⊙ 공학기술 전문가 1000여 명으로 구성된 한국공학한림원, 20개 미래 도전기술 선정
⊙ 포스트실리콘·스마트도시·입는 기술·사이버 헬스케어·맞춤형 치료·인체인증 기술 곧 실용화
⊙ 2040년대에 인간 수준의 지능로봇 등장하면 사람과 싸울 것
⊙ 人間性 잃지 않는 정신적, 제도적 장치 함께 마련해야
⊙ 포스트실리콘·스마트도시·입는 기술·사이버 헬스케어·맞춤형 치료·인체인증 기술 곧 실용화
⊙ 2040년대에 인간 수준의 지능로봇 등장하면 사람과 싸울 것
⊙ 人間性 잃지 않는 정신적, 제도적 장치 함께 마련해야
- 창립 20주년을 맞은 한국공학한림원(회장 오영호)은 조만간 출간할 《2035년에 도전한다》에서 관련 기술과 미래 신기술 사회를 구체적으로 설명할 계획이다. 일러스트 한국공학한림원 제공(정종훈 제작)
창립 20주년을 맞은 한국공학한림원(회장 오영호)은 최근 ‘2035년 대한민국 미래 도전기술 20선’을 발표했다. 국내 공학기술 교수, 기업인 및 전문가 1000여 명으로 구성된 한국공학한림원은 회원들을 대상으로 설문조사를 실시해 20년 뒤인 2035년 우리나라를 먹여 살릴 기술 20개를 선정한 것이다. 공학한림원은 미래 도전기술에 대한 구체적인 시나리오도 함께 공개했다. 지식인들 사이에 ‘비저너리(visionary·비전을 제시하는 선지자)’로 불리는 이인식(李仁植) 지식융합연구소장이 신(新)기술 사회 시나리오를 작성했다. 공학학림원은 《2035년에 도전한다(미래도전기술20)》라는 제목으로 묶어 조만간 책으로 낼 계획이다.
한국공학한림원은 미래를 예측하기 위해 5개 메가트렌드를 선정했다. ▲성장하는 사회 ▲스마트한 사회 ▲건강한 사회 ▲지속가능한 사회 ▲안전한 사회가 그것이다. 공학한림원 회원들은 각 분야별로 미래 도전기술을 구체적으로 명시했다.
선정된 미래 기술과 관련 내용을 구체적으로 살펴보자.
무인항공기·포스트실리콘·디스플레이·서비스로봇·유기소재 기술
먼저 전통·선도산업의 부가가치 창출을 목표로 하는 ‘성장하는 사회’를 실현하는 기술로는 무인항공기, 포스트실리콘 기술, 디스플레이, 서비스로봇, 유기소재 기술 등 5개가 꼽혔다.
회원들은 2035년 우리나라의 ‘무인항공기 기술’ 수준이 미국과 이스라엘에 버금가게 발전할 것으로 전망했다. 우리나라는 무인항공기(드론) 기술의 핵심인 정보통신과 정밀기계 분야에서 세계적인 수준이므로 2035년 국제시장에서 유리한 위치를 선점할 것으로 보인다. 오늘날 적어도 50여 국가에서 무인항공기가 개발되고, 70여 나라에서 운용하고 있는 것으로 추정된다. 드론은 군사용뿐 아니라 민수용으로도 활용 범위가 확대일로에 있다.
회원들은 “2035년에도 무어의 법칙이 과연 유효할 것인가”라고 자문(自問)한 뒤 ‘포스트실리콘 기술’을 ‘성장하는 사회’의 두 번째 미래기술로 선정했다. 현재 우리는 무어의 법칙에 따라 실리콘칩의 성능이 향상되고 컴퓨터 혁명이 실현되어 정보사회의 번영을 누리고 있다. 그러나 실리콘 반도체 기술의 본질적인 한계로 무어의 법칙이 머지않아 종말을 맞게 될 것이라는 우려의 목소리가 만만치 않다. 무어의 법칙이 종료된다는 것은 20세기 후반부터 세계 경제성장의 견인차 역할을 해 온 컴퓨터 산업이 발전을 멈추고 제자리걸음을 할 수밖에 없다는 뜻을 함축하고 있다. 무어의 법칙이 종료된다면 인류사회는 어떤 상황을 맞이하게 될 것인지에 대해 구체적으로 설명하는 이는 현재까지는 없다. 다만 포스트실리콘 기술이 개발돼 지금처럼 산업기술 혁명을 지속할 것이라고 전망하고 있다.
