신소재, 4차 산업혁명을 이끄는 힘

추천사 | 첨단 신소재로 4차 산업혁명을 주도하다
소개글 | 신소재 발굴의 길은 누구에게나 열려 있다
프롤로그 | 4차 산업혁명의 성장 동력, 신소재

Part 1 미래를 이끌 꿈의 신소재, 그래핀
01 그래핀이란 무엇인가
02 그래핀의 발견
03 전기적 성질을 가진 그래핀의 활용
04 가볍고 넓고 빠른 성질을 가진 그래핀
05 그래핀을 만드는 방법
06 그래핀은 어디에 사용되는가
07 그래핀 슈퍼커패시터의 모든 것
08 그래핀의 미래

Part 2 세상 모든 것을 만들다, 3D 프린팅 기술
01 3D 프린팅이란 무엇인가
02 3D 프린팅으로 제품을 만드는 방법
03 모든 것이 3D 프린팅의 소재
04 보다 나은 3D 프린팅 기술을 위해
05 3D 프린팅의 미래

Part 3 미래 에너지의 핵심, 페로브스카이트 태양전지
01 페로브스카이트 태양전지란 무엇인가
02 페로브스카이트 태양전지를 만드는 방법
03 더 나은 기술을 개발하기 위한 노력
04 태양 전지 사업 곳곳에서 활용되는 페로브스카이트 태양전지
05 페로브스카이트 태양전지의 미래

Part 4 미래 시장을 개척하는 초전도 소재
01 초전도란 무엇인가
02 전류를 이용한 초전도의 특성
03 고온 초전도체의 개발
04 초전도체는 어떻게 활용되는가

인간과 환경이 동시에 중심이 될 수 있는 에너지 시대를 만드는 것이 공학과 과학을 하는 사람의 임무라면, 그 출발점은 4차 산업혁명과 친환경 에너지를 융합하는 첨단 신소재를 개발하고 적용하는 일일 것입니다.
그래핀은 배터리, 근접통신용 안테나 등 다양한 곳에 활용되는 첨단 신소재입니다. 3D 프린팅 기술은 다양한 신소재와 융합해 에너지 하베스팅을 위한 발판이 될 것입니다. 페로브스카이트는 차세대 태양전지로 큰 주목을 받고 있습니다. 초전도는 그 가능성이 무한해 앞으로 어떤 활약을 할지 아직 아무도 모릅니다.
이러한 새로운 소재의 독특한 특성을 이해하고 다른 분야와 융합함으로써 혁신 산업을 개발하는 일은 연구자에게만 해당하는 이야기가 아니라고 생각합니다. 이 책에서 소개하는 내용을 바탕으로 더 많은 아이디어가 나오기를 기원해 봅니다.

인류사를 되돌아보면 인간의 삶이 한 단계 발전하는 사건에는 항상 신소재가 있었다. 굳이 인류사를 들먹일 것까지도 없다. 전 세계가 경기 침체에 허덕이고 있지만, 독일이나 일본 같은 소재 강국은 탄탄한 제조업을 기반으로 굳건하게 버티고 있다. 반도체 소재인 실리콘을 기반으로 형성된 산업 단지 실리콘밸리를 중심으로 세계 경제를 이끌고 있는 미국 역시 소재 강국이다.
이렇게 신소재는 한 나라의 번영을 이끄는 좋은 기반 기술이다. 하지만 이 신소재를 개발하기 위해서는 많은 시간과 비용을 투자하고, 시행착오를 수없이 거듭해야 한다. 그래서 세계적으로 뛰어난 신소재 기술을 확보한 독일, 일본, 미국 같은 신소재 강국들은 자신들의 우월한 지위를 유지하기 위해 국가적인 차원에서 전략적으로 신소재를 개발하고 있다.
예를 들어 미국은 2011년에 ‘소재 게놈 이니셔티브(Materials Genome Initiative: MGI)’를 발표했다. 신소재 연구를 집중 지원해 신소재를 발견, 개발, 제조할 때까지의 기간을 대폭 단축한다는 것이 골자다. 유럽도 이와 비슷한 프로그램인 NOMAD(NOvel MAterials Discovery)를 2015년부터 추진하고 있으며, 일본 역시 ‘정보 통합형 물질 재료 개발 이니셔티브(Materials research by Information Integration
Initiative, MI2I)’를 2015년에 발족했다.
이들 국가들은 빅데이터를 활용해 새로운 신소재 및 부품 소재를 개발하는 데 드는 시간과 비용을 획기적으로 줄여 왔다. 이와 같은 신소재 개발을 둘러싼 엄청난 변화는 빅데이터, 인공지능 그리고 IoT의 융합으로 대변되는 4차 산업혁명의 핵심 역량인 차세대 로봇, 반도체, 디스플레이, 3D 프린팅 소재 개발에 혁신을 몰고 올 것이다. 그리고 이것이 4차 산업혁명을 성공적으로 이끌며 인류 발전에 기여할 것이다.

청동기, 철기, 플라스틱, 실리콘..... 이것들의 공통점이 무엇인지 아는가. 바로 인류의 생활을 혁명적으로 바꾼 신소재라는 것이다.