세계경제포럼, 2014년 떠오르는 10대 기술 선정
세계경제포럼, 2014년 떠오르는 10대 기술 선정
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  • 승인 2014.02.27 10:48
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세계경제포럼은 26일(한국시간 18시) 2014년도 세계 10대 떠오르는 기술을 발표했다.

세계경제포럼의 ‘세계 10대 떠오르는 기술’은 2012년 KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 미래기술 글로벌아젠다카운슬(Global Agenda Council on Emerging Technologies, GACET) 의장을 맡았을 당시 시작돼 올해로 세 번째다.

세계경제포럼의 10대 떠오르는 기술은 전 세계 전문가들의 의견을 취합해 11월 초 아랍에미레이트연방에서 개최된 GAC 정상회의에서 위원들이 최종 리스트를 만든 뒤 1월 말 다보스포럼에서의 의견을 종합해 최종 선정됐다.

올해 GACET(의장: 누바 아페얀(Noubar Afeyan) Flagship Ventures 회장)를 중심으로 세계경제포럼에서 선정한 10대 기술은 다음과 같다.

1. 신체적응 웨어러블 전기전자기술
2. 나노 구조 탄소복합체
3. 해수 담수화 과정에서 금속 채취
4. 전기 저장 그리드
5. 나노선 리튬이온 전지
6. 스크린 없는 디스플레이
7. 인간 마이크로비옴(미생물군집) 치료제
8. RNA기반 치료제
9. 자신에 대한 정량적 기록과 예측분석
10. 뇌-컴퓨터 인터페이스

세계경제포럼 2014년 10대 유망 기술 발표

세계경제포럼 유망기술 글로벌의제위원회에서 선정해

자원 감소, 환경문제 등 오늘날 인류가 직면한 중대 문제 해결에 기술혁신이 크게 기여할 것으로 예상되나 기술개발에 대한 저조한 투자, 낙후된 규제 조치, 일반 대중의 낮은 이해도는 걸림돌이 되어왔다. 세계경제포럼(World Economic Forum) 산하 유망기술 글로벌의제위원회(Global Agenda Council on Emerging Technologies)에서는 최근 세계 기술변화의 흐름을 분석해 ‘10대 유망기술’을 다음과 같이 선정했다. 유망기술 글로벌의제위원회에서는 매년 주목받는 10대 유망 기술을 발표함으로써 이들 기술의 잠재적인 성장에 대한 인식을 높이고 투자, 규제 및 일반 대중들을 위한 이해도를 증진시키고자 한다.

2014년 세계 유망기술 목록

1. 신체 착용 가능한 웨어러블 전자기기(Body-adapted Wearable Electronics)

구글 글래스부터 손목에 착용하는 피트비트(Fitbit)까지 웨어러블 기술
(wearable technology) 지난 몇 년 동안 눈부신 발전을 이뤘다. 이들 기기들은 사용자의 운동 상태, 심장박동 수, 수면 패턴 등을 모니터하고 관리함으로써 건강을 유지하도록 도와준다. 이제 웨어러블 기술은 손목밴드나 신체에 고정시켜 사용하는(clip-on-device) 외부 장치에서 신체에 직접 착용 가능한 형태로 발전하면서 사용자의 건강기능을 지원하고 있어 인간과 기술 간의 경계는 점점 더 허물어지고 있다. 신체 착용가능한 전자기기는 주로 센서와 센서로부터 받은 자료를 분석하는 피드백 기능을 갖춘 소형 장치로 옷 안에 넣거나 신체의 한 부분에 착용함으로써 사용자가 보다 편안하게 이용할 수 있다. (사례: 심장 박동 수 체크를 위해 귀속에 넣거나 옷 안에 넣을 수 있는 센서, 신체 주요 기능을 모니터하도록 임시적으로 생성된 문신, 혹은 걸을 때 나오는 진동을 이용해 위치추적이 가능한 촉각 깔창 등. 촉각 깔창은 시각장애인들의 길 찾기에 도움을 주고 있으며 구글 글래스는 의사가 수술 집도 시 환자의 정보를 실시간으로 받을 수 있음.) 웨어러블 기술의 성공 관건은 전자 장치의 사이즈, 자연스럽고 편안한 착용(non-invasiveness), 다양한 변수를 처리하고 실시간으로 정보를 주고받는 기능이라고 전문가들은 말한다. 반면 얼굴인식 혹은 메모리 지원 등의 기능은 개인정보를 위반 하는 우려가 있다는 의견도 있으나 지속적인 개발이 계속되는 한 2016년 인류는 웨어러블 기술의 상용화 시대를 맞이할 것으로 예측된다.

