과학계에서는 나노 기술이 2 1 세기 경제 성장의 주요 엔진으로 널리 알려져 있으며, 그 역할은 20 세기 후반 마이크로전자 기술이 세계에 미치는 영향을 부족할 수 있다. 나노기술은 의료, 제조, 재료 및 정보통신업계에 혁명적인 변화를 가져올 것이다. 이에 따라 최근 몇 년 동안 나노 기술은 세계 각국, 특히 선진국에서 큰 사랑을 받아 갈수록 치열한 경쟁을 불러일으켰다.
우선 각국은 나노 기술 발전을 위한 전략과 계획을 내놓기 위해 경쟁하고 있다.
나노기술은 국가의 미래 경제, 사회 발전, 국방안보에 중요한 의미를 지녔기 때문에, 세계 각국은 2 1 세기에 나노기술 개발을 기술 혁신의 주요 원동력으로 삼고 있으며, 자국의 나노기술 발전을 지도하고 추진하기 위한 개발 전략과 계획을 잇달아 제정하였다. 현재, 세계 50 여 개국이 이미 국가 나노 기술 계획을 제정하였다. 일부 국가에는 전문적인 나노 기술 프로그램이 없지만, 다른 프로그램에는 일반적으로 나노 기술 관련 연구 및 개발이 포함됩니다.
(a) 선진국과 지역은 야심적이다.
우리 모두 알고 있듯이, 나노 기술의 기회를 포착하기 위해 미국은 2000 년 초 national nanotechnology plan, NNI (National Nano Technology Plan) 를 먼저 개발했으며, 이는 연방 기관의 역량을 통합하고 나노 규모 과학, 엔지니어링 및 기술 발전에 대한 조화를 강화하기 위한 것입니다. 2003 년 6 월, 165438+ 10 월 미국 국회는 2 1 세기 나노 기술 연구 및 개발법을 통과시켰습니다. 이는 나노 기술이 기초연구에서 중요한 연방 R&D 프로그램이 되었다는 것을 의미합니다.
일본 정부는 나노기술을 일본 경제 부흥의 관건으로 보고 있다. 제 2 차 과학기술기본계획은 생명과학, 정보통신, 환경기술, 나노기술을 4 가지 중점 연구개발 분야로 삼고, 이들 분야에 필요한 전략자원 (인재, 자금, 장비) 을 확보하기 위한 조치를 마련했다. 이후 일본 과학기술계는 이 방침을 심도 있게 관철하고 기초에서 실용적 연구개발에 이르기까지 경제 발전을 효과적으로 촉진하고 국제경쟁력을 강화할 수 있는 연구개발을 중점적으로 추진했다.
유럽연합이 2002 년부터 2007 년까지 실시한 여섯 번째 프레임워크 계획도 나노 기술에 전례 없는 관심을 보였다. 이 프로그램은 나노기술을 최우선 과제로 삼고 있으며, 6543.8+0 억 3000 만 유로는 나노기술과 나노과학, 지식 다기능 재료, 신형 생산 기술 및 장비 연구에 전념한다. 유럽연합집행위원회 (WHO) 도 유럽 나노기술 전략을 세우고 유럽 나노기술 발전을 촉진하는 5 가지 핵심 조치를 확정하고 있다. R&D 투자를 늘리고 추진력을 형성하는 것이다. R&d 인프라 강화 품질과 수량에서 인재 자원을 확대하다. 산업 혁신에주의를 기울이고 지식을 제품과 서비스로 전환하십시오. 사회적 요인을 고려하고, 장점을 찾고, 위험을 피하다. 또한 독일, 프랑스, 아일랜드, 영국을 포함한 대부분의 유럽연합 국가들도 자체 나노 기술 연구 개발 프로그램을 마련했다.
(b) 신흥 산업화 경제가 기회를 겨냥하다.
