 향상, 나노 인력양성, 나노기술촉진 관련 법·제도 정비 등을 통해 한국의 나노기술 경쟁력 향상에 총력을 기울일 것"이라며 "정부는 기술지도의 활용성과 전략성 강화를 위해 도출된 나노기술주제를 나노분야 국가 연구개발 예산·사업 기획에 활용할 계획"이라고 밝혔다.