2. 나노구조의 탄소복합물질(Nanostructured Carbon Composites)

자동차를 포함해 운송수단에서 발생하는 매연은 심각한 환경오염원이다. 나노구조의 탄소섬유로 이루어진 신생 합성물질은 자동차 제조 시 무게를 10% 이상 감소시켜 에너지 효율성을 증가시키고 탄소 배출을 줄이는 중요한 기술로 부각되고 있다. 또한 자동차 이용자의 안전을 개선시키기 위한 고강도 고장력을 갖춘 신생물질도 개발 중이다. 탄소 나노튜브를 이용해 나노 수준에서 탄소섬유와 이를 감싸고 있는 주변 고분자 메이트릭스 간의 연결고리를 강화시킴으로써 사고 발생 시 충격을 보다 더 잘 흡수하고 부서지지 않는 대신 자동차 안의 승객을 보호한다. 탄소섬유 합성물질의 재활용 문제는 그동안 탄소섬유 물질이 널리 쓰이는데 제약을 가져왔으나 새로운 기술 개발은 이를 극복할 수 있는 대안으로 떠오르고 있다. 나노 단위에서 탄소섬유와 고분자를 이어주는 인터페이스에 ‘끊어질 수 있는 접합 지점’을 삽입해 복합물질이 쉽게 부러지고 재생될 수 있도록 한 것이다. 나노구조의 탄소복합물질은 보다 더 가볍고 안전하고 재활용이 가능한 자동차를 대량으로 생산하는 것을 가능하게 만들 것이다.

3. 담수화 잉여물질 고농축 소금물에서 금속 채취(Mining Metals from Desalination Brine)

지구촌 인구가 늘어나고 개발도상국이 선진국으로 발전하면서 마시는 물 부족은 인류가 직면한 가장 어려운 문제 가운데 하나다. 공업 및 생활용수 부족, 농사에 필요한 물도 절대적으로 부족한 상황이다. 미국 콜로라도 강, 호주 달링 강, 중국 황화 강들이 수량 부족으로 더 이상 바다에 이르지 못하고 있는 실정에서 해수의 담수화는 인류를 위한 새로운 유망기술로 등장하고 있다. 하지만 담수화 기술은 담수 과정에서 에너지를 많이 소비하고 담수되지 않은 고농축 소금물을 바다에 흘려보내 해양 생태계를 위협하는 등 심각한 문제를 안고 있다. 리튬, 마그네슘, 우라늄, 칼슘, 포타슘 등을 함유하고 있는 고농축 소금물을 재활용하는 기술은 최근 들어 주목받고 있다. 촉매제를 이용해 화학반응을 유도함으로써 고농축 소금물로부터 중요한 금속물질을 채취하는 기술은 향후 땅 속에서 혹은 호수의 퇴적물에서 광물을 채취하는 수준의 비용으로 개발될 것으로 보인다. 이는 곧 해수의 담수화 비용을 줄여줄 것으로 기대돼 인류의 물 부족 문제를 해결하는데 기여할 것이다.

