붙임3		모의기획 대상사업 설명자료

□ 한국연구재단 – 원천기술개발사업 –「과학난제도전융합연구개발사업」

ㅇ (목적) 연구자 집단지성을 통해 과학난제를 발굴·정의하고, 기존과 다른 새로운 접근과 기초과학-공학의 융합을 통해 해결 가능성 제시

ㅇ (추진전략) ①집단지성‧융합, ②개방‧공유, ③도전‧혁신

① 집단지성(연구 커뮤니티)을 통한 기초과학‧공학 융합기반 과학난제 도전

② 지속가능한 난제연구 협력네트워크 구축(난제발굴 오픈플랫폼 운영)

③ 고위험‧도전적 특성 기반 난제 도전 연구방식 마련(유연‧개방적인 사업관리)

ㅇ (기간‧규모) ’21~’25년(5년), 과제당 90억원 지원

- (선도형 융합연구) 총 5개 과제(’20년 2개 선정, ’21년 3개 선정 예정)

ㅇ (지원내용) 과학난제를 해결하는 “선도형 융합연구”와 이를 밀착 지원하는 “과학난제 도전 협력지원단” 운영으로 구분

- (선도형 융합연구) 연구자 숙의과정을 거쳐 최종적 과학난제 해결에 필수적인 역할을 할 수 있는 핵심과제를 발굴‧연구

도전영역1. 지속가능한 지구(Sustainable Earth)

과학난제도전 융합연구개발사업 개념요약서
난제분야 및 주제	깨끗한 에너지와 탄소 순배출제로를 위한 획기적인 과학기술적 해법
배경 및 필요성	❍ UN은 지속가능개발 목표(17 SDGs)로서 ⑦저렴하고 깨끗한 에너지, ⑪지속가능한 도시와 사회, ⑬기후변화대응을 제시하고 있으며, 한국을 비롯한 전 세계 120여개국은 2050년 탄소중립 달성을 목표로 하는 국제동맹인 '기후목표 상향동맹'에 참여하며 장기적인 기후변화 대응에 동참하고 있음 ※ 탄소중립: 온실가스 배출량을 최대한 줄이고 나머지 배출원의 온실가스 배출량은 대기 중 온실가스 제거량으로 상쇄하여 순배출량이 0(Net-zero)이 되는 것 ❍ 저탄소 사회로의 이행은 에너지, 산업시스템, 토지 이용 등에서의 광범위한 변화를 수반할 것이므로, 화석에너지 기반 사회-기술체제를 종료하고 인류 번영을 지속할“저탄소 사회(Net Zero Carbon)”로 이끌 새로운 미래 에너지에 대한 고민이 필요함 ❍ 지구온난화 및 기후변화 문제를 현재 인류에게 닥친 위기 중 과학적으로 해결해야 할 난제도전(Grand Challenge)으로 인식하고, 기후변화에 영향을 미치는 개별 요인에 대해 한반도 및 그 주변 지구시스템의 통합적 순환 관점으로 접근하는 새로운 융합연구가 필요함
난제도전 예시 (해결이 요구되는 주제) ※예시를 참고하여 자유롭게 제안 가능	❍ 지속가능한 지구를 위한 안전하고 깨끗한 에너지는 무엇인가?(새로운 에너지원 발굴, 초소형 핵융합에너지원 연구 등) ❍ 미래 인류의 활동 영역 확장과 에너지 기반 문명을 뒷받침할 파괴적 혁신 에너지기술(Disruptive Energy Technology)은 무엇인가?(자연 에너지의 저장 및 화학 원료 합성으로의 동력 전환 등의 발상 전환 연구) ❍ 온실가스 순배출제로 달성과 기후변화 적응을 위한 과학기술적 해법은 무엇인가?(CO2 및 질소 순환 관련 연구 등)
기대효과 (난제해결시 영향력 또는 파급력 등)	❍ 탄소 제로 에너지 개발을 통한 청정 사회 견인 및 글로벌 리더십 발휘 ❍ 탄소 배출의 적응적 감축에서 능동적 대응을 도모하기 위한 애로기술 실현 및 새로운 에너지 기술 개발로 UN의 기후변화 의제를 주도, 지속가능 개발목표(SDGs) 달성에 기여 ❍ 지구온난화 및 기후변화가 지구생태계에 미치는 영향에 대해 과학적으로 분석함으로써 국내 및 글로벌 환경문제 대응을 위한 정확한 원인을 규명, 실현 가능한 대응방안 제시 ❍ 생존에 필요한 자원을 지속적으로 확보하거나 인류의 생존을 위협하는 요인에 대처하기 위한 새로운 과학기술을 발견하고, 이를 활용하여 인류의 안전하고 풍요로운 삶에 기여

