세계경제포럼 선정한 2017년 10대 미래유망기술 > News Insight

  세계 경제포럼(World Economic Forum, WEF)의 전문가 네트워크(Expert Network) 및 글로벌 미래 위원회( Global Future Councils)는 Scientific Amearcan의 자문위원회와 함께 2017년 10대 미래유망기술(Top 10 Emerging Technologies of 2017))을 2017년 6월에 발표하였다. 미래 유망기술은 가까운 미래에 인간의 삶의 질을 개선(Improve lives)하고 산업의 개혁(Transform industries)을 통한 풍요로운 삶을 영위하게 할 수 있는 기술이면서 특히, 지구환경을 보호(Safeguard the planet)하는 잠재력이 있는 기술을 선정하고 있다. 

  2015년 이후  발표되는 10대 기술은 해마다 바뀌고 있는데, 2015년은 연료전지 자동차, 차세대 로보틱스, 재활용가능 열 경화 고분자, 정밀 유전공학, 첨삭가공, 인공지능, 분산제조업, 감지/회피 드론, 뉴로모픽 칩, 디지털 유전체가 선정 되었고 2016년은 나노 IoT, 차세대 전지, 블록체인, 2D소재, 자율주행 자동차, 장기 칩, 페로브스카이트 태양전지, 개방 인공지능 생태계, 광(光)유전학, 시스템 대사공학이 선정된데 비해 2017년은 액체 생체검사, 공기에서 물 획득기술, 시각작업 딥런닝(Deep Learning), 태양광이용 액체 연료제조, 인간세포 지도, 정밀농업, 녹색자동차용 범용 촉매기술, 유전자 백신, 지속가능 공동생활 디자인, 양자 캄퓨팅이 선정되었다. 새로 선정된 2017년 기술은 이전까지 결코 볼 수 없는 규모로 산업을 재 정의하고 전통적인 산업영역의 의미를 빠른 속도로 퇴색시키며 새로운 산업적 기회를 창출 할 수 있다고 WEF 4차 산업혁명 센터장  Murat Sönmez는 설명하고 아울러, 공공 및 민간 기관들은 정책, 프로토콜, 협력 관계 등을 전면적 재검토할 필요가 있다고 강조하고 있다. 

 기술적인 측면에서도 각각의 단위기술 보다는 융합된 총체적 기술들이 선정되고 있다는 점은 이제 4차 산업 혁명 기술이 실체화되고 있다는 것을 알 수 있다. 미래 유망 10대 기술 중   바이오 관련 기술이 2015년 2개(정밀 유전공학, 디지털 유전체), 2016년 3개(장기 칩, 광 유전자, 시스템 대사공학), 2017년 4개(액체 생체 검사, 인공세포 지도, 정밀농업, 유전자 백신)로 늘어나고 있다. 특히, 2017년 기술은 지구 환경/자원보호 관점에서 공기에서 물 획득기술, 태양광 이용한 인공 식물 잎(Artificial leaves)으로 이산화탄소로 액체 연료를 얻는 기술, 꼭 필요한 양의 비료, 물, 농약으로 최대의 수확을 생각하는 정밀 농업, 수소를 이용한 무 방출 녹색 자동차, 공동체 생활에서 에너지와 물을 절약하는 지속가능 디자인 기술 등이 부각을 받고 있다. 

 올해의 10대 유망미래기술을 하나씩 소개하면 아래와 같다.

1) 액체생체검사(Liquid biopsies); 

 암 등을 진단할 때 혈액과 같은 액체를 사용하여 진단하는 기술이다. 전통적으로 암 진단 시 사용되어온 조직생체검사로는 불가능한 비 침습 생체 검사가 액체 생체 검사에서는 가능할 뿐만 아니라 광범위하고 완벽한 질병 데이터를 얻을 수 있다. 특히, 혈액 내에 순환하고 있는 암세포 DNA를 분석하여 병의 진행정도, 치료 율 등을 빠른 속도로 분석이 가능하여 암 치료를 더욱 정확하고 쉽게 할 수 있다.