공학한림원 회원들은 국내 기업이 국제경쟁력을 가진 ‘디스플레이 기술’도 우리 사회를 ‘성장하는 사회’로 이끌 것으로 판단했다. 2035년경에는 3차원의 텔레비전과 영화가 일상생활 속으로 깊숙이 파고들 전망이다. 3차원 영상 기술의 최고봉은 단연 홀로그래피이다. 파동의 간섭현상을 이용해 물체의 입체정보를 기록하는 기술이 홀로그래피이다. 홀로그래피 기술로 만들어 낸 영상이 홀로그램이다. 홀로그램은 사물이 바로 눈앞에 있는 것처럼 생생한 입체영상을 만들어 낸다. 홀로그램을 정보통신 네트워크에 적용하면, 홀로폰(holophone)이 곧바로 등장할 것이다. 전화를 받는 상대방이 실물 크기의 3차원 영상으로 내 눈앞에 앉아 있는 ‘현실’을 맞는 것이다.
‘서비스로봇 기술’은 1가구 1로봇 시대를 가져온다. 일상생활을 로봇과 함께하는 것이다. 로봇 전문가들에 따르면, 2020년쯤 나타날 2세대 로봇은 생쥐 정도로 영리하다. 2030년에는 원숭이 지능을 갖춘 3세대 로봇이 나온다. 예를 들어, 2세대 로봇은 팔꿈치를 식탁에 부딪친 다음에 대책을 세우지만 3세대 로봇은 미리 충돌을 예방하는 방법을 궁리한다. 2040년에는 3세대보다 30배 더 똑똑한 4세대 로봇이 등장할 것이다. 원숭이보다 30배가량 머리가 좋은 동물은 곧 ‘사람’이다. 말하자면 사람처럼 생각하고 느끼고 행동하는 기계인 셈이다. 일단 4세대 로봇이 출현하면 놀라운 속도로 인간의 능력을 추월하기 시작할 것이다. 2040년대에 사람과 같은 지능, 인공일반지능(artificial general intelligence)을 가진 기계가 나타나면 지구의 주인 자리를 놓고 사람과 로봇이 힘겨루기를 할 수도 있다.
‘유기(有機)소재’는 실리콘 같은 무기(無機)전자소재와 달리 가볍고 구부러질 수 있으며 저렴하다. 유기소재는 디스플레이나 태양전지 개발에 활용한다. 유기디스플레이 기술은 유기발광다이오드, 즉 올레드(OLED)를 사용하는데, 올레드는 전류를 흘려 주면 스스로 빛을 내는 유기화합물 반도체이다. 올레드는 자체 발광하는 능력이 있기 때문에 종이처럼 얇은 디스플레이를 만들 수 있고, 스마트폰을 돌돌 말아서 들고 다니게 할 수도 있다. 유기전자공학에서 빼놓을 수 없는 또 다른 연구 분야는 나노기술의 핵심인 탄소기반의 나노(nano)물질이다. 탄소나노튜브(carbon nanotube) 와 그래핀이 대표적이다. 이 중 그래핀은 탄소나노튜브 못지않은 특성을 갖고 있다. 이를 활용하면 휘어지는 텔레비전이나 지갑에 들어가는 컴퓨터까지 만들 수 있다.
미래자동차·스마트도시·정보통신 네트워크·데이터솔루션·입는 기술
공학한림원 전문가들은 지식정보자원 활용의 고도화와 상호공감을 위한 네트워크 구축을 목표로 하는 ‘스마트 사회’를 실현하는 기술로 미래자동차, 스마트도시, 정보통신 네트워크, 데이터솔루션 기술과 ‘입는 기술’ 등 5개를 선정했다.
먼저 ‘미래자동차 기술’은 무(無)운전차(driverless car) 시대를 가져올 것이다. 2020년대에는 사람이 손으로 직접 운전하지 않고 생각만으로 조종하는 자동차도 등장한다. 뇌-기계 인터페이스(brain-machine interface) 기술을 적용한 반(半)자율 자동차인 셈이다. 2017년 구글이 출하할 최초의 무인자동차는 화석연료가 아닌 전기로 가는 자동차이다. 가솔린 엔진 대신 배터리와 모터가 들어 있다. 전기로만 주행하는 자동차가 도로를 점령하면 새로운 경쟁자로 연료전지(fuel cell)자동차가 시선을 끌 것이다. 연료전지자동차는 가솔린엔진 없이 수소연료로만 움직이기 때문에 자동차 배기관에는 공해가스 대신 물방울만 떨어질 것이다. 요컨대 연료전지자동차는 환경오염이나 지구온난화 문제를 해결하는 데 공헌할 것이다.