나노기술이 인류사회에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 깨닫고 한국 중국 대만성 등 신흥 공업화 경제체도 경쟁 우위를 유지하기 위해 나노기술 발전 전략을 마련했다. 200 1 년, 한국 정부는 나노 기술 촉진 프로그램 10 을 제정하고 2002 년 나노 기술 발전을 촉진하는 새로운 법을 공포한 뒤 2003 년 나노 기술 발전 시행 세칙을 공포했다. 한국 정부의 정책 목표는 정보기술, 생명기술, 나노기술의 3 대 주요 기술 분야를 통합하여 첨단 기술과 기초기술 수준을 높이는 것이다. 20 10 년 10 프로그램이 끝나면 한국의 나노 기술 개발은 미국 일본 등 선두 국가 수준에 도달하여 세계 5 위권에 진입할 것이다.
1999 부터 중국 대만성은 나노 소재 고급 연구 계획과 나노 기술 연구 프로그램을 연이어 제정했다. 이러한 계획은 인재와 핵심 시설 건설을 바탕으로' 학술적 우수성' 과' 나노기술 산업화' 를 목표로 대만성 지식경제 발전을 이끌고 산업 경쟁 우위를 확립하는 것을 목표로 하고 있다.
(3) 개발 도상국은 따라 잡기 위해 열심히 노력한다.
선진국의 나노기술 발전세를 따라잡기 위해 종합 국력과 과학기술력이 강한 개발도상국들도 각자의 나노기술 발전 전략을 마련했다. 200 1 년 7 월 중국 정부는' 국가 나노 기술 발전 개요' 를 발표하고 국가 나노 기술 지도 조정위원회, 국가 나노 과학 센터, 나노 기술 전문위원회를 설립했다. 현재 개발 중인' 국가 중장기 과학 기술 발전 계획 개요' 는 우리나라 나노 기술의 발전 로드맵을 명확히 하고, 우리나라의 현재 중장기 R&D 임무를 확정하여 국가 차원에서 지도와 조정을 진행하고, 힘을 집중하고, 우세를 발휘하며, 몇 가지 방면에서 중요한 돌파구를 마련하려고 노력할 것이다. 앞으로 가장 유력한 기술 물결이 나노기술이라는 점을 감안하면 남아프리카 과학기술부는 국가 나노기술 전략을 개발하고 있으며 2005 년에 시행될 것으로 예상된다. 인도는 또한 재료과학 연구에 종사하는 과학연구기관과 프로젝트에 대한 지원을 강화함으로써 재료과학 분야에서 광범위하게 응용할 수 있는 나노 기술의 연구개발을 강화했다.
둘째, 나노 기술 연구 개발 투자가 줄곧 높아지고 있다.
나노 기술은 이미 국제 연구 개발 열풍을 형성했다. 현재 부유한 공업화 국가든 부를 갈망하는 공업화 국가든 나노 과학, 기술, 공학 분야에 막대한 자금을 투자하고 있으며, 투자는 여전히 급속히 증가하고 있다. 유럽연합의 2004 년 5 월 보고서에 따르면 지난 10 년 동안 세계 공공투자는 1997 년 약 4 억 유로에서 현재 30 억 유로로 증가했다. 나노 기술 연구의 민간 자금은 20 억 유로로 추산된다. 이는 전 세계가 매년 나노 기술 개발에 50 억 유로에 달하는 투자를 하고 있음을 보여준다.
미국은 나노 기술에 가장 많은 투자를 하고 있다. 지난 4 년 동안 연방정부가 나노기술에 사용한 연구개발자금은 2000 년 2 억 2 천만 달러에서 2003 년 7 억 5 천만 달러로, 2005 년에는 9 억 82 억 달러로 증가했다. 더 중요한 것은' 2 1 세기 나노 기술 연구 개발법' 에 따르면 연방정부는 2005-2008 회계연도에 나노 기술 프로그램에 37 억 달러를 투자할 예정이며 국방부 등 부서가 나노 기술 개발에 쓸 자금은 포함되지 않는다는 점이다.
일본은 현재 나노 기술의 두 번째로 큰 투자자로 미국에 버금가고 있다. 일본은 일찍이 1980 년대부터 나노 기술 연구를 지원하기 시작했다. 최근 몇 년 동안 나노 기술에 대한 투자가 급속히 증가하여 200 1 4 억 달러에서 2003 년 약 8 억 달러로 증가했으며 2004 년에는 20% 증가할 것입니다.
