2015년 주도할 세계 10대 유망 기술은?(03.04)

세계경제포럼, 연료전지 자동차·인공지능·드론 등 미래기술 선정

길애경 기자 kilpaper@hellodd.com 

 

▲ 세계경제포럼은 4일 '올해 세계 10대 떠오르는 기술'에 대해 발표했다.<사진=세계경제포럼 홈페이지>

연료 전지 자동차, 차세대 로보틱스, 재활용 가능한 열경화성 고분자, 정밀 정확한 유전공학 기술, 첨삭가공, 다가오는 인공지능, 분산 제조업, '감지와 회피' 드론, 뉴로모픽 기술, 디지털 지놈.

 

 

세계경제포럼은 4일 한국시간 오후 6시(스위스 현지 오전 10시) '2015년도 세계 10대 떠오르는 기술'을 선정·발표했다.

 

세계경제포럼은 10대 기술에 대한 전문가 토론을 5일 밤 12시부터 온라인으로 진행할 예정이다. 웹 세미나 형태로 진행되는 브리핑에는 이상엽교수를 포함한 4명의 미래기술 글로벌메타카운슬(Global Meta Council in Emerging Technologies; GMCET)위원들과 사이언티픽아메리칸(Scientific American)의 메리엣 디크리스티나(Mariette DiChristina) 편집장이 참여한다.

 

세계 10대 떠오르는 기술은 KAIST의 이상엽 특훈 교수를 포함해 전세계 18명의 위원으로 구성된 GMCET이 지난해 11월초 아랍에미레이트연방에서 개최된 정부자문위원회(GAC) 정상회의에서 리스트를 만든 뒤 1월말 다보스 포럼을 통해 최종 선정한다.

 

'세계 10대 떠오르는 기술' 발표는 2012년 이상협 교수가 미래기술 글로벌아젠다카운슬의 의장을 맡았을 당시부터 시작돼 올해로 네번째다. 세계경제포럼이 선정한 2015년 10대 유망 기술은 다음과 같다.

 

◆연료 전지 자동차…수소를 사용하는 무공해 자동차

 

 

▲ <이미지=세계경제포럼 홈페이지>

연료 전지 자동차는 수소를 사용하는 무공해 자동차로 전기나 탄화수소를 이용하는 자동차에 비해 여러가지 장점을 갖는다.

 

 

우선 외부 공급원으로부터 충전되는 배터리와는 다르게 연료 전지는 수소나 천연 가스와 같은 연료를 이용해 직접 전기를 생산한다. 실제 연료 전지는 배터리와 결합해 연료 전지로부터 생산된 전기에너지가 배터리에 저장되어있다가 모터 구동 시에 사용, 거리대비 효율성을 높일 수 있다.

 

압축수소기체를 사용하는 연료전지 자동차는 일반적으로 탱크 하나 당 700 km의 달릴 수 있다. 또 충전을 위해 걸리는 시간은 3분. 공해물질을 방출하지 않아 대기오염문제를 해결할 수 있다.

 

◆차세대 로봇 공학…로봇들 생산라인에서 벗어나 영역확대

 

 

▲ <이미지=세계경제포럼 홈페이지>

지난 수십년간 사람들은 로봇이 인간을 대신해 일상의 일들을 하는 세상을 예측해 왔다.

 

 

그러나 로봇 공학의 미래는 아직 실현되지 않고, 로봇의 사용은 제조 공정의 조립 라인이나 그 외 제한된 일에만 국한돼 있다. 비록 자동차 산업의 예처럼 로봇이 중요하게 사용되는 분야가 있지만, 이 로봇들은 크고 주변 근로자들에게 위험 요소가 되기 때문에 안전 구역에 분리되어 있다.

 

새 시대의 로봇 공학은 대규모 제조 조립 라인에서 다양한 분야로 로봇의 이용을 확장시킬 전망이다. 스마트폰에 사용되는 GPS 기술을 도입해 로봇들은 잡초 제거나 농작물 수확과 같은 정밀한 농업 분야에 이용된다.

 

일본에서는 로봇들이 의약 분야에 이용돼 환자를 침대로부터 일으켜 세워주거나, 뇌졸중을 겪은 환자를 도와 증상의 회복을 돕는 등 간호 업무를 대체하도록 했다.

 

산업 분야에서는 '덱스터 봇(Dexter Bot)' '백스터(Baxter)' 'LBR iiwa' 와 같이 더 작고 정밀한 로봇들이 사람이 하기에 고되거나 불편한 일들을 다룰 수 있도록 손쉽게 프로그래밍 할 수 있도록 제작됐다.