도시화에 따른 각종 문제를 해결하기 위해 최근 들어 ‘스마트도시 기술’이 대두되고 있다.
스마트도시 기술은 정보통신기술(ICT)을 활용해 도시를 좀 더 살기 좋은 곳으로 만들려는 접근법이다. 스마트도시 기술은 시장 규모가 만만치 않아 21세기 블록버스터 산업의 하나로 평가받고 있다. 2012년 미국 국가정보위원회(NIC)가 펴낸 《2030년 세계적 추세》는 스마트도시 기술을 2030년 세계시장 판도를 바꿀 13대 게임 체인저(game changer)의 하나로 선정했다. 이 보고서에 따르면, 2030년까지 20년 동안 전 세계적으로 35조 달러가 스마트도시 건설에 투입된다.
‘입는 기술(wearable technology)’은 유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)과 입는 컴퓨터(wearable computer)가 융합된 기술이다. 유비쿼터스 컴퓨팅이란 말 그대로 컴퓨터가 ‘어디에나 퍼져 있다’는 뜻이다. 컴퓨터를 집 안의 벽처럼 우리 주변의 곳곳에 설치하는 기술이다. 유비쿼터스 컴퓨팅의 세계에서는 지능을 가진 물건과 사람 사이의 정보교환이 가장 중요하다. 물건과 사람이 대화를 하려면 물건에 내장된 컴퓨터는 사람의 말을 이해해야 하고, 사람은 컴퓨터가 내장된 옷을 입어야 한다. 결과적으로 ‘입는 컴퓨터’가 필요하다. 입는 기술 시대에는 인류가 몸 전체로 보고, 듣고, 느끼고, 생각하고, 말하면서 살아갈 것이다.
‘정보통신 네트워크 기술’은 만물(萬物)인터넷과 마음(心)인터넷으로 실현된다. 2030년대에는 만물인터넷(Internet of Things)이 완벽하게 구축돼 세상 모든 것이 네트워크로 연결되는 초(超)연결사회가 펼쳐진다. 초연결사회는 거의 모든 사물이 자기를 스스로 인식하고 상호작용하는 세상, 사람의 모든 움직임이 낱낱이 추적되고 기록되는 세상, 그래서 우리를 둘러싼 거의 모든 것이 살아 있는 세상이다. 만물인터넷은 물건에 달린 센서와 사람 사이의 정보교환이 무엇보다 중요하기 때문에 입는 컴퓨터와 입는 센서의 착용이 필수적이다. 이를테면 사람은 입는 센서에 의해 일종의 초감각적 지각(ESP)능력을 갖는다.
2030년대에는 사람의 뇌를 서로 연결해 말을 하지 않고도 생각만으로 소통하는 마음인터넷(Internet of the mind)이 구축된다. 초연결사회의 인류는 생각과 감정을 텔레파시처럼 실시간으로 교환하게 될 것임에 틀림없다.
빅데이터를 수집·저장·관리·분석하는 기술을 ‘데이터 솔루션’이라 한다. 데이터 솔루션 기술에서는 무엇보다 빅데이터를 수집하는 작업이 중요하다. 21세기 디지털사회에서는 개인 사이의 상호작용이 사회현상에 막대한 영향을 미친다. 우리는 날마다 디지털 공간에서 남들과 상호작용하면서 ‘디지털 빵가루(digital bread crumb)’라고 하는 흔적을 남긴다. 디지털 빵가루 수십억 개를 뭉뚱그린 빅데이터를 활용하면 인간의 행동을 예측할 수 있다. 디지털 데이터뿐 아니라 현실세계의 데이터도 수집하지 않으면 안 된다. 이런 데이터는 사람이 착용 가능한 센서에 의해 획득할 수 있다. 2014년 1월 미국 매사추세츠공대(工大)의 알렉스 펜틀런드 교수가 펴낸 《사회물리학(Social Physics)》은 빅데이터로 “금융 파산을 예측해 피해를 최소화하고, 전염병을 탐지해서 예방하고, 창의성이 사회에 충일하도록 할 수 있다”고 주장했다.
분자진단기술·사이버 헬스케어·맞춤형제약 및 치료 기술
공학한림원 회원들은 생명현상 규명을 통한 난치성 질병 극복, 환자맞춤형 의료시대를 목표로 하는 ‘건강한 사회’를 실현하는 기술로 분자진단 기술, 사이버 헬스케어, 맞춤형제약 기술, 맞춤형치료 기술을 꼽았다.