4. 전력망에서의 전기 저장

전기는 직접적으로 저장이 불가능하다. 그러므로 전력망은 소비자가 원하는 수요만큼 효율적으로 전기를 생산하는 게 중요하다. 석탄이나 가스로 운행되는 발전소의 경우 이들 에너지원의 대량 저장이 가능하므로 전력망에서는 에너지 수요가 있을 때 마다 필요한 만큼 전기를 생산해왔으나 탄소배출량이 커서 기후변화 등 환경오염을 유발시켰다. 현재 많은 국가에서는 탄소기반 발전소 대신 재생가능에너지나 원자력 등을 이용하는 발전소를 운영하고자 한다. 한편 풍력이나 태양열을 이용하는 재생에너지의 경우 전력 생산이 간헐적으로 이루어지고 있다. 소비자나 전력망이 필요로 하는 시점에 전기를 생산하기 보다는 외부 날씨 조건이 우호적일 때 많은 양의 전기를 생산하고 마는 것이다. 또한 원자력발전소는 에너지원을 항상 켜 놓고 동일한 양의 전기를 생산하는 기저부하(baseload) 방식에 의존하는 문제점이 있다. 현재 양수발전소(pumped storage hydropower)만이 소비자의 수요에 맞춰 전기를 생산하고 있다고 하나 비용이나 환경면에서 그리고 특정 지형에서만 설치가 가능하다는 점에서 한계가 있다. 전력망에 전기를 저장해두고 소비자의 수요에 따라 전력을 공급하는 기술은 그동안 어려운 과제로 치부되었으나 미래에는 흐름전지(flow battery)가 개발되어 석탄이나 가스를 저장하는 것처럼 화학 에너지를 저장할 수 있을 것이다. 쉽게 이용 가능한 물질로 보다 더 효율적인 방법으로 에너지를 집적할 수 있는 고체전지(solid battery) 개발도 활발하게 진행 중이다. 그래핀을 이용한 초고용량 커패시티(supercapacitor)는 초고속 충전과 방전을 수천 만 번 반복할 수 있도록 해주며, 움직이는 비행기 바퀴나 지하에 저장된 압축 공기을 이용하는 동력에너지 활용도 주요한 대체 에너지원으로 관심 받고 있다. 독일의 경우 수소의 전기분해를 통한 이산화탄소 메틸화가 개발되고 있는 중이다. (잉여 전기를 사용해 물을 수소와 산소로 나누고 수소는 후에 버려지는 이산화탄소와 반응해 메탄을 만들어 연소에 활용하는 방안). 이런 기술은 아직은 개발 초기 단계이지만 급속도로 발전해 인류의 미래를 바꿀 것이다.

5. 나노와이어 리튬이온 전지(Nanowire Lithium-ion Batteries)

현대생활에 있어 배터리는 엄청나게 중요한 부분을 담당하고 있다. 리튬이온전지는 핸드폰, 노트북 컴퓨터, 전기차 등에 널리 쓰이고 있다. 전기차가 휘발유를 사용하는 차만큼 상용화되기 위해서는 배터리 주행거리뿐만 아니라 수명이나 에너지 밀도 등도 개선되어야 한다. 배터리는 음극과 양극, 그리고 이 두 전극을 둘러싸고 있는 전해액으로 구성되어 있다. 이온은 두 전극 사이 전해액을 돌아다니며 전류를 생성한다. 리튬이온 전지에서 양극은 비교적 저렴하고 영구적인 흑연으로 이루어져 있으나 근래 성능이 보강된 실리콘 양극을 개발하는 연구를 진행하고 있다. 그러나 실리콘은 충전과 방전되는 동안 늘어났다 줄어들면서 구조에 균열이 생긴다. 이 문제를 극복하고자 실리콘 나노와이어나 나노입자가 개발되어 전지의 전기밀도로 높이며 고속 충전과 전력 전송이 가능하도록 했다. 실리콘 양극 리튬이온 배터리는 현재의 리튬전지보다 더 빨리 충전되고 30%-40% 전력을 더 생산해 전기차의 상용화와 일반 가정에서의 태양에너지 활용을 앞당길 것이다. 앞으로 2년 내에 실리콘 양극 리튬 배터리가 탑재된 핸드폰이 등장할 것이다.

6. 스크린 없는 디스플레이기(Screenless Display)

현대 통신기기가 소형화되면서 사용자는 디스플레이가 장착된 기기를 쓰는 게 불편해졌다. 이를 위해 스크린 없는 디스플레이가 개발되고 있다. 자판기가 스크린에 보여 지는 대신 사용자 앞에 투영되어 사용된다. 스타워즈 영화에서처럼 3차원의 홀로그램 이미지를 활용하게 되는 것이다. 지난 2013년 MIT의 미디아랩 연구소에서는 일반 텔레비전의 해상도를 가진 저렴한 비용으로 개발된 홀로그램 컬러 비디오 디스플레이를 선보이기도 했다. 또 홀로그램으로 공간에 투영되는 방식이 아닌 디스플레이가 인간의 망막에 바로 투영됨으로써 무거운 하드웨어를 없앨 수 있고 다른 사람들이 사용자의 컴퓨터를 볼 수 없어서 개인정보도 보호되는 기술도 개발되고 있다. 2014년 1월에는 한 창업회사가 인간의 망막 디스플레이를 활용해 컴퓨터 게임과 영화를 즐기는 기술을 개발한다고 발표했다. 2013년 이 분야에 대한 기술개발이 활발하게 이루어졌고 가상현실 헤드기어, 생체공학 콘택트렌즈, 노년층이나 시각장애인을 위한 모바일 기기, 홀로그램을 이용한 비디오 등이 개발되었다.