 

이처럼 차세대 로봇 공학은 철학과 인류학에 걸쳐서 인간과 기계와의 관계에 대한 새로운 질문을 던질 것으로 보인다.

 

◆재활용 가능한 열경화성 고분자…매립지 쓰레기를 확 줄일 것

 

 

▲ <이미지=세계경제포럼 홈페이지>

플라스틱은 열가소성 플라스틱과 열경화성 플라스틱으로 나뉜다.

 

 

전자는 가열해 여러 번에 걸쳐 새로운 모양으로 만들 수 있다. 그러나 열경화성 플라스틱은 가열하면 분자적 변화를 보인 후에는 강한 열과 압력을 받아도 플라스틱의 모양과 강도가 변하지 않는다.

 

이러한 내구성 때문에 열경화성 플라스틱은 현재 우리의 삶에 필수적인 요소이고 핸드폰부터 항공우주 산업의 회로판까지 다양하게 사용되고 있다. 하지만 대부분의 열경화성 플라스틱은 결국 매립지에 쓰레기로 버려지게 된다. 이때문에 열경화성 플라스틱 재활용의 필요성이 지속적으로 강조돼 왔다.

 

2014년에 열경화성 플라스틱 기술의 획기적인 진보를 이룬 논문이 Science저널에 게재됐다. 논문에 의하면 폴리헥사하이드로트리아진이라고 불리는 새로운 종류의 열경화성 플라스틱은 강산을 처리함으로써 고분자를 다시 단량체로 만들 수 있는 성질을 가지고 있어 새로운 플라스틱을 만드는데 이용될 수 있다는 것.

 

이는 기존 재활용이 불가능한 열경화성 플라스틱을 새로운 열경화성 플라스틱으로 사용이 가능케 할 전망이다. 또 강도는 강하고, 열 저항성이 좋아서 기존 재활용 불가능한 열경화성 플라스틱을 대체할 수 있는 가능성이 있다. 비록 재활용이 100% 효율적이지 않지만, 이러한 결과는 혁신적이라는 평가다.

 

◆정밀한 유전공학 기술…유전공학 논란 잠재울 것
 

▲ <이미지=세계경제포럼 홈페이지>

기존의 유전공학의 논란은 잠재우고 농작물은 향상시킬 혁신적인 기술로 평가된다.

 

 

현대의 유전공학에서는 원하는 DNA를 표적 작물의 유전체에 전달하기 위해 일반적으로 Agrobacterium tumefaciens라는 미생물을 이용한다. 충분히 검증된 이 확실한 기술은, 대중들에겐 막연한 두려움을 일으키기는 하나 과학계에서는 육종을 통해 만든 품종만큼이나 안전한 GMO를 생산하는 기술이라고 공인 받는다.

 

이렇듯 원하는 DNA 서열을 삽입하는데 Agrobacterium이 유용하기는 하지만, 지난 몇 년 동안 더욱 정밀하고 다양하게 변화된 유전체 교정 기술들이 다수 개발되었다. 예로는 ZFN, TALEN이 있으며, 최근에는 미생물에서 바이러스에 대한 방어 기작으로 진화된 체계인 CRISPR-Cas9 시스템도 이용되고 있다.

 

이를 통해 원치 않는 유전자를 망가뜨릴 수 있으며, 기능적인 면에선 자연적으로 발생한 돌연변이와 구별할 수 없도록 유전자를 변형시킬 수도 있다.

 

유전공학의 주요한 발전을 보여주는 예로는 작황식물에 RNA 간섭 (RNAi) 현상을 접목한 기술이 있다. RNAi는 바이러스나 곰팡이 등의 병원균으로부터 작물을 보호하는데 효과적일 뿐만 아니라 해충으로부터도 보호할 수 있어 화학농약 사용까지 줄여줄 수 있다.

 

이러한 기술을 통해 우리는 물과 경작지, 비료에 이르기까지 농업에 필요한 다양한 자원의 투입량을 줄여 농업의 지속가능성을 높이면서 동시에 작물들이 급변하는 기후에 더 잘 적응하도록 할 수 있을 것이다.

