우리얘기

□ 한국천문연구원 임형철 박사팀은 레이저를 이용해 인공위성 등 우주물체의 위치를 정밀하게 잡아내는 ‘우주측지용 레이저 위성추적시스템(SLR)’을 최근 개발했습니다.

SLR은 레이저를 단계적으로 증폭시켜 우주까지 도달할 수 있는 고에너지 레이저를 쏘아보내 인공위성의 정확한 위치를 추적하는 시스템입니다.

천문연구원은 지난 2008년 SLR 연구에 착수, 최근 이동형 SLR을 완성했고, 오는 2014년까지는 더욱 고출력의 고정형 SLR을 개발할 예정입니다.
 
이 기술의 핵심은 고에너지 레이저를 우주로 쏴 인공위성에 맞고 돌아온 시간과 각도를 계산해 거리와 위치를 정확히 측정하는 것으로, 레이저를 우주까지 보내기 위해서는 상당한 고출력이 필요합니다.

또 출력을 더욱 증강시킬 경우 인공위성에 탑재된 각종 센서를 파괴하거나, 아예 위성 자체를 무력화시키는 것도 이론적으로 가능합니다.

SLR은 1962년 미국에서 처음 개발된 이래 극소수의 우주강국들이 전세계에서 50여 개 시스템을 운영 중입니다.

이 기술은 인공위성은 물론 탄도미사일 추적 등 우주 무기체계 기술과 연관돼 선진국들이 기술이전을 꺼리고 있습니다.

특히 미국과 러시아, 중국 등은 위성 공격용 SLR을 이미 실전배치한 것으로 알려졌지만, 우주공간을 평화적으로 활용해야 한다는 UN 규정에 따라 이를 비공식적으로 운용하고 있습니다.

□ 최근 중국이 레이저를 항공기 조종사나 전차 포수에게 직접 지향해 실명시켜버리는 무기를 장착했다는 소문이 파다합니다.
 
지금까지 거리측정기 등으로 전차나 항공기에 장착된 레이저를 직접 살상용으로 사용하기 시작한 것입니다.

이번에 천문연구원이 개발한 SLR이 아직 인공위성을 향한 직접 테스트를 하지 못하고 있는 것도 이 때문입니다.

만약 상공에 비행기가 있을 경우 조종사에게 상해를 가할 수 있다는 우려에 따른 것입니다.

실제 이번에 개발한 이동형 SLR의 레이저 세기는 손바닥으로 가릴 경우 뼈까지 녹는다고 합니다.

천문연구원은 현재 이 부분을 관할하는 국토해양부의 허가를 기다리고 있는 상태인데, 이르면 다음 주 중 테스트를 할 예정이라고 합니다.

이번 이동형 SLR 테스트는 반사경이 부착된 인공위성에만 적용된다고 합니다.

그러나 2014년 개발될 고정형 SLR은 레이저 세기가 더욱 세져서 반사경이 없는 인공위성이나 우주 물체까지 탐지할 수 있습니다.

한국천문연구원에 설치된 SLR을 지상 테스트 하는 모습

□ 이런 레이저 시스템이 완성되면 이를 정교하게 컨트롤할수 있는 마운트가 필요합니다.

아주 미세한 각도 차이라도 수 만~수십 만 ㎞ 거리에 있는 위성을 정확히 맞추는 데는 치명적이기 때문입니다.

그래서 이 같은 추적장치를 추적마운트(Tracking Mount)라고 하는데, 우주 감시기기를 지지하면서 인공위성과 같은 우주물체나 별을 정확히 지향하고 추적하는 초정밀 기계시스템입니다.

□ 한국기계연구원 로봇메카트로닉스연구실 손영수 박사팀이 한국천문연구원의 '우주측지용 레이저 위성추적시스템(SLR) 개발 사업'의 일환에 따라 제작된 레이저 송수신 광학망원경을 초당 10도의 빠른 속도로 움직이면서 300~25,000㎞ 상공의 인공위성을 1 각초(1/3600도) 이내의 정밀도로 추적할 수 있는 초정밀ㆍ고속 마운트 제어기술을 개발했습니다. 
 