도전영역2. 새로운 미래를 위한 과학기술(A New Era of S&T)

과학난제도전 융합연구개발사업 개념요약서
난제분야 및 주제	기초과학 기반의 융합적 연구 또는 세상을 바꾸는 변혁적 과학이론 및 기술
배경 및 필요성	❍ COVID-19 판데믹 사태가 사회 전반의 디지털 전환 기폭제로서 작용한 것은 우리가 위기를 어떻게 접근하고 대응하느냐에 따라 현재의 위기가 기술 혁신과 사회적 변환을 위한 돌파구로 기능할 수 있음을 암시함 ❍ 코로나 사태 이후 거대한 사회변화의 흐름이 새로운 미래를 위한 도약의 기회가 될 수 있도록 하기 위해서는 과학기술 기반의 선제적 미래 준비가 필요함 ❍ 이를 위해서는 2050년 이후 세상을 바꿀 수 있는 차차세대 기술을 예측하고, 기존에 시도하지 않은 창의‧혁신적 아이디어로 접근하는 난제도전형 R&D를 추진할 필요가 있음 ❍ 기존 과학·공학적 개념에 대한 이해의 급진적 변화 또는 과학기술의 새로운 패러다임을 창출하는 연구로서, 학제 및 주체 간 융합·협업적 접근이 강조되는 분야에 대한 아이디어의 제안이 요구됨
난제도전 예시 (해결이 요구되는 주제) ※예시를 참고하여 자유롭게 제안 가능	❍ 포스트 코로나 시대에 가속화될 언택트, 무인화 및 원격화 등의 사회적 변화를 뒷받침하기 위한 차세대 과학기술은 무엇인가? ❍ 인간-기계가 소통할 수 있는 차세대 과학과 원천기술은 무엇인가? ❍ 미래에 대한 불확실성을 예측하기 위한 수학적 이론 및 법칙을 탐구하고 새로운 공학 기술에 접목한다면? ❍ 과학적 신발견의 잠재성이 높은 미개척 영역에 도전하기 위해 최신 과학기술을 어떻게 활용할 수 있을까?
기대효과 (난제해결시 영향력 또는 파급력 등)	❍ 과학의 본질적 문제를 해결하고 현재의 과학기술적 한계를 돌파하여 핵심 원천기술을 확보함으로써 주요 선진국과의 과학기술역량 격차를 해소, 글로벌 선도 기반 마련 ❍ 과학난제 해결을 통해 학문의 지식 수준을 높이고 앎의 지평을 확장하며, 궁극적으로는 인류 전체에 혜택을 줄 수 있을 것으로 기대 ❍ 기존에 답보상태에 있거나 병목현상이 야기된 연구 분야에서 혁신을 이끌 수 있는 기초 과학(공학)적 성과 창출

도전영역3. 건강한 삶(Future Wellness and Longevity)