미래에는 유전이나 병원균에 의한 질병을 분자 수준에서 정확히 진단하는 ‘분자진단 기술’이 의료기술의 혁명을 일으킬 것이다. 분자진단에 사용되는 대표적 장치는 바이오칩이다. 바이오칩은 생체물질을 분석하고 이와 관련된 반응을 제어하는 생화학적 칩이다. 대표적 바이오칩으로 디옥시리보핵산(DNA)칩, 단백질칩, 랩온어칩(lab-on-a-chip)이 있다. 분자진단에는 바이오칩과 함께 바이오센서의 비중이 커진다. 분자의학과 나노의학의 발달로 신속한 진단과 치료가 가능해짐에 따라, 진단과 치료를 일괄 처리하는 진단치료학(theranostics)이 2030년대 질병관리 기술의 핵심이 된다.
미래에는 환자가 병원에 가지 않고도 벽 스크린을 통해 의사와 상담한다. 스크린에 나타난 주치의(主治醫)는 사람처럼 보이지만, 환자에게 몇 가지 질문을 던지도록 프로그래밍한 영상일 뿐이다. 가상의사는 환자의 유전자정보를 완전히 파악하고 있어 질병 진단과 처방을 함께 할 수 있다. 이른바 ‘사이버 헬스케어(건강관리) 기술’이 실현되는 것이다.
‘맞춤형제약 기술’은 환자의 유전적·병리생리적·임상적 특성을 고려해 치료효과의 극대화와 부작용 최소화가 가능한 치료제를 개발하는 기술을 말한다. 개인맞춤형 신약(新藥)은 세계적으로 기반연구 단계에 있다. 따라서 우리나라 같은 후발주자도 추격이 가능한 분야다. 특히 항암제 중심의 표적치료제나 희귀질환 약품(orphan drug)처럼 틈새를 노리는 ‘니치버스터(niche buster)’ 약품이 시장에서 성공하는 사례가 나타남에 따라 신약 개발의 새로운 대안으로 떠오르고 있다. 니치버스터 약품의 하나로 천연물 신약이 주목받고 있다. 우리나라 제약업계는 2030년대에 세계 시장점유율 1위의 니치버스터 약품을 서너 개 내놓을 것으로 보인다.
2035년 무렵에는 개인용 유전자지도 작성 비용이 혈액검사 비용과 엇비슷한 수준까지 내려갈 것이다. 이때는 누구나 자신의 유전자지도를 갖는다. 염기서열 분석기술의 발달로 개인용 유전자지도 작성이 용이해짐에 따라 개인이 지닌 질병 유발 유전자를 확인해 정상적인 유전자로 교체하는 유전자치료, 즉 ‘맞춤형 치료’ 시대가 열린다.
유전자치료는 의료기술 이상의 의미를 함축하고 있다. 치료 이외의 목적에도 유전자를 제공하는 능력을 갖는다는 의미인데, 이 기술이 현실화하면 주문형 아기가 출현할 수도 있다. 다시 말해 유전자가 보강된 수퍼인간과 그렇지 못한 자연인간으로 사회계층이 양극화할 수 있다. 수퍼인간은 자연인간과의 생존경쟁에서 승리해 그 자손을 퍼뜨려 결국 현생인류와 유전적으로 다른 새로운 종(種), 이른바 포스트휴먼(posthuman)으로 진화할 것이다.
온실가스 저감술·原子爐 기술·신재생에너지·스마트그리드 기술
미래 에너지원(源)의 안정적 확보, 자원의 활용과 선순환 실현을 목표로 하는 ‘지속가능한 사회’를 실현하는 기술로는 온실가스저감 기술, 원자로 기술, 신재생에너지 기술, 스마트그리드 기술 등 4개가 선정됐다.
먼저 지속가능한 사회를 실현하기 위해 ‘온실가스저감 기술’이 발전하지 않으면 안 된다. 지구온난화의 속도를 늦추기 위한 방안으로는 온실가스를 격리 또는 저감하는 이산화탄소 포집격리(CCS) 기술과 지구공학(geoengineering) 그리고 온실가스 배출을 극소화하는 청색기술(blue technology)이 손꼽힌다. 이산화탄소 포집격리 등 녹색기술은 온실가스로 환경오염이 발생할 경우 이를 사후(事後) 처리하는 측면이 강하다. 따라서 환경오염 물질의 발생을 원천적으로 억제하는 기술인 청색기술이 녹색기술의 한계를 보완할 전망이다. 청색기술은 2012년 나온 《자연은 위대한 스승이다》에서 처음 등장했다. 이는 2030년대 생태시대(Ecological Age)를 지배하는 혁신적인 패러다임이 될 것이다.
