고급 소재 과학과 지속가능한 기술 – 에너지, 탄소중립을 견인하는 미래 산업의 지렛대

고급 소재 과학(Materials Science)은 21세기 기술 패권 경쟁의 전략 요충지로 부상하고 있다. 최근 아랍에미리트 라스알카이마(Ras Al Khaimah)에서 개최된 'IWAM 2026'에서 수여된 셰이크 사우드 국제 재료과학상은 단지 학계의 영예를 넘어, 소재 과학이 에너지, 기후, 산업 운영 전반에 미치는 결정적 파급력을 상징적으로 보여준다. 이번 수상자인 오마르 야기 박사는 기후 변화 대응을 위한 탄소 포집 기술과 청정 에너지 저장 소재 개발로, 과학이 어떻게 글로벌 지속가능성 문제를 구체적으로 해결할 수 있는지 입증했다.

생태계 전환의 핵심 기술, 고급 소재 과학

고급 소재 과학은 원자·분자 수준에서 재료의 구조 및 특성을 제어해 새로운 기능을 발현시키는 학문이다. 대표적 응용 분야로는 에너지 저장 및 변환(차세대 배터리, 연료전지), 탄소 포집 소자, 반도체 소자 및 양자재료, 생체 친화적 의료 임플란트 등을 들 수 있다.

특히 ‘금속-유기 골격체(MOF, Metal-Organic Frameworks)’ 연구는 분자 수준에서 기공 구조를 조절해, 이산화탄소 포집 또는 수소 저장 효율을 획기적으로 높이는 기술로 각광받고 있다. 이는 야기 박사의 대표 연구 분야이며, 글로벌 청정기술 기업들이 기술 상용화를 본격화하고 있는 영역이기도 하다.

산업 간 융합을 견인하는 소재 혁신

기술 산업 간 경계가 붕괴되면서, 소재 과학은 다양한 산업의 가치사슬 상단으로 이동 중이다. 자동차 산업에서는 배터리 내 열 확산을 조절하는 고분자 필름, 항공우주 산업에서는 내열 고강도 합금, 반도체 산업에서는 나노미터 단위의 절연·배선 소재가 각 기능 단위를 혁신하는 주요 요인이 되고 있다.

이러한 신소재는 **디지털 전환(digital transformation)과 에너지 전환(energy transition)**이라는 두 축의 파동 속에서 기업의 패러다임 전환을 가능케 한다. 예컨대, 탄소중립을 선언한 기업들이 탄소 포집 및 전환 기술(CCUS)을 채택하며, 기능성 소재에 대거 투자 중인 이유도 여기에 있다. 클라이밋 테크(Climate Tech) 분야에서는 고기능 MOF, 전기전도성 고분자, 고감도 센서 소재 등이 핵심 경쟁력으로 간주된다.

정책과 지식 생태계: 기술 혁신의 연결 고리

라스알카이마가 IWAM을 지속적으로 유치하고 소재과학 국제상을 제정한 것은 단순한 과학 진흥 사업이 아니다. 이는 지식기반 도시와 글로벌 과학 클러스터를 구축하려는 전략이다. 교육 및 연구 기관의 유치, 산학연 연계 강화를 통한 과학·기술 혁신의 발화는 중동의 탈탄소 경제 전략과도 맞닿아 있다.

국내 역시 ‘소부장(소재·부품·장비)’ 자립을 넘어 고급 소재 기술의 독자 개발에 박차를 가해야 할 시점이다. 과학기술정보통신부, 산업통상자원부가 공동 추진 중인 ‘고기능 소재 원천기술 개발 사업’이나, EU의 재료첨단산업연합(EMIRI)과 같은 국제 파트너십 참여 확대가 필요하다.

지속가능성을 위한 실천 전략

기획자 및 연구자는 제조업의 탈탄소 기술 로드맵에서 어떤 소재 기술이 핵심 변수가 될지 우선순위를 명확히 해야 한다. 스타트업은 고부가 의료 소재, 그린 수소 저장 재료처럼 수요 확장성이 큰 틈새 시장을 주목할 시점이다.

또한 기업 실무자와 정책 담당자는 탄소 배출권, ESG 투자 흐름 속에서 고급 소재 기술이 기업 가치에 어떤 영향을 줄 수 있는지 정량적 ROI 분석 체계 구축이 필요하다. 여기에, 개발자는 리튬 대체 전해질, 플렉서블 나노 전극 소재 등 차세대 응용 기술을 타겟으로 오픈 이노베이션에 참여할 수 있다.

결국, 기술은 문제 해결의 수단일 뿐 혁신은 구조 전환에서 나온다. 고급 소재 과학이 제시하는 방향은 단지 새로운 제품이 아닌 새로운 산업, 새로운 에너지 체계, 새로운 지식 연계 구조를 구성하는 힘이다. IWAM에서의 수상은 이러한 연계 구조를 전 세계적으로 주목받게 한 신호탄이다. 이제 국내 기업과 공공 부문도 ‘소재를 보는 시각’을 기술-사회-지속가능성이라는 창으로 재조정해야 한다.