2) 공기에서 물 획득(Harvesting clean water from air);

 공기 중에 있는 수분에서 깨끗한 물을 얻을 수 있는 기술은 공기 중 습도가 아주 높아야 가능하고 전기에너지가 많이 필요해서 실제로 사용이 어려운 기술이다. MIT, California대, Berkeley대 공동팀이 개발한 다공성 결정물은 전기 에너지가 없이 물로 전환할 수 있었고, 또 다른 시도로  Zero Mass Water(Arizona주)라는 Start-up은 off-grid solar system으로 하루에 2-5리터의 물을 생산하였다. 대기 중에는 약 1,000조 리터의 물이 있다.

3) 시각작업 딥 런닝(Deep learning for visual tasks); 

 컴퓨터의 인공지능이 딥 러닝 기술 덕분에 사람보다도 훨씬 이미지 분석 능력이 뛰어나게 되었다. 자율 주행 차에서 이미지 분석, 정밀의료진단 이미지 분석, 보험에서 손해평가, 저수지 물 저장 수준, 농업에서 작물 생산 현황 등 다양한 활용 용도가 개발되고 있다.

4) 태양광이용 이산화탄소 액체연료화 (Liquid fuels from sunshine);

  광합성이 가능한 식물 인공 잎으로 이산화탄소와 물을 이용하여 식물과 같은 설탕, 전분 등의 자장에너지를 만들 수 있을까? 라는 질문을 많이 했다. 지금은 상당히 긍정적인 방향으로 받아 들여 지고 있다. 태양광으로 활성화되는 식물의 염록체와 같은 촉매가 개발되었다. 개발된 촉매로 쉽게 물 분자에서 수소를 만들어서 공기 중 CO2를 탄화수소(Hydrocarbon)로 전환할 수 있다. 우리가 사용하는 연료인 알콜, 휘발유, 디젤 ,등유는 탄화수소 물질이기 때문에 태양광과 물, 이산화탄소로 충분히 연료를 만들 수 있다.

5) 인간세포 지도(The Human cell atlas); 

 인간신체를 해독할 목적의 국제 공동연구과제인 ‘Human Cell Atlas(인간세포지도)“가 2016년 10월에 결성되었다. 인간조직에 있는 모든 세포의 위치, 형태, 기능을 파악하여  활성화하는데 필요한 유전자, 단백질, 또는 다른 물질 등을 정확히 알아낸다. 특정 세포는 정확하게 어떻게 다른 세포와 접촉하는가, 유전적 변화 또는 한 개의 세포가 변했을 때 신체 내 변화는 어떻게 되는가 등 인체에서 일어나는 모든 현상을 정확히 파악하는 기술이다. 성공적으로 과제가 끝나면 1,000만장 이상의 세포이미지를 확보해 개인건강관리 뿐만 아니라 의학, 화학, 식품, 제약 등 모든 산업에 엄청난 변화를 가져 올 것이다.

6) 정밀농업(Precision farming);

  4차 산업혁명기술은 물과 비료, 농약 등의 화학물질의 투여를 최소화하거나 질병 및 해충 등을 정확히 파악하여 적절한 방제로 작물의 생산성과 질을 최대화할 수 있게 한다. 측정센서, 로봇, GPS, 드론, 이미지 및 데이터분석 소프트웨어 등을 아용하여 작물이 필요한 모든 것을 공여하고, 실시간 작물의 상태를 파악하여 예상되는 수확량과 출하시기를 조정할 수 있고 아울러 농장 간 클라우딩으로  농업의 수요/공급을 조정할 수 있다.