유럽에서는 6 번째 프레임워크 계획에 따르면 유럽연합이 매년 나노 기술에 약 7 억 5 천만 달러를 지원하는데, 어떤 사람들은 9 15 만 달러에 이를 것으로 추정하고 있다. 유럽연합 국가와 유럽연합의 나노 연구에 대한 총투입이 미국의 두 배, 심지어 더 높을 것으로 추산된다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
중국은 향후 5 년간 중앙정부의 나노 기술 연구에 대한 지출이 약 2 억 4 천만 달러에 이를 것으로 예상하고 있다. 게다가, 지방정부도 2 억 4 천만 달러에서 3 억 6 천만 달러를 지출할 것이다. 대만성은 2002 년부터 2007 년까지 나노기술 관련 분야에 6 억 달러를 투자하여 매년 꾸준히 증가하여 연간 평균 6543 억 8 천만 달러에 이를 계획이다. 한국은 매년 나노기술에 대한 투자가 약 6543.8 달러+4 억 5 천만 달러, 싱가포르는 약 3 억 7 천만 달러로 추산된다.
1 인당 나노기술 공공지출의 경우 EU-25 국은 2.4 유로, 미국은 3.7 유로, 일본은 6.2 유로다. 2006 년 나노기술 개발에 대한 미국의 공공투자는 1 인당 5 유로, 2004 년 일본은 1 인당 8 유로로 늘면서 유럽연합과 미국, 일본의 격차가 커지는 추세다. 공공 * * * 나노 투자가 GDP 를 차지하는 비율은 유럽연합 0.0 1%, 미국 0.0 1%, 일본 0.02% 입니다.
또한 2004 년 미국 Lux Information Corporation 이 발표한 나노 기술 산업 연구에 주력하는 연례 보고서에 따르면 많은 민간 기업들도 나노 기술에 대한 투자를 빠르게 늘렸습니다. 이 분야에 대한 미국 회사의 투자는 약 6543.8+0 억 7 천만 달러로 전 세계 민간 부문 38 억 달러 나노 기술 투자의 46% 를 차지하고 있다. 아시아 지역의 기업은 6543.8+04 억 달러를 투자하여 36% 를 차지할 것이다. 유럽 민간 기관은 6 억 5 천만 달러를 투자하여 17% 를 차지할 것이다. 이런 투자 수준으로 인해 나노 기술에 기반한 혁신이 반드시 도래할 것이다.
셋째, 세계 각국이 나노 기술을 개발하는 데는 각각 장점이 있다.
미국은 다른 나노 기술 강국에 비해 어느 정도 우세하지만 아직 승패는 정해지지 않았다.
(1) 일본, 독일, 중국은 나노 기술 논문에서 막상막하이다.
중국 과학기술정보연구소의 나노 논문에 대한 통계 결과에 따르면 2000 년부터 2002 년까지 40 370 편의 나노 연구 논문이 과학인용문 색인 (SCI) 에 수록됐다. 나노 연구 논문의 수는 해마다 증가하여 성장 폭이 200 1 의 30.22% 와 2002 년 18.26% 에 달했다.
2000-2002 년 미국은 다른 나라를 큰 우세로 앞섰고, 3 년 누적 논문 수는 10000 편을 넘어 전체 논문의 거의 30% 를 차지했다. 일본판 (12.76%), 독일 (1 1.28%), 중국 (10.64 그리고 2000 년부터 2002 년까지 이들 5 개국의 나노 논문 연간 생산량은 대부분 1000 편을 넘어 나노 연구가 가장 활발한 나라이자 나노 연구력이 가장 강한 나라다. 중국의 성장률이 가장 두드러진다. 2000 년에 중국의 나노 논문 비율은 독일보다 2% 포인트 이상 뒤떨어졌다. 2002 년까지 독일을 제치고 세계 3 위, 일본에 가까워졌다.
이들 5 개국 이후 영국 러시아 이탈리아 한국 스페인이 논문을 많이 발표했고, 3 년 동안 국가당 논문 수가 1000 편을 넘었고, 매년 논문 수가 상위 10 위에 올랐다. 이 다섯 나라는 나노 연구가 활발한 나라로 분류될 수 있다.
