2023-01-16
org.kosen.entty.User@54809713
코센2021(kosen2021)
분야
과학기술과 인문사회
발행기관
한국과학기술기획평가원(KISTEP)
발행일
2022-07-21
URL
□ 국립학술원(NASEM)은 미국 경제에 기초 화학 연구가 미치는 영향을 분석하고, 환경적 지속가능성을 중심으로 미래 연구 투자를 위한 주제 발굴 및 관련 연구의 강화 방안 제시*(’22.7.)
* The Importance of Chemical Research to the U.S. Economy
ㅇ 기초 화학은 에너지 솔루션, 농업 생산성 개선, 신소재 개발 등 다양한 부문에 활용되며 미국의 경제 성장과 인류의 복지 향상에 중요한 역할 담당
- 미국 내 화학 관련 산업의 비중은 국내총생산(GDP) 대비 약 25%를 차지하며 약 410만 개의 일자리와 연관
※ 화학 관련 특허는 2020년 약 5,550억 달러의 가치를 지닌 것으로 추정
- 화학 분야는 온실가스와 플라스틱 폐기물, 독성 물질 배출 등 환경에 악영향을 미치지만, 역설적으로 지속가능발전목표(SDGs) 달성을 위한 기술 제공 가능
ㅇ 본 보고서는 지속가능성을 중심으로 기초 화학 분야를 선도하기 위해 연구개발이 필요한 유망 분야로 ‘측정, 자동화, 계산, 촉매’를 선정하고 해당 부문의 잠재력 및 발전 과제 제시
(1) 측정(Measurement)
- 기초 화학 부문의 발전을 통해 분자 및 분자 간의 상호작용을 수량화하고 시각화하는 일을 보다 신속하고 정밀하게 수행 가능
- 초고해상도 형광현미경*과 초저온 전자현미경** 기술은 다른 유형의 소재와의 반응, 화학적 조성, 생물학적 분자 측정 가능
* super-resolved fluorescence microscopy
** cryo-electron microscopy
(2) 자동화(Automation)
- 고속 대량 기술(high-throughput) 은 다수의 화합물이나 화학 반응의 실험, 측정 및 분석을 가능하게 만들어 새로운 연구 방향 제시 및 연구 질문 탐색에 유용
- 자동화, 고속 대량 실험, 데이터 포집은 친환경적이고 지속가능한 조건을 최적화하거나 신약 개발 초기 단계에서 기대하는 반응 조건을 찾는 등의 활동에 기여
(3) 계산(Computation)
- 계산 화학은 화학, 물리학, 공학 내 모든 분야의 기초적이고 다학제적인 통합연구에 활용되고 있으며 현대 연산 구조의 발전에 핵심적인 역할 수행
- 화학과 화학공학은 계산의 지속성 향상에 중요한 역할을 수행하며, 발전된 컴퓨팅 계산 역량은 양자 컴퓨터를 활용한 시뮬레이션, 생물학 기반의 컴퓨터 구조 개발 등에 도움을 줄 것으로 기대
※ 머신러닝, 인공지능 기술 등을 적용한 컴퓨터의 계산 역량을 복잡한 화학적 모델 분석에 활용
(4) 촉매(Catalysis)
- 화합물 합성과 제조에 있어 에너지 집약적인 과정에 의존하지 않는 새로운 기법을 개발하기 위해 촉매 분야의 발전이 중요
※ 특히 광촉매(photocatalysis), 전기촉매(electrocatalysis), 생체촉매(biocatalysis) 등의 유망 분야와 합성 이론을 결합하여 실험하는 노력 요구
- 촉매 연구는 소규모에서 적합했던 촉매 환경이 대규모 제품 생산에는 실패하는 등의 규모 격차를 극복하기 위해, 개발 초기에 생애주기 분석을 통한 촉매 반응 및 공정 엔지니어링을 고려하는 것이 중요
ㅇ 미국의 화학 경제 육성 및 경쟁력 강화를 위해 미국의 기업과 정부는 다양한 정책 추진 필요
- 화학 부문 연구자 유치 및 인재 양성, 기초 화학 연구 프로젝트 발굴 및 예산 지원, 기업의 지속적인 R&D 투자, 관련 데이터 수집 등을 위한 미국 정부의 지원 정책 개발 및 추진 필요
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