공학한림원 회원들은 ‘원자로 기술’도 지속가능한 사회를 위해 필요한 핵심 기술로 선정했다. 우리는 원전(原電)해체 기술을 축적해 세계시장에 진출할 것으로 전망한다. 현재 우리나라에서 가동 중인 23기의 핵(核)발전소는 2029년까지 12기가 설계수명이 끝난다. 향후 15년 안에 전체 원전의 절반이 수명(壽命)완료되는 것이다. 따라서 해체기술이 축적될 수밖에 없다. 국내에서 쌓은 원전해체 기술과 경험을 토대로, 해외 원자로 폐기시장에 진출하면 원전해체 산업은 강력한 블루오션이 될 것이다. 세계에서 가동 중인 원전은 438기이며 영구(永久) 정지된 것은 149기이다. 현재 가동 중인 원전도 갈수록 노후화할 것이므로 원전해체 시장은 갈수록 규모가 커질 수밖에 없다.
‘신재생에너지 기술’은 신(新)에너지와 재생에너지를 아우른다. 신에너지는 화석연료를 변환시켜 오염원을 제거한 새로운 에너지를 뜻한다. 수소에너지와 연료전지도 신에너지로 분류한다. 재생에너지로는 햇빛, 바람, 조류, 지열을 사용하는 자연에너지와 바이오매스(biomass)처럼 생물에너지가 있다. 현재 재생에너지 중에서 태양광과 태양열을 활용하는 기술이 놀라운 속도로 발전하고 있다. 2035년에는 거의 모든 재생에너지 기술이 성숙 단계에 접어들고 가격 경쟁력도 확보돼 널리 보급될 전망이다. 미국 경제학자인 제프리 삭스는 2015년 3월 펴낸 《지속가능 발전의 시대(The Age of Sustainable Development)》에서 기후변화의 강력한 해결수단으로 재생에너지의 중요성을 역설했다.
‘스마트그리드(지능형 전력망)’는 전기회사가 각 가정에 일방적으로 전기를 공급하는 기존 전력망에 정보통신기술(ICT)을 융합해 전기회사와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 주고받으며 전기의 생산·소비를 최적화하는 전력관리 시스템이다. 스마트그리드는 재생에너지 부문에서 큰 영향을 미칠 것이다. 미국의 사회사상가인 제러미 리프킨은 2011년 쓴 《3차 산업혁명(The Third Industrial Revolution)》에서 스마트그리드 기술과 재생에너지 기술의 융합으로 오늘날 우리가 인터넷으로 정보를 창출하고 교환하듯이 ‘에너지 인터넷’으로 에너지를 주고받을 것이라고 주장했다.
식량안보와 인체인증 기술
마지막으로, 공학한림원 전문가들은 사회적 재난 대응체계 확보, 안전성 확보를 목표로 하는 ‘안전한 사회’를 위한 기술로 식량안보 기술과 인체인증 기술을 택했다.
2035년 안전한 사회를 구축하기 위해서는 무엇보다 ‘식량안보 기술’이 중요하다. 식량안보의 핵심기술로는 정밀농업(precision agriculture)과 유전자변형농산물(GMO)이 손꼽힌다. 식량문제의 대책으로 거론되는 신생기술은 수직농장(vertical farm)과 시험관 고기(in vitro meat)이다. 수직농장 또는 식물공장은 도시의 고층건물 안에 만들어지는 농장(農場)이다. 시험관 고기 또는 배양육(cultured meat)은 소·돼지·닭 따위의 가축에서 떼어낸 세포를 시험관에서 배양해 실제 근육조직처럼 만들어 낸 살코기이다. 식량안보 기술이 완벽하게 실현되면 2030년대에 8000만명의 통일한국 국민이 먹거리를 걱정하지 않아도 된다.
2035년 사회의 안전을 담보하는 기술의 하나로 ‘인체인증 기술’이 각광을 받을 것이다. 이는 사람의 생리적 특성과 행동적 특성을 사용해 신원을 확인한다. 생리적 특성은 얼굴, 지문, 손의 윤곽, 눈의 홍채와 망막, 뇌파, 체취(體臭)를 이용한다. 행동적 특성으로는 필적, 음성, 걸음걸이가 응용된다.