또한 EU 국가가 전체라면 논문 수가 36% 를 넘어 미국 (29.46%) 보다 높을 것이다.
(b) 미국은 나노 기술 발명 특허 출원 방면에서 선두를 달리고 있다.
통계에 따르면 2000 년부터 2002 년까지 미국 특허상표국은 2236 개의 나노 기술 특허를 접수했다. 가장 많은 국가는 미국 (1454) 으로 일본 (368) 과 독일 (1 18) 이 뒤를 이었다. 특허 데이터는 미국 특허상표국에서 나왔기 때문에 미국의 특허 수가 매우 많아 60% 이상을 차지한다. 일본과 독일은 각각 16.46%, 5.28% 로 2 위와 3 위를 차지했다. 영국, 한국, 캐나다, 프랑스, 중국, 대만성에서도 특허 수가 많아 1% 를 넘어섰다.
특허는 연구 성과의 실용적 능력을 반영한다. 대다수 국가의 나노 논문 수와 특허 수가 크게 대조된다. 논문 수가 가장 많은 20 개국 중 특허 수가 논문 수를 초과하는 국가와 지역은 미국, 일본, 대만성뿐이다. 이는 많은 국가와 지역이 나노기술 연구에 어느 정도 실력을 가지고 있지만 기초연구에 중점을 두고 실천능력이 약하다는 것을 보여준다.
(3) 전반적으로 나노 기술 대국은 각각 장점이 있다.
미국 나노 기술의 응용 연구는 반도체 칩, 암 진단, 신형 광학 재료, 바이오분자 추적 등 분야에서 급속히 발전하고 있다. 나노 기술이 암 진단과 바이오분자 추적에 적용됨에 따라 미국 나노 연구의 중점은 점차 의학 분야로 옮겨가고 있다. 의료 나노 기술은 이미 미국의 우선 과학 연구 계획으로 등재되었다. 나노 의학 분야에서 나노 센서는 실험실 조건 하에서 각종 암을 조기에 진단할 수 있으며, 현재 실험실 조건 하에서 전립선암, 직장암 등 암을 조기에 진단할 수 있다. 2004 년 국립보건연구원 암연구소는 나노기술, 암연구, 분자생물의학을 결합해 20 15 년 암 사망과 통증을 없애는 목표를 달성하기 위해' 암나노기술계획' 을 발표했습니다. 나노 입자를 이용하여 생체 내 활성 물질의 활성성을 추적하는 것도 연구 핫스팟으로, 인체 내 에이즈 바이러스, 암세포 등의 활성성을 연구하는 데 매우 유용하며, 약물이 바이러스에 미치는 작용을 검출하는 데도 사용할 수 있다. 나노 입자 추적 바이러스 연구도 성과를 거두며 향후 5~ 10 년 동안 상용화될 전망이다.
의학 나노 기술이 나노 기술의 새로운 핫스팟이 되고 있지만 반도체 칩 분야에서의 나노 기술의 응용은 여전히 눈길을 끌고 있다. 미국 연구원들은 나노급 반도체 소재 트랜지스터의 응용 연구를 강화하고 있어 전통적인 한계를 돌파하여 칩을 더 작고 빠르게 만들 수 있기를 희망하고 있다. 나노 입자의 자체 조립 기술은 이 분야에서 가장 주목받는 곳이다. 많은 과학자들은 화학반응을 통해 나노 입자를 합성하고 일정한 규칙에 따라 배열하여 부피가 작고 연산 속도가 빠른 칩을 만들려고 한다. 이 기술은 앞으로 전통적인 리소그래피 기술을 대체 할 것으로 예상됩니다. 새로운 광학 재료의 경우, 직경이 조절되는 나노선은 5 나노미터에서 수백 나노미터까지, 길이는 수백 미크론까지 조절할 수 있다.
일본의 나노기술 R&D 실력이 풍부해 어떤 면에서는 세계 선두에 있지만 기초와 응용연구 단계를 벗어나지 않고 실용화까지는 아직 갈 길이 멀다. 나노 기술의 연구 개발에서 일본은 응용 연구, 특히 나노 신소재 연구를 매우 중시한다. 탄소 나노튜브 외에도 일본은 나노 체인, 빈 입자, 다중 슬라이스 나선 구조, 풀러 커버 풀러 구조, 나노튜브 커버 풀러 구조, 유리 스택 유리 구조 등 다양한 구조의 나노 물질을 개발했다.