7. 인간 미생물군집을 이용한 치료법 개발(Human Microbiome Therapeutics)

인간의 신체는 하나의 유기체라기보다는 수백만 개의 미생물로 구성된 생태계라 볼 수 있다. 지난 몇 년 동안 인간의 미생물군집에 대한 연구가 집중적으로 진행되어 왔으며 ‘2012년 인간 미생물군집 프로젝트’에는 80개의 과학단체가 공동으로 연구를 수행해왔다. 그 결과 인간의 몸에는 만개 이상의 미생물군집이 있으며 이들은 수억 조의 세포를 구성하고 신체 무게의 1%~3%를 차지한다. DNA 배열, 생물정보학, 세포배양기술 등의 발전을 통해 다양한 미생물 종이 인간의 몸에 서식한다는 것을 알아냈고 이는 특정 질병과의 인과관계를 밝히는데 중요한 도움을 주고 있다. 미생물 군집은 인간의 생존에 중요한 역할을 한다. 장(gut) 속의 박테리아는 소화와 영양분 흡수를 도와주는 반면 병원균들은 각종 질병을 일으킨다. 특히 인간의 장 속에 사는 미생물군집에 대한 연구가 관심을 끌고 있는데 이는 미생물들이 감염 질병, 비만, 당뇨, 기타 장 질환 등에 큰 영향력을 행사하고 있기 때문이다. 잦은 항생제 치료는 인간의 장 속 미생물 생태환경을 파괴해 클로스트리듐 디피실리균 감염 등을 유발하거나 치명적일 경우 생명을 위협하기도 한다. 또한 건강한 장 속에 있는 미생물 군단을 배양해 질병 치료에 활용하는 기술도 개발되고 있다. 인간 미생물군집을 연구해 질병이나 건강을 유지하고자 하는 기술은 향후 보다 더 왕성하게 발전하리라 예측된다.

8. 리보핵산(RNA)에 기반을 둔 치료법 개발

리보핵산(RNA)는 세포생물학의 필수 분자로 DNA에 코딩된 유전자 정보를 단백질 생산에 전달함으로써 세포가 정상적으로 기능하도록 도와준다. 또한 단백질 생산은 인간의 질병이나 장애를 초래하는 핵심 요인으로도 작용하기 때문에 RNA 치료법은 기존의 약물치료로는 불가능했던 질병을 고칠 수 있는 대안으로 주목받고 있다. 하지만 세포가 갖는 복잡성이라든지 세포의 유전자 발현(gene expression)시 나타나는 변이성에 대한 이해도 부족으로 이 분야의 기술은 다소 느리게 개발되어 왔다. 하지만 지난 몇 년 동안 새로운 바이오기술 개발에 대한 관심이 되살아나면서 2014년 두 개의 RNA 기반 치료법이 임상에 쓰일 수 있도록 허용되었다. RNA 약물 치료법은 RNA 기능을 방해함으로써(결함이 있거나 혹은 지나치게 왕성해진 유전자의 발현을 차단시킴) 각종 유전자 질병이나 암, 전염병을 치료한다. 이보다 한 단계 더 발전한 바이오기술이 바로 메신저 RNA 분자(mRNA molecule)에 기반을 둔 치료법이다. 근육 내부나 정맥 속에 투여된 특정 mRNA 배열이 환자 세포를 통해 약물을 투여해야 할 단백질을 찾아서 공격함으로써 치료한다. 이 방법은 DNA를 직접적으로 변화시키지 않고 치료해 세포의 게놈에 영구적인 변형을 초래하지 않고 필요에 따라 치료를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 자연적으로 존재하는 단백질의 양을 감소시키거나 치료를 도와주는 단백질을 배양해 그 기능을 극대화시키는 것 등을 사용하는 RNA 약물치료법은 RNA 기초과학, 합성기술, 시험관 배양 기술 발달로 가능하게 되었다. 대형 제약회사나 학계, 일반 기업에서는 RNA에 기반을 둔 치료법을 개발하고자 서로 협력하고 있다. 수년 내 RNA는 그동안 치료가 불가능했던 질병들에 대해 기존의 제약회사에서 제공할 수 없었던 새로운 치료 방법을 제시할 것이다.