 

◆첨삭가공…프린팅 가능한 장기 맞춤형 제작 등

 

 

▲ <이미지=세계경제포럼 홈페이지>

이름이 말해주듯이, 첨삭가공이란 절삭가공의 반대의미다. 절삭가공은 전통적으로 이용되던 가공방식으로 커다란 나무, 금속, 그리고 돌 등의 재료의 일부를 제거하거나 절삭함으로써 원하는 모양을 만드는 과정이다.

 

 

첨삭가공은 절삭가공과 달리 액체, 또는 분말 등을 재료로 이용하고 디지털 방식의 입체형상으로 3차원 구조의 물질을 만드는 것이다.

 

3차원 제품은 대량생산되는 가공제품과 다르게 최종사용자에게 맞춤형으로 제작이 가능하다. 바이오프린팅은 이미 피부나 뼈 그리고 심장이나 혈관조직의 재생에 이용되는 추세다. 앞으로 개인맞춤형 약물에 큰 잠재성을 제공한다.

 

하지만 아직 자동차, 항공, 그리고 의학 부분에 국한적으로 응용되고 있다. 앞으로 빠른 성장이 기대가 되며, 이 기술의 혁명은 대형시장을 개척할 수 있을 것으로 기대된다.

 

◆응급 인공지능…사고도 막고 더욱 똑똑해진다

 

 

▲ <이미지=세계경제포럼 홈페이지>

컴퓨터가 스스로 배운다면 어떻게 될까? 인공지능(AI)은 사람이 할수있는 일을 컴퓨터가 하는 것이다.

 

 

우리는 사람 목소리를 인식하는 smartphone을 사용하고 공항에서는 사람을 인식하는 기술이 있다. 스스로 운전하는 자동차, 자동으로 날아다니는 drone 등이 대표적인 예다. IBM에 있는 Watson은 Jeopardy는 실력있는 사람들도 이길수 있다.
 
업그레이드된 AI는 이보다 한단계 더 나아가 생산량을 늘릴 수 있고 자동차의 충돌을 줄여 사고를 감소시킬 수 있다. 발달된 기계들은 많은 정보를 더 빠르게 access 할수 있고 사람의 감정으로 인한 biases 를 피할수 있어 사람들은 효율적이고 의학적으로도 정확하게 판단할수 있다.

 

AI는 사람들만이 가질수 있는 창의력, 감정, 대인관계들을 더 중요하게 생각할수 있게 해줄 전망이다.

 

◆분산 제조업…소비자가 직접 조립하는 구조 

 

 

▲ <이미지=세계경제포럼 홈페이지>

분산 제조업은 상품을 만들고 분배하는 기존의 방식을 완전히 뒤집는다. 전통적인 제조업에서는 원자재들이 큰 중심 공장에서 가공되거나 조립돼 동일한 완제품들로 제작이 되고, 최종 소비자들에게 제공된다.

 

 

하지만 분산 제조업에서는 원자재들과 제작 방법들이 분산돼 최종 소비자 가까이에서 완제품으로 제작된다.

 

예를 들어 의자를 제조하기 위해 공장에서 목재를 가공하고 이를 의자로 변환하는 대신, 의자를 구성하는 부분에 대한 디지털 정보들이 절삭 공구를 사용하는 지방의 제조업 허브로 분배 될 수 있다.

 

그 후 의자를 이루는 구성품들은 소비자들이 직접 조립할 수도 있고, 지역의 작업장에서 조립돼 소비자에게 전달 될 수도 있다. 이러한 모델을 사용한 회사가 미국의 가구회사인 atFAB다.

 

분산 제조업은 자원들이 중앙 공장에서 낭비되지 않고 좀 더 효과적으로 사용될 것으로 예상된다. 또한 시제품과 완성품을 만들기 위해 필요한 자본을 줄임으로 시장 진입의 장벽을 낮출 것으로 기대된다.

 

◆'감지와 회피' 드론…진화 거듭하며 중요한 부분 차지

 

 

▲ <이미지=세계경제포럼 홈페이지>

무인 비행체, 드론은 현대 군사 작전에 있어 논란의 중심이지만 매우 중요한 부분을 차지한다. 그뿐만 아니라 드론은 농업과 영화산업을 비롯한 광범위한 항공 관리가 필요한 다른 여러 분야에서 경제적으로 활용이 가능하다.

 

 

드론기술의 다음 목표는 무인 비행이 가능한 기체 개발을 통해 보다 넓은 영역에서의 활용 가능성을 여는데 있다. 이를 이루기 위해서는 비행 경로상 다른 물체와의 충돌을 피하도록 드론 스스로 주변 환경을 감지, 반응해 비행고도 및 경로의 수정이 이뤄져야만 한다.