제조 방법에서 일본은 기존 아크 방전법, 화학기상합성법, 레이저 제거법 등을 지속적으로 개선하고 새로운 제조 기술, 특히 양산기술을 적극 개발하고 있다. 호소카와 모리히로 회사가 전시한 저온 연속 소결 설비가 주목을 끌고 있다. 시간당 몇 킬로그램의 속도로 수십 나노미터의 단일 및 복합 초극세 재료를 생산할 수 있다. 동리와 미쓰비시화학사는 이 대학에서 개발한 신기술을 적용함으로써 탄소 나노 물질 제조 비용을 1/ 10 으로 줄여 2 ~ 3 년 안에 양산 단계에 들어갈 수 있다.
일본은 테스트와 가공 기술의 발전을 매우 중시한다. 현재 광범위한 스캐닝 터널링 현미경, 원자력 현미경, 근거리 광학 현미경 등 성능이 지속적으로 향상되고 있으며, 디지털 현미경, 내장 고급 카메라 현미경, 초고진공 스캐닝 원자력 현미경 등 신제품이 쏟아져 나오고 있다. 과학자 Hiroshi Murata 는 나노 분야에서 실리콘, 유리, 금속, 유기 중합체로 만든 기저에 정교한 회로를 인쇄하는 데 사용할 수 있는 서브 마이크론 잉크젯 인쇄 장치를 성공적으로 개발했습니다. 이는 세계에서 가장 높은 수준입니다.
일본 기업, 대학 및 연구 기관은 정보 기술 및 생명 공학 분야에서 나노 기술의 응용 프로그램을 적극적으로 찾고 있습니다. 예를 들어, 단일 전자 트랜지스터 및 분자 전자 부품 및 양자 컴퓨터와 같은 더 정교하고 고성능 구성 요소를 제조하고 분자, 단백질 및 유전자의 구조를 분석합니다. 그러나, 이 연구들은 대부분 탐사 단계에 있어서 성과가 많지 않다.
유럽연합은 나노 과학 방면에서 상당한 실력을 가지고 있다. 특히 광학과 광전재료, 유기 전자학 및 광전기, 자성 재료, 생체 공학 재료, 나노 생체 재료, 초전도체, 복합 재료, 의료용 재료 및 지능 재료 방면에 있다.
우리나라는 나노재료와 그 응용, 스캐닝 터널 현미경 분석, 단원자 조작 방면에서 대량의 연구를 했는데, 주로 금속과 무기비금속 나노재료로 약 80% 를 차지한다. 폴리머와 화학합성물질도 중요한 방면이지만 나노 전자학, 나노 부품, 나노 생물의학 분야에서는 선진국과 뚜렷한 차이가 있다.
넷째, 나노 기술 산업화의 속도가 빨라졌다
현재, 나노 기술의 산업화는 아직 초기 단계에 있지만, 그것은 거대한 상업 전망을 보여준다. 2004 년 글로벌 나노 기술의 연간 생산액은 500 억 달러에 달했고, 20 10 년에는 1440 억 달러에 이를 것으로 집계됐다. 이를 위해 가능한 한 빨리 나노기술의 산업화를 실현하기 위해 각 나노기술 강국들이 산업화 과정을 추진하기 위한 조치를 강화하고 있다.
미국 국립과학연구프로젝트 관리부의 임원들은 미국 대기업들이 나노기술에 대한 기초연구가 부족해 미국 나노기술의 개발과 응용에 동력이 부족하다고 판단해 여러 대학과 대기업으로 구성된 연구센터를 세우려 했다. 나노기술의 기초연구와 응용개발을 긴밀하게 결합하고자 합니다. 미국 연방 정부와 캘리포니아 정부는 나노 기술 분야의 기초 연구 성과를 적시에 효율적으로 산업에 적용할 수 있도록 로스앤젤레스에' 나노 기술 성과 변환 센터' 를 설립하기 위해 막대한 투자를 하고 있습니다. 이 센터의 주요 임무는 두 가지다. 하나는 나노기술의 기초연구를 전개하는 것이고, 다른 하나는 대기업과 합작하여 가능한 한 빨리 최신 기초연구 성과의 산업화를 실현하는 것이다. 그 연구 분야는 나노 컴퓨팅, 나노 통신, 나노 기계, 나노 회로 등 여러 가지 측면을 다루고 있으며, 많은 연구 성과가 미국 국방공업에 먼저 적용될 것이다.