인체인증 기술은 감시기술로 사용할 소지가 있다. 결국 공공장소나 거리에서 감시의 눈초리를 의식해야 하는 시대가 오고 말 것이다. 정보사회의 도시가 프라이버시(사생활)가 없는 마을로 바뀌는 셈이다. 아무 데고 숨을 곳이 없는 사막처럼 말이다. 미래 신기술 개발과 함께 인간성을 잃지 않는 정신적, 제도적 장치를 함께 고민해야 한다.⊙
한국공학한림원은 미래를 예측하기 위해 5개 메가트렌드를 선정했다. ▲성장하는 사회 ▲스마트한 사회 ▲건강한 사회 ▲지속가능한 사회 ▲안전한 사회가 그것이다. 공학한림원 회원들은 각 분야별로 미래 도전기술을 구체적으로 명시했다.
선정된 미래 기술과 관련 내용을 구체적으로 살펴보자.
무인항공기·포스트실리콘·디스플레이·서비스로봇·유기소재 기술
먼저 전통·선도산업의 부가가치 창출을 목표로 하는 ‘성장하는 사회’를 실현하는 기술로는 무인항공기, 포스트실리콘 기술, 디스플레이, 서비스로봇, 유기소재 기술 등 5개가 꼽혔다.
회원들은 2035년 우리나라의 ‘무인항공기 기술’ 수준이 미국과 이스라엘에 버금가게 발전할 것으로 전망했다. 우리나라는 무인항공기(드론) 기술의 핵심인 정보통신과 정밀기계 분야에서 세계적인 수준이므로 2035년 국제시장에서 유리한 위치를 선점할 것으로 보인다. 오늘날 적어도 50여 국가에서 무인항공기가 개발되고, 70여 나라에서 운용하고 있는 것으로 추정된다. 드론은 군사용뿐 아니라 민수용으로도 활용 범위가 확대일로에 있다.
회원들은 “2035년에도 무어의 법칙이 과연 유효할 것인가”라고 자문(自問)한 뒤 ‘포스트실리콘 기술’을 ‘성장하는 사회’의 두 번째 미래기술로 선정했다. 현재 우리는 무어의 법칙에 따라 실리콘칩의 성능이 향상되고 컴퓨터 혁명이 실현되어 정보사회의 번영을 누리고 있다. 그러나 실리콘 반도체 기술의 본질적인 한계로 무어의 법칙이 머지않아 종말을 맞게 될 것이라는 우려의 목소리가 만만치 않다. 무어의 법칙이 종료된다는 것은 20세기 후반부터 세계 경제성장의 견인차 역할을 해 온 컴퓨터 산업이 발전을 멈추고 제자리걸음을 할 수밖에 없다는 뜻을 함축하고 있다. 무어의 법칙이 종료된다면 인류사회는 어떤 상황을 맞이하게 될 것인지에 대해 구체적으로 설명하는 이는 현재까지는 없다. 다만 포스트실리콘 기술이 개발돼 지금처럼 산업기술 혁명을 지속할 것이라고 전망하고 있다.
공학한림원 회원들은 국내 기업이 국제경쟁력을 가진 ‘디스플레이 기술’도 우리 사회를 ‘성장하는 사회’로 이끌 것으로 판단했다. 2035년경에는 3차원의 텔레비전과 영화가 일상생활 속으로 깊숙이 파고들 전망이다. 3차원 영상 기술의 최고봉은 단연 홀로그래피이다. 파동의 간섭현상을 이용해 물체의 입체정보를 기록하는 기술이 홀로그래피이다. 홀로그래피 기술로 만들어 낸 영상이 홀로그램이다. 홀로그램은 사물이 바로 눈앞에 있는 것처럼 생생한 입체영상을 만들어 낸다. 홀로그램을 정보통신 네트워크에 적용하면, 홀로폰(holophone)이 곧바로 등장할 것이다. 전화를 받는 상대방이 실물 크기의 3차원 영상으로 내 눈앞에 앉아 있는 ‘현실’을 맞는 것이다.