 

신뢰할 수 있는 자율성과 충돌 회피능력을 갖춘 드론을 이용한다면 전기 배선 점검 또는 긴급 시 고립지로의 의약품 운반과 같은 위험하거나 인간의 행동범위가 닿기 힘든 작업들을 수행 할 수 있다.

 

운송수단으로 드론은 경로상의 다른 항공기 또는 장애물들을 고려해 목적지까지 최적의 경로를 찾을 수 있을 것이다. 자율성을 지닌 드론은 농업시장에 투입돼 공중에서 막대한 양의 시각 데이터를 수집해 꼭 필요한 지역에만 정확하고 효율적인 비료 또는 용수의 투입을 가능케 할 것이다.

 

일단 상용화가 된다면, 드론은 인류의 영향력, 생산성 그리고 경험가능영역을 크게 확장시켜 줄 것이다.

 

◆뉴로모픽기술…인간 뇌를 모방하는 컴퓨터칩

 

 

▲ <이미지=세계경제포럼 홈페이지>

사람의 뇌는 현대의 가장 고성능 슈퍼 컴퓨터조차도 흉내내지 못할 정도로 복잡하다.

 

 

컴퓨터는 선형적이며, 고속으로 작동하는 파이프라인을 통해 메모리 칩과 중앙 처리 장치(CPU)간의 데이터를 빠르게 주고받을 수 있다.

 

그러나 뇌는 오늘날 컴퓨터의 수십억 배에 달하는 논리 회로와 메모리들이 상호 연결되어 있다. 뉴로모픽 칩은 뇌의 구조를 모사해 근본적으로 기존의 하드웨어의 처리 방식과는 다른 방법으로 정보를 처리하는 것을 목표로 한다.

 

뉴로모픽 기술은 컴퓨터의 연산 능력 향상의 다음 단계로 신속한 데이터 처리와 기계의 학습 능력을 향상시켜 줄 것이다.

 

2014년 8월에 원형이 공개된 IBM의 트루노스(TrueNorth) CPU는 백만 개의 인공 뉴런으로 구성되어 있으며, 전통적인 CPU보다 1000배에서 많게는 1만배의 연산 능력을 가지고 있다. 이는 인간의 대뇌 피질에 필적하는 수준이다.

 

뉴로모픽 기술은 드론의 시각적 정보에 대한 반응과 처리 능력을 향상시키는 데 응용될 수 있으며, 인공 지능 카메라와 스마트폰에도 응용할 수 있다. 또한 금융권과 일기 예보에서 다루는 방대한 양의 데이터 해석을 통해 이들의 비밀을 풀어 낼 열쇠가 될 것이다.

 

◆디지털 게놈…유전자 암호도 USB에 저장해 건강관리

 

 

▲ <이미지=세계경제포럼 홈페이지>

USB에 자신의 유전 암호를 저장해 둔다면 장기간 건강관리 가능하다. 인간 게놈을 구성하는 32억개 염기쌍의 DNA 배열을 처음 밝혀낼 때에는 수년의 기간과 수천만 달러의 비용이 들었다. 하지만 지금은 게놈 배열을 밝히고 디지털화하기까지는 단지 몇 분과 몇 백 달러 정도만이 필요하다.

 

 

이 결과는 USB를 통해 휴대용 컴퓨터로 옮길 수 있으며 쉽게 인터넷을 통해 공유된다. 빠르고 저렴한 이 능력은 개인의 특별한 유전적 기질을 찾아줄 전망이다. 또 효과적인 마춤형 건강관리가 가능한 혁명이다.

 

실제 심장질환에서 암에 이르기까지, 다루기 힘든 건강 문제들은 유전 성분을 가지고 있다. 의사들은 환자나 종양의 명확한 유전적 정보를 통해 암 치료의 판단을 할 수 있다. 특히 암 환자들에게 고도의 맞춤형치료법을 제시할 수 있어 의료의 신기원을 이룰 수 있게 될 것으로 예상된다.

 

하지만 다른 모든 개인 정보와 동일하게 개인의 디지털 게놈도 사생활이므로 보호되어야 한다.

 

한편 세계경제포럼(World Economic Forum, WEF)은 스위스의 휴양도시 다보스에서 열리는 세계경제 포럼이다. 본부는 스위스 제네바에 있으며, 주로 다보스에서 열리기 때문에 다보스 포럼으로 불리기도 한다.