미국의 일부 대기업들도 나노 기술을 이용하여 제품과 공예를 개선할 잠재력을 진지하게 탐구하고 있다. IBM, HP, Intel 과 같은 일부 IT 회사들은 중기 돌파를 통해 상업용 제품을 생산할 수 있습니다. 전문, 상업 및 학술 조직으로 구성된 네트워크는 정보를 즐기고, 접촉을 촉진하고, 나노 기술의 응용을 가속화하기 위해 급속히 확대되고 있습니다.
일본 재계도 나노 기술에 대한 투자를 늘렸다. 간사이 지역의 거의 100 개 기업 연합 16 고교와 국가급 과학연구기구가 최근' 간시 나노기술 추진회' 를 설립하여 본 지역의 나노기술 개발과 산업화를 대대적으로 추진했다. 동리, 미쓰비시, 후지쯔 등 대기업은 나노 기술 연구소를 설립하는 데 막대한 투자를 해 나노 기술을 해당 업계에 통합하려고 했다.
2003 년에 유럽연합은 유럽연합 회원국에서 나노 기술의 응용을 촉진하기 위해 나노 기술 산업 플랫폼을 설립했다. 유럽연합집행위원회 (WHO) 에 따르면 나노 기술 산업 플랫폼을 구축하는 목적은 엔지니어, 재료 과학자, 의학 연구원, 생물학자, 물리학자, 화학자들이 정보 기술, 화장품, 화학 제품, 운송 등에 나노 기술을 적용해 보다 깨끗하고 안전하며 내구성이 뛰어나고 지능적인 제품을 생산하는 동시에 에너지 소비와 쓰레기를 줄일 수 있도록 하기 위한 것이다. 유럽연합은 나노 기술의 산업 플랫폼을 구축하여 나노 기술 연구에 대한 투자를 늘리고 가능한 한 빨리 나노 기술 방면에서 미국을 따라잡기를 희망하고 있다.
나노기술 R&D 성과의 전환을 촉진하기 위해 2000 년 2 월 중국에 최초의 국가나노기술 산업화 기지를 설립했다. 기지에는 국내 일류 나노기술 연구기구와 전문가들이 모여 세계 일류 국가나노기술 연구원을 설립하고 있다. 기지의 발전 목표는 세계 일류 나노 과학 도시가 되어 세계 일류 첨단 기술 기업을 부화시키고, 세계 일류 나노 기술 전문가와 현대 기업가들을 양성하고, 기지 건설을 종합성, 교차성, 시장화, 개방성, 유동성의 현대' 나노 산업 클러스터' 로 만드는 것이다. 2003 년 8 월, 중국과학원 나노 기술 산업화 기지가 성립을 선포했다. 이 기지는 중국과학원과 여러 나노 기술 기업으로 구성되어 있으며 산업 발전을 위주로 응용 연구를 병행하고 기초연구를 추진한다.
미국' 기술평론' 잡지는' 혁신 칼럼' 에서 나노 기술의 진척을 보도할 때 세계 각국이 나노 기술의 상용화를 가속화하는 동시에 아시아의 일부 국가들이 이미 선두를 달리고 있다고 지적했다. 중국, 일본, 한국, 싱가포르 정부는 이미 나노 기술을 개발하기 위해 막대한 투자를 하였으며, 초민감한 진단 기술과 슈퍼컴퓨터를 포함한 많은 제품을 개발하도록 설계되었습니다. 미시간 주립대 나노기술 전문가인 토마나크는 중국 일본 한국 등이 향후 몇 년 안에 나노기술의 세계 지도자가 될 것이라고 밝혔다. 나노 기술의 일부 분야에서, 이 세 나라는 선두에 있다.