특히 이번에 개발된 기술은 기존의 기어방식이 아닌 비접촉 직접 구동(Direct Drive) 메카니즘 설계기술이 적용돼 인공위성을 정밀하게 지향하고 추적할 수 있습니다.

천체망원경으로 천구상의 별을 추적하기 위해서는 정밀 마운트가 필요합니다.

그런데 인공위성은 별보다 수백 배 빠르게 움직입니다.

그러나 이와 관련된 레이저 인공위성 추적시스템 기술은 인공위성이나 탄도 미사일의 레이저 요격과 같은 국방무기체계 기술과 연관돼 우주기술 선진국들이 기술이전을 꺼려왔습니다.

이번에 국내 순수 기술로 독자 개발한 기술은 우주기술 강국인 미국ㆍ일본 등이 보유하고 있는 레이저 위성추적시스템의 추적마운트 지향 정밀도 보다도 오히려  1~2 각초 앞선 세계 최고 수준입니다.

<레이저 위성추적 개요 및 시스템 구성>

BT, IT, NT의 융합이 가속화되고 있습니다.

이 가운데 환경 감시용 바이오 센서 제품의 시장 성장률이 높을 뿐만 아니라 진입 장벽도 비교적 낮은 것으로 분석됐습니다.

바이오 센서는 생체감지 물질이 특정 물질과 선택적으로 반응 결합하는 성질을 이용해 분석 물질의 존재 여부를 신호 변환기로 확인할 수 있는 장치 및 소자입니다.

한국기계연구원 곽기호 연구원은 '바이오 센서 글로벌 시장 동향분석'을 통해 바이오 센서의 글로벌 기술 및 시장 트렌드, 세계 시장 구조 및 규모, 분야별 시장 동향 등을 분석했습니다.
 
보고서에 따르면 바이오 센서는 분석 물질에 대한 선택적 반응(Selectivity), 극미량도 측정할 수 있는 측정 한계(Detection Limit), 검출 기능의 재현성(Reproducibility), 측정에 소요되는 반응 시간(Response Time), 생채감지 물질의 수명(Life Time Limits) 확보 등이 핵심 성공 요인으로 고려되고 있습니다.

바이오 센서의 활용 분야로는 크게 의료(POC, Home Diagnostic), 산업 공정(Process), 환경 모니터링, 군사, 연구(실험) 등으로 구분할 수 있으며, 시장 규모는 2009년 말 현재 약 67.3억 달러로 추정되는 가운데 2016년까지 연평균 11.5%의 높은 성장(144.2억 달러)이 예상되고 있습니다.
 
이중 혈당 센서, 심장 관련 질환 바이오 마커 등 의료(POC, Home Diagnostic) 분야의 시장 규모가 70%에 육박하고 있고, 향후 환경 감시용 바이오 센서 시장도 높은 성장세를 보일 것으로 예상됩니다.

삶의 질 향상, 환경 규제 강화, 친환경 녹색 성장 트렌드에 따라 환경 물질의 검출을 신속하고 효율적으로 수행해야 할 필요성이 커지면서 환경 감시용 바이오 센서 시장은 2016년까지 연평균 12% 성장하며 시장 규모가 20억 달러를 돌파할 것으로 예상됩니다.

그러나 아직까지 기존 대기업이나 지배적인 제품(Dominant Design)이 자리 잡지 못한 상태로 우리나라와 같이 바이오 센서 후발 주자가 진입하기에 비교적 용이한 것으로 파악됩니다.

실제로 2009년 현재 환경 감시용 바이오 센서 시장의 1위 기업(Strategic Diagnostics, 미국) 점유율은 16%에 불과해 신생 기업의 진입이 활발한 것으로 보고되고 있습니다.