과학난제도전 융합연구개발사업 개념요약서
난제분야 및 주제	인류 건강수명 증대를 위한 과학과 기술
배경 및 필요성	❍ 건강하게 오래 사는 것은 인류의 오랜 소망이며, 현대사회에서 인구 고령화와 만성질환 증가 등 인구 구조학적 특성과 사회경제발전에 따라 개인의 건강 의식과 삶의 질에 대한 욕구는 더욱 증가함 ❍ 의료와 복지의 발달로 ‘절대수명’은 연장되었으나, 주어진 수명 동안 건강한 삶을 유지하는 ‘건강수명’을 증대시키기 위한 과학기술적 해법에 대한 탐구는 여전히 중요한 난제로 남아 있음 ❍ 또한 과거에 없었던 새로운 전염병의 출현, 유전병 및 대사 질환 등의 진화, 신경정신질환의 증가 등 건강수명을 위협하는 요인들이 늘어나고 있음 ❍ 세계경제포럼(WEF) 및 세계보건기구(WHO)는 기대수명과 건강수명 일치를 통한 삶의 질 향상을 핵심 아젠다로 제시한 바 있으며, 건강과 삶의 질에 관련된 문제 해결을 위한 과학기술의 역할이 강조되고 있음 ❍ 따라서 건강수명 증대를 위해 인구 및 질병구조 변화에 대한 과학적 예측과 난치성 질환 극복을 위한 난제 도전적인 창의‧혁신적 융복합 연구가 필요함
난제도전 예시 (해결이 요구되는 주제) ※예시를 참고하여 자유롭게 제안 가능	❍ 다양한 난치성 질환(심장병, 암, 퇴행성 뇌질환, 대사질환, 감각장애 등)을 선제적으로 예측하고 예방할 수 있을까? ❍ 뇌기능(지각, 인지, 운동) 조절기술 개발 등을 통해 만성 뇌질환의 완전한 치료는 가능한가? ❍ 자연의 원리를 탐구하여 생명의 본질을 규명하고 그 성과를 질병치료나 환경 보존 등 인류 복지에 활용할 수 있는 획기적인 방법은?
기대효과	❍ 건강을 회복시키는 새로운 분자 및 세포생물학적 이론을 확립하고 보편적 생명 원리 탐구에 응용 ❍ 바이오 기반 다학제적 융합연구를 통해 난치성 질환에 대한 현행 치료법의 근본적인 한계를 극복할 수 있는 신개념 치료전략을 제시, 새로운 과학과 산업 영역을 개척 ❍ 차세대 과학기술로 인간의 신체적‧지적 능력 보완 및 확장을 통해 인류의 건강한 삶을 실현할 수 있을 것으로 기대 ❍ 인류 삶의 질 증진을 위한 기술적 난제를 극복하고 미래 과학기술의 패러다임을 주도