‘서비스로봇 기술’은 1가구 1로봇 시대를 가져온다. 일상생활을 로봇과 함께하는 것이다. 로봇 전문가들에 따르면, 2020년쯤 나타날 2세대 로봇은 생쥐 정도로 영리하다. 2030년에는 원숭이 지능을 갖춘 3세대 로봇이 나온다. 예를 들어, 2세대 로봇은 팔꿈치를 식탁에 부딪친 다음에 대책을 세우지만 3세대 로봇은 미리 충돌을 예방하는 방법을 궁리한다. 2040년에는 3세대보다 30배 더 똑똑한 4세대 로봇이 등장할 것이다. 원숭이보다 30배가량 머리가 좋은 동물은 곧 ‘사람’이다. 말하자면 사람처럼 생각하고 느끼고 행동하는 기계인 셈이다. 일단 4세대 로봇이 출현하면 놀라운 속도로 인간의 능력을 추월하기 시작할 것이다. 2040년대에 사람과 같은 지능, 인공일반지능(artificial general intelligence)을 가진 기계가 나타나면 지구의 주인 자리를 놓고 사람과 로봇이 힘겨루기를 할 수도 있다.
‘유기(有機)소재’는 실리콘 같은 무기(無機)전자소재와 달리 가볍고 구부러질 수 있으며 저렴하다. 유기소재는 디스플레이나 태양전지 개발에 활용한다. 유기디스플레이 기술은 유기발광다이오드, 즉 올레드(OLED)를 사용하는데, 올레드는 전류를 흘려 주면 스스로 빛을 내는 유기화합물 반도체이다. 올레드는 자체 발광하는 능력이 있기 때문에 종이처럼 얇은 디스플레이를 만들 수 있고, 스마트폰을 돌돌 말아서 들고 다니게 할 수도 있다. 유기전자공학에서 빼놓을 수 없는 또 다른 연구 분야는 나노기술의 핵심인 탄소기반의 나노(nano)물질이다. 탄소나노튜브(carbon nanotube) 와 그래핀이 대표적이다. 이 중 그래핀은 탄소나노튜브 못지않은 특성을 갖고 있다. 이를 활용하면 휘어지는 텔레비전이나 지갑에 들어가는 컴퓨터까지 만들 수 있다.
미래자동차·스마트도시·정보통신 네트워크·데이터솔루션·입는 기술
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| 지식정보자원 활용의 고도화와 상호공감을 위한 네트워크 구축을 목표로 하는 ‘스마트 사회’를 실현하는 기술로는 미래자동차, 스마트도시, 정보통신 네트워크, 데이터솔루션 기술과 ‘입는 기술’ 등이 있다. |
먼저 ‘미래자동차 기술’은 무(無)운전차(driverless car) 시대를 가져올 것이다. 2020년대에는 사람이 손으로 직접 운전하지 않고 생각만으로 조종하는 자동차도 등장한다. 뇌-기계 인터페이스(brain-machine interface) 기술을 적용한 반(半)자율 자동차인 셈이다. 2017년 구글이 출하할 최초의 무인자동차는 화석연료가 아닌 전기로 가는 자동차이다. 가솔린 엔진 대신 배터리와 모터가 들어 있다. 전기로만 주행하는 자동차가 도로를 점령하면 새로운 경쟁자로 연료전지(fuel cell)자동차가 시선을 끌 것이다. 연료전지자동차는 가솔린엔진 없이 수소연료로만 움직이기 때문에 자동차 배기관에는 공해가스 대신 물방울만 떨어질 것이다. 요컨대 연료전지자동차는 환경오염이나 지구온난화 문제를 해결하는 데 공헌할 것이다.
도시화에 따른 각종 문제를 해결하기 위해 최근 들어 ‘스마트도시 기술’이 대두되고 있다.
스마트도시 기술은 정보통신기술(ICT)을 활용해 도시를 좀 더 살기 좋은 곳으로 만들려는 접근법이다. 스마트도시 기술은 시장 규모가 만만치 않아 21세기 블록버스터 산업의 하나로 평가받고 있다. 2012년 미국 국가정보위원회(NIC)가 펴낸 《2030년 세계적 추세》는 스마트도시 기술을 2030년 세계시장 판도를 바꿀 13대 게임 체인저(game changer)의 하나로 선정했다. 이 보고서에 따르면, 2030년까지 20년 동안 전 세계적으로 35조 달러가 스마트도시 건설에 투입된다.