7) 녹색 자동차용 범용촉매기술(Affordable catalysts for green vehicles);

 수소연료전지 기술로 구동되는 자동차는 현재 자동차에서 배출되어 문제시되는 CO2, 유해gas, 미세 먼지 등을 무 방출하는 기술(Zero emission technology) 이다. 수소연료전지는 백금이 포함된 고가의 촉매를 사용하여 경제성이 없다. 현재 고가의 팔라듐(Pd)과 같은 희귀금속이나 백금(Pt)의 사용을 줄이는 기술이 개발되었고 최근에는 전혀 백금을 사용하지 않는 촉매나 희귀금속과 같은 금속을 전혀 사용하지 않는 촉매가 개발되어서 수소를 저렴한 가격으로 생산하는 실용화 기술이 개발되고 있다. 

8) 유전자 백신(Genomic vaccines);

 유전자인 DNA나 RNA를 사용한 백신은 전통적인 단백질로 생산된 백신에 비해 우수하고 돌발적으로 발생하는 감염병에 대해서 빠른 시간에 대응하고 저렴한 시용이 가능하다. 인체 내에서 직접 감염병 항체를 생산하게 만들어 사용하는 방법으로 인류가 큰 난제중 하나인 감염병 문제를  해결할 수 있게 된다. 

9) 지속가능 공동생활 디자인(Sustainable design of communities);

  녹색 디자인기술로 공동생활을 하면서 소비하는 물과 에너지 등을 획기적으로 줄일 수 있는 기술이다. 지역적으로 생산되는 solar energy를 smart microgrid를 사용하며 50%의 전력소비를 줄일 수도 있고 화장실, 하수도 폐수의 재할용하는 기술과 빗물을 이용하는 물 사용 재 디자인 기술은 현재에 사용하는 수돗물을 70%까지 줄일 수 있다. California와 Berkeley대학에서는 공동생활체에서 탄소제로(Carbon zero)방출 과제도 수행중이다. 

10) 양자 컴퓨팅(Quantum computing);  

 양자컴퓨터의 거의 무한한 가능성 때문에 설치하는데 필요한 어려움이나 고가의 비용에도 불구하고 매우 매력적이다. 2016년 IBM은 양자컴퓨팅을 첫 번째로 대중 접근을 제공하였고 이결과 20여 편 이상의 학술지가 출판되고 현재 50개 이상의 Start-up이 양자컴퓨터를 만들기 위해 전 세계적으로 협력을 하고 있다. 

현재의 컴퓨터방식은 한 번에 한 단계씩 계산이 이루어지는데 비해서 양자 검퓨터는 양자가 가지는 파동과 입자적인 이중성과 불확실성 때문에 중첩(Superposition)되어 있어서 단 한 번의 조작으로 모든 가능한 상태를 모두 조작한 것과 같은 효과를 가지고 굉장히 빠른 연산이 가능하다. 

만약, 56비트의 비밀암호를 현재의 컴퓨터로 찾으면 1,000년이 걸리지만 양자 전산을 사용하면 4분이면 가능하다. 결국 현재 슈퍼컴퓨터로 풀 수 없는 기상재해, 복잡한 자연 현상, 거시경제, 유전체등 아주 복잡한 영역의 연구가 쉽게 해결될 전망이고 빠른 전산 속도 만큼 빠른 과학 발전을 기대한다.    

 마지막으로, 미래유망기술의 발표 후의 추이를 조사하면 아주 빠른 속도로 산업화 되고 있음을  실감할 수 있게 된다. 2015- 2017년에 발표한 여러 가지 미래유망기술들을 이용한  초기제품들이 우리는 이미 시장에서 볼 수 있다. 2017년 유망미래 10대 기술을 발표하면서 WEF에서 강조했듯이 공공 및 민간의 과학/기술/산업 정책, 프로토콜, 협력 방안 등에 전반적인 재검토는 필요하고, 우리도 공공 및 민간 공히 과감한 도입을 위한 노력이 절실하게 필요한 시점이다.<IFS post>