이 보고서는 한국기계연구원이 자체 발간하는 월간 정책분석지 「기계기술정책」 10월호에 소개됐습니다.

<원문보기 클릭>

바이오 센서 글로벌 시장 동향 분석 - 보고 .pdf

<전문>

친애하는 임직원 여러분!

다사다난했던 경신년을 보내고, 2011년, 신묘년(辛卯年) 새 해가 시작됐습니다.

먼저 지난 한 해 동안 연구원과 국가 과학기술 발전을 위해 헌신적으로 노력하신 임직원 여러분께 진심으로 감사드립니다.

지난해를 돌이켜보면, 우리나라는 G20 정상회의 개최 및 의장국으로서 IMF 개혁 등의 문제해결을 주도해 Korea Initiative를 발전시켰고, 중국 광저우 아시안 게임에서 당초 예상목표보다 훨씬 많은 메달을 확보해 일본을 제치고 종합 2위를 지키는 등 대한민국 국민으로서 자부심을 느낄 수 있는 기분 좋은 뉴스가 많았습니다.

그런가하면 제2차 나로호 발사 실패, 천안함 폭침 등과 같이 어두운 소식을 접하고 안타까워하기도 했습니다.
여러분께서도 잘 아시다시피 우리 연구원은 자기부상열차기술이 한국공학한림원에서 주관하는 '대한민국 100대 기술'에 선정되고, 두 분의 연구원이 교육과학기술부의 '국가연구개발사업 우수성과 100선'에 선정되는 쾌거를 이루는 등 많은 연구성과를 도출했습니다.

특허등록, SCI 논문게재 및 기술료 수입 증가로 양적 성과는 물론 질적 성과를 모두 얻은 한 해였습니다.

또, 영년직 연구원과 스타연구실을 처음으로 선정해 연구역량 강화의 기반을 더욱 튼튼히 했고, KIMM-패밀리 기업으로 유망한 중소기업 26곳을 선정해 동반성장을 뒷받침 하는가 하면 정부출연연구기관으로서 사회적 책임을 다하기 위해 많은 분들이 노고를 아끼지 않았습니다.
천안함 폭침 사건 발생 후 민군 합동조사단에의 주도적 참여, 첨단 레이저 용접 기술을 활용한 3대 국새 복원, 나로호 1차 추락 원인 규명과 K1 전차 변속기 문제 해결 등이 대표적인 예입니다.

이 모든 성과는 임직원 여러분이 평소 피와 땀으로 일궈 놓은 빛나는 연구 성과가 있었기에  가능한 일이었습니다.

이 자리를 빌어 여러분께 다시 한 번 감사의 말씀을 드립니다.

임직원 여러분!

2011년은 생각하기에 따라서 단순한 한 해가 될 수도 있지만 '새로운 10년'을 시작한다는 점에서
의미 있는 해라고 생각합니다.

정부에서는 세계 경제의 3대 리스크라고 불리는 성장둔화, 유럽 금융위기, 환율갈등을 타파하고 활기찬 경제의 정착, 무역 1조 달러 시대를 열고자 하는 청사진을 제시하고 있습니다.

한정된 국가 예산규모에도 불구하고 R&D예산을 14조 9천억 원으로 늘려 우리에게 새로운 미션을 부여하는 한편,

건전성 제고와 공공기관 선진화를 동시에 요구하고 있습니다.

우리 연구원은 정부출연연구기관으로서 국가 경제 활성화를 위해 무엇을 할 것인가를 고민해야 합니다.

고도의 기술력에 상상력을 더 해 번득이는 경쟁력으로 맞서지 않으면 변화와 응전의 시대에서
낙오될 수밖에 없습니다.

저는 이 뜻 깊은 2011년을 맞이하여 여러분과 함께할 몇 가지를 특히 강조하고자 합니다.

첫째, 국가과학기술위원회의 새로운 출범에 맞춰 진행될 출연기관의 선진화에 적극 동참하고 대응하겠습니다.