도전 분야	도전 후보군	난제 개념 요약
➊ 지속가능한 지구 (Sustainable Earth): 재생산되고 깨끗한 에너지를 얻을 방법은 없을까?	□ 깨끗한 에너지원 개발 새로운 와해성 에너지 연구	(현황) 단기간 실현 가능한 신규 온실가스 저감 정책과 최저가 저탄소 에너지 기술개발에 대한 새로운 아이디어가 절실 ※ 영국 등 16개국 ‘2050 온실가스 순배출 제로(Net Zero Carbon)’ 목표로 선도적 연구개발 추진 중 (접근방안 예시) 지구온난화와 미세먼지 해결을 위한 신에너지 사용하는 기술, 무한한 태양에너지의 획기적 활용 기술, 달 표면에서의 정전기전력 획득 및 먼지감소 등 (도전목표) 우주에너지의 근원에 대한 기초과학적 이해를 증진시키고 ‘동력원’과 ‘원료’로 구분된 에너지 소비 및 생산을 새롭게 해석할 수 있는 과학적 근거를 마련하고 우주시대 신기술 창출에 기여
	□ 지구온난화 해결 국내외 환경오염과 기후변화 문제해결에 기여하는 연구	(현황) 기후변화에 영향을 미치는 개별 요인들을 종합적으로 분석함으로써 지구온난화 문제를 해결하는 새로운 기술에 대한 수요 증대 (접근방안 예시) 질소 공급과 수요에 의한 자연 통제 기술 연구, 육류소비량에 따른 온실가스 증가를 현격하게 줄일 수 있는 대체 식품 개발 등 (도전목표) 지구온난화, 이상기후변화 등이 지구생태계에 미치는 영향을 과학적으로 분석하고, 국내 환경문제에 대한 피해를 최소화하고 불확실성을 낮추기 위한 정확한 원인을 규명, 실제 실현가능한 방안을 제시
➋ 새로운 과학기술 (A new era of S&T):	□ 기초과학의 새로운 패러다임 개척 기존에 시도하지 않았던 기초연구와 공학의 융합 도전	(현황) 기존에 시도하지 않았던 기초연구와 공학기술의 융합이 요구 (접근방안 예시) AI와 데이터사이언스를 접목하여 기초연구 이론과 실험방법 혁신(사례: 재료연구의 디지털 R&D 트윈), 화학적 자가조립(Self Assembly)의 공학적 재현 (도전목표) AI와 빅데이터 관련 기술을 기초연구분야에 적극적으로 도입하는 것은 전 세계적 추세이나, 아직 미개척 분야이므로 이를 선도하여 새로운 패러다임을 제시
	□ 차차세대 기술 예측 현 세대보다 두 단계 앞선 기술을 위한 기초과학 및 공학 연구	(현황) 한 세대가 아닌 50～60년 후를 바라보는 차차세대 기술을 예측하고, 이에 필요한 기초 과학 및 공학 연구를 통해 미개척 분야에 대한 선점 필요 (접근방안 예시) 인간-기계시스템의 진화, 양자역학 기반의 차세대 인공지능 연구, 두뇌 인터넷, 생체 인터넷 등 차세대 기술 (도전목표) 국내외 최첨단 과학기술 연구를 분석하고, 향후 다양한 분야에 영향을 미칠 수 있는 새로운 기술을 예측함으로써 기존에 답보상태에 있거나 병목현상이 야기된 연구분야에서 파괴적 혁신을 이끌 수 있는 성과 창출에 기여
➌ 건강한 삶(Future wellness & Longevity): 어떻게 건강한 인구 5천만을 계속 유지할 수 있는가?	□ 암 정복 재도전 획기적인 암 치료 방법 연구	(현황) 암세포의 사멸만을 목표로 하는 현행 암 치료는 항암제에 대한 내성발생과 함께 정상세포가 손상되는 부작용이 발생하는 등의 한계가 존재 (접근방안 예시) 암이 어디로 전이될지 예측하고 억제하는 연구, 암세포를 정상세포로 돌리기(암세포 가역화의 제어기술 개발) 등 (도전목표) 가장 어려운 난제로 꼽히는 암 재발 방지, 암세포의 정상 세포화 기술, 진단·치료를 위한 인공지능과의 결합 등의 도전을 통해 현행 항암치료의 한계를 극복할 수 있는 글로벌 선도의 신개념 치료전략 제시
	□ 이상적인 장수(長壽)의 실현 기대수명과 건강수명 일치를 통한 초고령사회 진입 대비 연구	(현황) 신경의학 임상 분야의 난제로 꼽히는 노화 및 노인성질환에 대한 기초과학적 연구와 치료방법 개발에 있어 의‧과학 및 영양, 환경, 사회학 등 융합을 통한 근원적 접근 필요 (접근방안 예시) 100살까지 신체적 청춘을 유지하는 노화 억제 기술, 여성과 남성의 수명차이 극복 연구, 만성 뇌질환의 치료 가능성 연구 등 (도전목표) 생명과학, 의료, 사회 문화, 환경 분야의 정보가 통합된 융합과학 체계 구축으로 미래사회 문제에 대한 해결책 모색
	□ 감각장애의 극복 삶의 질과 행복추구의 기본인 인간의 감각능력을 증강·유지시키는 연구	(현황) 인체의 체성신경계와 유사한 매커니즘을 구현함으로써 신경 및 감각장애를 극복하는 획기적인 치료 방법에 대한 요구가 증대 (접근방안 예시) 운동기능을 넘어 인간의 감각을 재현한 로봇 장기, 실명치료를 위한 디지털 진단 시스템 구축 및 첨단 재활 치료 등 (도전목표) 신경장애 해결과 인간의 윤택한 삶 모색을 위해 4차 산업혁명의 핵심인 인공지능과 로봇공학을 활용하여 감각 및 운동 신경을 모사하는 연구를 수행

※ 참고사이트

- 한국연구재단 : https://www.nrf.re.kr/biz/info/info/view?menu_no=378&biz_no=455

- 국가과학난제도전협력지원단 : https://www.nscn.or.kr