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과학기술정보통신부와 국가과학기술연구회(NST)가 정부출연연구기관(출연연)의 대형 융합연구를 위해 글로벌 TOP 전략연구단 사업을 추진하고 있다. 이 사업에는 2024년에 5개, 2025년에 10개가 최종 선정되었다. 이 중에서 일부 사업단을 소개하면 아래와 같다.
1. SMR 가상원자로 플랫폼 개발사업단
한국원자력연구원(KAERI)이 총괄하며 한국전자통신연구원(ETRI)과 한국과학기술정보연구원(KISTI)이 공동 참여한다. 핵심 기술은 슈퍼컴퓨팅을 활용해 실증실험을 대체하는 고정확도 해석기술, GPU·슈퍼컴퓨팅 응용기술, 실시간 시뮬레이터 기반 AI 자율운전 모델, 사용자 중심 통합 플랫폼 기술로 구성된다. 이들 기술들을 결합해 실물 소형모듈원자로(SMR)의 구축 전 단계에서 설계·인허가·운전을 가상 환경에서 미리 검증하는 가상원자로(V-SMR) 플랫폼을 구축함으로써 SMR의 실증·설계·운영 비용을 절감하고, 운전원의 조작 오류가 발생하지 않는 SMR 운영체계 구현을 목표로 하고 있다. 2024년 1차년도 사업시에는 기계공학, 항공우주공학, 컴퓨터공학, 전자통신공학 및 원자력기술을 융합하는 기반 환경을 구축했으며, 2029년 상반기에는 웹 기반 클라우드컴퓨팅 형태의 V-SMR 시제품을 공개할 계획이다.
2. 초거대 계산 반도체 전략연구단
한국과학기술연구원(KIST)이 총괄기관을 맡고 ETRI, 한국표준과학연구원, 한국재료연구원, 한국기초과학지원연구원 등 5개 출연연이 함께 참여하고 있다. 초거대 인공지능 등 향후 폭증할 대규모 연산 수요를 감당할 차세대 컴퓨팅 반도체의 원천기술 확보를 목표로 하고 있다. 차세대 컴퓨팅 반도체는 상온에서 동작하는 확률비트(p-bit) 기반 '랜덤연산 반도체(RPU)'로서 GPU 대비 전력은 1000분의 1, 조합최적화 연산은 이론상 최고 속도를 구현하는 것을 목표로 한다. 초거대 계산 반도체 전략연구단은 2024~2029년(800억 원) 중 1단계에서 목표였던 256비트를 넘어 2,000비트급 어레이 검증에 성공했다.
3. 우주항공반도체 전략연구단
한국전자통신연구원(ETRI)이 총괄하고 한국항공우주연구원과 센소허브, 넷솔, 칩스케이 등 국내 반도체 기업이 참여하여 극저온·고진동 고방사선의 우주 환경에서도 정상 작동하는 반도체를 연구개발한다. 개발 제품은 차세대 SoC(시스템온칩), 질화갈륨(GaN) 전력반도체, DC-DC 컨버터, GaN 마이크로파집적회로(MMIC), 광통신용 광반도체, CMOS 이미지센서(CIS), 자기저항메모리(M램) 등 위성·발사체용 반도체 및 모듈로서, 개발과 동시에 우주환경 인증까지 완료하는 것을 최종 목표로 하고 있다. 연구단은 2030년경에는 해외 위성·우주기관에 실제 공급 가능한 수준의 기술경쟁력 확보를 지향하고 있다.
4. 극한환경 혁신형 핵융합 디버터 전략연구단
한국핵융합에너지연구원(KFE)이 주관하고, 한국재료연구원, 한국원자력연구원, 포스텍 등이 참여하고 있다. 핵융합 디버터는 핵융합로에서 플라즈마가 만들어내는 열과 입자, 그리고 핵융합 반응의 잔재물 등의 불순물을 받아내 배출하는 장치로서, 도넛 모양의 진공 용기 바닥부에 위치한다. 핵융합 디버터가 감당해야 하는 열부하는 10~20MW/㎡ 수준으로서, 이는 매우 극한적인 조건이라 텅스텐 등의 고융점 소재와 정밀한 냉각 채널 설계, 그리고 높은 수준의 조립 정밀도가 요구된다. 연구단은 초고온 플라즈마가 만들어내는 극한 열부하를 견디는 핵융합 디버터의 소재, 구조 및 냉각기술을 개발하고, 세계 최고 수준의 디버터 성능평가 인프라를 국내에 구축하여 국내 디버터 산업 생태계 자체를 창출하는 것을 목표로 한다.
5. 초고감도 정밀 암 유전자 분석 연구단
한국재료연구원(KIMS)의 바이오·헬스재료연구본부가 주관을 맡고 있으며, 금속 나노구조 기반 마이크로어레이에 플라즈모닉 신호증폭 기술과 선택적 유전자 증폭 기술을 결합해, 미세한 광신호를 증폭함으로써 혈액·소변 같은 액체 생검 검체에서 극미량의 순환종양DNA(ctDNA)와 암 유전자 변이를 초고감도로 검출하는 플랫폼을 개발하고 있다. 연구단은 이미 초기(0~1기) 대장암 환자의 혈액과 소변에서 KRAS 유전자 변이를 검출해 암 조직 검사 결과와 90% 이상의 일치도를 확인했으며, 이 성과를 폐암·위암·혈액암 등 다른 암종으로 확대 적용해 혈액 한 방울로 조기 진단이 가능한 스크리닝 기술을 고도화하는 것을 목표로 한다.
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