지난해 말, 국가과학기술위원회를 상설 행정위원회로 개편하고 기능과 위상을 강화하도록 과학기술기본법이 개정되었습니다.

올 4월 새로운 국가과학기술위원회 출범을 앞두고 앞으로 예산 배분 조정권, 출연기관의 이관 등과 아울러 성과연봉제 도입, 방만 경영사례 개선 등과 같은 기관 선진화를 위한 조치가 필요할 것으로 예상됩니다.

연구현장에 있는 직원 여러분의 목소리를 듣고 기관차원에서 대응하도록 하겠습니다.

좋은 결과를 위해서는 여러분의 협조가 필요합니다.

둘째, 정부에서 목표로 하는  대한민국 무역 1조 달러 경제시대의 개막을 위해 우리 연구원의 역량을 동원하여
어려운 중소기업 지원에 주력하겠습니다.

우리 연구원은 이미 튼튼한 기술력을 바탕으로 Family 기업 26곳을 선정 지원하고 있습니다.

올 해에는 종전의 기업기술지원센터를 중소기업 지원에 특화할 수 있도록 개선하고, 산업계 연계형 사업예산도
가용재원을 활용해 대폭 증액하겠습니다.

직원 여러분께서도 원천기술의 확보와 중소기업에의 기술이전, 연구교류회, 기술교류회, 현장방문 등을 통해
산업계와의 소통을 강화하여 기업의 경쟁력을 키울 수 있도록 노력해 주시기 바랍니다.

셋째, 대표브랜드 및 글로벌 R&D 정착을 위해  노력하겠습니다.

2011년 정부출연금 예산 중  기관운영비와 주요사업비의 80% 수준을 2대 대표브랜드 육성에 집중 투자해
산업원천기술을 개발, 기업에 이전하는 등 가시적인 성과를 창출할 수 있도록 지원하겠습니다.

또 대학 및 국제협력 분야에서는 단순한 MOU 체결을 넘어 실질적인 협력연구를 진행해 실질적인 성과를 확보하도록 하는 개방형 연구체계를 정착시키도록 하겠습니다.

넷째, 성과중심의 경영시스템을 비롯해 제가 부임시에 제시한 경영목표의 차질 없는 달성을 위해 상시 점검하겠습니다.

우리 연구원은 우수인력 발굴 및 확보, 영년직 연구원 선임, 스타연구실 선정, 질적 측면을 강조한 KPI (Key Performance Indicator) 기반의 평가제도 개선 등 이미 많은 제도를 도입해 시행하고 있습니다.

이러한 제도들은 합리적으로, 경쟁원리에 타당하게 계속 발전시키겠습니다.

아직 약간 미진한 부분이 있다면 경영분석을 통해 보완하고 지속가능한 제도로 자리매김 시키겠습니다.

마지막으로 올 해는 우리 연구원이 서른다섯 살이 되는 해입니다.

우리 나이에 걸맞는 스스로의 조직문화를 형성해 가야 할 시점입니다.

3C(Clean, Confidence, Collaboration)에 걸맞는 윤리경영, 상상력을 바탕으로 한 도전정신과 창의력을 가진 조직으로 변모해야 합니다.

또한 잘못된 관행의 연공서열은 과감하게 탈피하고, 모두 손잡고 화합할 수 있는 조직을 만들어야 합니다.

그래야만 개개인의 다양한 아이디어가 제도화되고 궁극적으로 조직의 발전을 가져오는 선순환이 이어집니다.

임직원 여러분!

제가 말씀드린 여러가지 사항은 여러분의 협조와 참여 없이는 불가능합니다.

변화의 시대, 시대를 이끄는 주인공의 입장에서 우리 연구원의 정책방향에 적극 동참해주시길 부탁드립니다.

저도 낮은 자세로 여러분과 소통하기 위해 부단히 노력하겠습니다.

의미 있는 2011년, 우리 함께 장엄한 첫걸음을 내디딥시다.

