해동일본기술정보센터가 전하는 미래와 기술

[chahlley18]

LAB TOUR 연구실 탐방

해동일본기술정보센터가 전하는 미래와 기술

서울공대지 2018 Spring No. 108

2018년 세계의 이노베이션 10건

세계를 변혁시킬 이머징 테크놀로지

사막의 공기로부터 식수를 추출한다면 어떨까?

그것도 전기를 사용하지 않고 말이다.

암으로 의심되는 환자의 생체 조직을 적출해내지 않는 생검이 가능할까?

눈깜짝할 사이에 어려운 문제를 풀어줄 컴퓨터가 만들어진다면 어떨까?

이것들을 현실화하는 기술이 향후 수년 안에 일반화될 전망이다.

SCIENTIFIC AMERICAN과 세계경제포럼의 전문가 네트워크가 협력하여 선보이는

이번 특집에서는 그런 이머징 테크놀로지 10건을 선별하여 소개한다.

1. 〔공중위생〕 태양광으로 공기 집수 기술

공기 중의 수분을 추출하여 식수를 얻어, 장치를 구동하는 것은 태양에너지이다.

깨끗한 물을 구할 수 없는 사람이나 멀리까지 물을 길으러 가지 않으면 안 되는 사람은 전세계에 수십 억 명에 달한다. MIT와 캘리포니아 버클리 대학 연구팀은 ‘금속유기구조체(MOF)’라는 다공성 결정체를 이용하여 에너지를 전혀 사용하지 않고 물을 추출.

2. 〔에너지〕 인공광합성으로 CO2를 연료로

한 발 앞선 인공광합성은 식물처럼 CO2를 직접 연료로 바꿀 수 있다.

식물의 잎은 태양광의 에너지를 이용하여 이산화탄소를 탄화수소 화합물로 바꿔 그것을 세포의 활동에 사용하고 있다. 이 광합성을 본떠서 인공 프로세스를 개발, 저장 가능한 연료를 만들어 냄으로써 태양광발전 및 풍력발전이 안고 있는 문제를 해결할 수 있게 될

전망이다.

3. 〔컴퓨팅〕 시각 작업을 위한 딥러닝 AI

화상인식을 딥러닝으로 학습하여 의료 및 사회 안전 등, 많은 것을 바꾼다.

최근에 심층학습이라는 AI의 신기술이 등장함에 따라 컴퓨터가 다양한 종류의 화상을 사람보다 더 뛰어나게 식별할 수 있게 되었다.

이 기술을 이용한 제품은 이미 기업에 의해 판매되고 있다. 트럭 운전에서 의료 화상을 해석하여 병을 진단하는 것에 이르기까지, 인간이 하고 있는 다양한 업무를 AI가 대행 또는 보좌하게 될 것이다.

4. 〔공학〕 정밀농업

센서와 실시간의 데이터 처리로 수확량을 높여 낭비를 없앤다.

세계의 인구 증가에 따라 식량을 증산할 필요가 있으나, 경작 가능지의 증가가 인구증가를 따라가지 못하고 있다. 식량위기에 대한 우려는 지역을 넘어 전세계의 식량 불안정화로 이어지고 있다. 이에 따라 ‘정밀농업’을 활용하는 대규모 농가가 늘어났다. 수확량을 늘려, 폐기물을 줄이고 농업에 필연적으로 따라오는 경제적·안전상의 위험을 완화시킨다.

5. 〔의학 & 바이오〕 인간세포지도(Human Cell Atlas)

인간의 다양한 세포 전체에 대해 그것이 어떤 기능을 하고 있는 지를 해명한다.

인체가 어떻게 기능하고 있으며 병이 어떻게 생기는지를 깊이 있게 이해하기 위해서는 엄청나게 많은 양의 정보가 필요하다. 모든 조직에서의 세포 특징을 파악할 필요가 있으며 각 타입의 세포에서 어떤 유전자와 단백질 등의 분자가 활동하고 있는지를 알아야 한다.

6. 〔의학 & 바이오〕 액체 생체검사

초고감도 혈액 검사가 암 진단과 치료를 크게 개선시킨다.

암으로 의심될 경우, 영상촬영과 함께 생체조직검사(생검)를 시행한다. 종양의 샘플을 채취하여 현미경을 통해 조사한 후, 암을 초래한 유전자 변이를 특정하는 경우가 많다. 이들 결과는 암 타입과 진행 단계를 판별하여 최적의 치료법을 결정하는데 기여한다.

7. 〔자동차〕 연료전지차용의 신 촉매

귀금속을 줄임으로써 수소연료전지의 비용을 대폭적으로 절감.

이산화탄소를 배출하지 않는 전기자동차가 앞으로 주류가 될 전망이다. 지금은 도로 위를 달리고 있는 자동차의 1%에도 못 미치지만, 배터리 비용 및 수명 등의 특성을 개선하는 기술이 많이 등장한 덕분에, EV의 가격은 휘발유차와 충분히 경쟁할 수 있게 되었다.

8. 〔의학 & 바이오〕 DNA 백신

감염증을 예방하는 백신을 신속하게 개발·제조할 수 있게 된다.

감염증을 예방하는 표준적인 백신은 약독화(弱毒化) 또는 사멸시킨 병원체나 그 단백질로 만들어진다. 이것들이 병원체의 표면에 있는 특정의 단백질 조각(항원)을 인식하도록 면역계에 알려 준다. 항원은 공격을 해야 하는 적을 나타내는 표식이 되어 다음에 병원체가 침투해 왔을 때 면역계는 재빨리 공격할 수 있다.

9. 〔에너지〕 공동생활권의 지속 가능한 디자인

개별 주택이 아닌 근접지역 전체를 ‘친환경’으로.

미국에서는 에너지와 물의 사용량을 줄이기 위해 개인주택을 수리하는 사례가 과거 10년간 폭발적으로 늘어났다. 그러나 여럿의 건물을 한꺼번에 공용화하는 것이 에너지를 절약할 수 있다. 자원과 기반설비를 공용화하여 폐기물을 줄일 뿐만 아니라, 빈곤 지역과 소득레벨이 중간 지역의 주택을 한데 모아 개수한다면 비용이 줄어들어 각 가정에서 단독 보수로는 엄두도 못 냈던 첨단 기술을 도입할 수 있을 것이다.

10. 〔컴퓨팅〕 양자 계산

새로운 알고리즘과 각종의 기법이 혁신적인 응용의 문을 연다.

양자컴퓨터에 의해 기존 컴퓨터로는 결코 해답을 구할 수 없었던 문제를 해결할 수 있는 돌파구가 열렸다. 예를 들어 화학특성을 정확하게 시뮬레이트하여 새로운 분자나 재료를 설계할 수 있을 뿐만 아니라, 많은 가능성으로부터 최적의 해를 찾아내는 ‘최적화 문제’

를 풀 수 있게 되었다.

 

Nikkei Science_2018.3 특집 (p51-61)

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