9. 수치로 보는 자신(Quantified Self, 예측 분석)

지금까지 ‘수치로 보는 자신(Quantified Self, QS)’은 사용자의 건강상태나 행동을 개선하기 위해 일상에서 얻는 지속적인 데이터를 수집하고 이를 분석하는 것으로 사용되어 왔다. 하지만 오늘날처럼 모든 것이 인터넷으로 연결된 시대에는 QS의 역할이 더 중요해졌다. 스마트 폰 사용으로 사람들은 누구와 교류하고 어디를 가는지 혹은 무엇을 하는지 알 수 있게 됐다. 이런 활동영역에서 얻은 방대한 자료와 특화된 기계인지 알고리즘을 사용하면 사람들은 이제 자신들의 생활습성이나 행동 등에 대해서 보다 더 자세하게 알게 되고 예측하게 된다. 이는 나아가 도시설계, 개인의 특성에 맞는 의료서비스, 지속가능한 환경, 진단서비스 개발 등에 활용될 수 있다. 한 예로 카네기멜론대학에서는 스마트폰 사용자의 수면 패턴이나 소셜 네트워크의 변화를 모델로 만들어 이들의 우울증이 언제 시작되는지를 예측할 수 있는 방법에 대해 연구했다. 최근 들어 소비자의 행동을 보다 잘 이해하고 비싼 마케팅 조사를 피하기 위해 많은 제품들은 다양한 센서를 장착하고 있다. 자동차는 운전자의 운전 습관을 기록하고 이런 자료들은 스마트폰을 통해 제공되어 도시설계나 교통운영체계에 이용된다. 개인의 사생활 보호 혹은 기타 사회적인 우려를 해소하면서 빅 데이터를 어떻게 최적으로 활용할 것인지에 대한 기술은 지속적으로 개발될 것이다.

10. 뇌와 컴퓨터를 이어주는 인터페이스(Brain-computer Interfaces)

생각만으로 컴퓨터를 움직이는 것은 예상외로 빨리 실현될 수 있는 기술이다. 브레인 컴퓨터 인터페이스는 컴퓨터가 직접 두뇌의 신호를 받아서 해석하는 것을 말한다. 사지가 마비되거나 혹은 뇌출혈로 거동이 불편한 사람들의 뇌 주파를 컴퓨터가 직접 읽고 해석함으로써 로봇의 팔을 움직여 커피를 마시거나 휠체어를 민다. 시각 장애자의 뇌 속에 시력을 회복할 수 있는 컴퓨터 장치를 직접 이식함으로써 시력을 회복해주기도 한다. 최근 연구자들은 여러 사람들의 뇌를 직접 연결하는 연구를 시도하고 있다. 듀크 대학에서는 서로 다른 나라에 살고 있는 두 마리 쥐의 뇌를 인터넷으로 연결해 이들 쥐가 보상을 위해 서로 협력하는 실험을 성공적으로 마친 바 있다. 2013년 하버드대학에서는 인간과 쥐의 뇌를 브레인 컴퓨터 인터페이스로 연결시키기도 했다. 컴퓨터가 인간의 기억을 조작하거나 컴퓨터로 만든 기억을 인간의 뇌에 주입시키는 연구도 진행되고 있다. 2013년 중순쯤 MIT에서는 쥐의 뇌에 컴퓨터가 만든 기억을 성공적으로 주입시켰다는 연구결과를 발표했다. 기억을 조작할 수 있는 인간의 뇌 기능은 ‘심리적 외상 후 스트레스’를 치료하는데 도움이 되며 종래에는 컴퓨터 파일로 된 기억을 인간의 뇌에 주입함으로써 이런 치료를 하게 될지도 모른다. 물론 이런 기술이 개발되는데 따른 윤리적인 문제도 고려되어야 한다.
 


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