새해를 맞아 여러분과 여러분의 가정에 건강과 행운이 함께 하시기를 기원합니다.
 
감사합니다. 

2011년 1월 3일
한국기계연구원장 이 상 천

한국기계연구원(KIMM, 이하 기계연)은 정부출연연구소 가운데 최초로 나노공정장비연구실 등 4개 연구실을 ‘스타연구실’로 선정했습니다.

스타연구실은 세계적인 수준의 연구소(World Class Institute, WCI)로 발돋움하기 위해 우수한 성과를 창출하는 연구실을 선정하는 것으로, 연구실 단위의 성과급 개념을 도입해 자체 보유하고 있는 재원을 활용해 연구비로 지원해 주는 제도입니다.

이에 따라 이번에 최우수 스타연구실로 선정된 나노공정장비연구실에는 1억 5000만 원이 지급되고, 우수 스타연구실에 선정된 프린팅공정·자연모사 연구실과 신재생청정시스템연구실에는 각각 1억 1000만 원, ‘장려 스타연구실’로 선정된 자기부상연구실에는 8000만 원의 직접연구비가 지원됩니다.

또 스타연구실은 일반사업 선정 심의 때 가산점이 부여되고, 신규 인력 채용 때도 우선권을 갖게 됩니다.

각 연구실에는 ‘스타연구실’ 푯말도 부착해 자긍심을 갖고 연구할 수 있도록 했습니다. 

스타연구실은 1년 단위로 평가 선정됩니다.

한국기계연구원은 이번 평가에서 총 15개 연구실 가운데 연구원의 정체성과 중장기 발전전략에 부합하고, 세계적인 연구 성과를 창출할 수 있는 역량과 성장 가능성이 있는지 등을 지표화했습니다.

 이번 선정에는 내·외부 평가위원 5명이 참여해 각 연구실의 전략, 인력과 장비 등의 인프라, 학술대회 유치 등의 대외활동 실적, 리더십 등을 점수화해 50% 반영했고, 특허와 SCI 게재 실적 등의 연구역량, 기술료 수입 등의 연구 활용도, 국제 MOU 체결건수 등의 개방성 지표 등을 별도로 집계하고 표준화해 50%를 반영했습니다.

한국기계연구원 김동수 박사(선임연구본부장)와 이학주 박사(나노역학연구실 책임연구원)가  교육과학기술부와 한국과학기술기획평가원(KISTEP)이 주관하는 ‘국가연구개발사업 우수성과 100선’에 선정됐습니다.

올 해 우수성과 100선은 지난 2009년 국가연구개발사업 성과를 대상으로 총 16개 부·청에서 추천한 328건 가운데 선정위원회의 심층 평가를 거쳐 선정됐습니다.

  
‘기계·소재’ 분야에서는 총 17개의 우수성과가 선정됐습니다.
이 가운데 김동수 박사의 ‘나노박막 태양전지 생산용 롤(Roll) 프린팅 기술’과 이학주 박사의 ‘10㎚급 나노측정 원천기술’로 각각 우수성과에 꼽혔습니다.

곡물과 이물질을 분리하는 곡물 선별기에 쓰일 수 있는 에너지 절약형 압전식 공압 밸브가 국내 최초로 개발됐습니다.

이번에 개발된 기술은 향후 대형 에너지 플랜트 분야의 파이로트 라인에도 적용될 전망입니다. 

한국기계연구원 그린환경에너지기계연구본부의 윤소남 박사팀이 경원훼라이트공업㈜와 한국과학기술연구원 등과 공동으로 곡물 선별기의 공기분출기(이젝터)에 쓰이는 압전밸브를 개발한 것인데요.

색채 선별기 구조 및 작동도. 이번에 개발된 밸브는 곡물 선별기의 공기총(이젝터)으로 사용된다.

공기 이젝터에 의해 이물질이 제거되는 모습

개발된 압전밸브

새로 개발된 곡물 선별기용 압전밸브의 내구성을 실험 중인 기계연구원 윤소남 박사