‘입는 기술(wearable technology)’은 유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)과 입는 컴퓨터(wearable computer)가 융합된 기술이다. 유비쿼터스 컴퓨팅이란 말 그대로 컴퓨터가 ‘어디에나 퍼져 있다’는 뜻이다. 컴퓨터를 집 안의 벽처럼 우리 주변의 곳곳에 설치하는 기술이다. 유비쿼터스 컴퓨팅의 세계에서는 지능을 가진 물건과 사람 사이의 정보교환이 가장 중요하다. 물건과 사람이 대화를 하려면 물건에 내장된 컴퓨터는 사람의 말을 이해해야 하고, 사람은 컴퓨터가 내장된 옷을 입어야 한다. 결과적으로 ‘입는 컴퓨터’가 필요하다. 입는 기술 시대에는 인류가 몸 전체로 보고, 듣고, 느끼고, 생각하고, 말하면서 살아갈 것이다.
‘정보통신 네트워크 기술’은 만물(萬物)인터넷과 마음(心)인터넷으로 실현된다. 2030년대에는 만물인터넷(Internet of Things)이 완벽하게 구축돼 세상 모든 것이 네트워크로 연결되는 초(超)연결사회가 펼쳐진다. 초연결사회는 거의 모든 사물이 자기를 스스로 인식하고 상호작용하는 세상, 사람의 모든 움직임이 낱낱이 추적되고 기록되는 세상, 그래서 우리를 둘러싼 거의 모든 것이 살아 있는 세상이다. 만물인터넷은 물건에 달린 센서와 사람 사이의 정보교환이 무엇보다 중요하기 때문에 입는 컴퓨터와 입는 센서의 착용이 필수적이다. 이를테면 사람은 입는 센서에 의해 일종의 초감각적 지각(ESP)능력을 갖는다.
2030년대에는 사람의 뇌를 서로 연결해 말을 하지 않고도 생각만으로 소통하는 마음인터넷(Internet of the mind)이 구축된다. 초연결사회의 인류는 생각과 감정을 텔레파시처럼 실시간으로 교환하게 될 것임에 틀림없다.
빅데이터를 수집·저장·관리·분석하는 기술을 ‘데이터 솔루션’이라 한다. 데이터 솔루션 기술에서는 무엇보다 빅데이터를 수집하는 작업이 중요하다. 21세기 디지털사회에서는 개인 사이의 상호작용이 사회현상에 막대한 영향을 미친다. 우리는 날마다 디지털 공간에서 남들과 상호작용하면서 ‘디지털 빵가루(digital bread crumb)’라고 하는 흔적을 남긴다. 디지털 빵가루 수십억 개를 뭉뚱그린 빅데이터를 활용하면 인간의 행동을 예측할 수 있다. 디지털 데이터뿐 아니라 현실세계의 데이터도 수집하지 않으면 안 된다. 이런 데이터는 사람이 착용 가능한 센서에 의해 획득할 수 있다. 2014년 1월 미국 매사추세츠공대(工大)의 알렉스 펜틀런드 교수가 펴낸 《사회물리학(Social Physics)》은 빅데이터로 “금융 파산을 예측해 피해를 최소화하고, 전염병을 탐지해서 예방하고, 창의성이 사회에 충일하도록 할 수 있다”고 주장했다.
분자진단기술·사이버 헬스케어·맞춤형제약 및 치료 기술
공학한림원 회원들은 생명현상 규명을 통한 난치성 질병 극복, 환자맞춤형 의료시대를 목표로 하는 ‘건강한 사회’를 실현하는 기술로 분자진단 기술, 사이버 헬스케어, 맞춤형제약 기술, 맞춤형치료 기술을 꼽았다.
미래에는 유전이나 병원균에 의한 질병을 분자 수준에서 정확히 진단하는 ‘분자진단 기술’이 의료기술의 혁명을 일으킬 것이다. 분자진단에 사용되는 대표적 장치는 바이오칩이다. 바이오칩은 생체물질을 분석하고 이와 관련된 반응을 제어하는 생화학적 칩이다. 대표적 바이오칩으로 디옥시리보핵산(DNA)칩, 단백질칩, 랩온어칩(lab-on-a-chip)이 있다. 분자진단에는 바이오칩과 함께 바이오센서의 비중이 커진다. 분자의학과 나노의학의 발달로 신속한 진단과 치료가 가능해짐에 따라, 진단과 치료를 일괄 처리하는 진단치료학(theranostics)이 2030년대 질병관리 기술의 핵심이 된다.
미래에는 환자가 병원에 가지 않고도 벽 스크린을 통해 의사와 상담한다. 스크린에 나타난 주치의(主治醫)는 사람처럼 보이지만, 환자에게 몇 가지 질문을 던지도록 프로그래밍한 영상일 뿐이다. 가상의사는 환자의 유전자정보를 완전히 파악하고 있어 질병 진단과 처방을 함께 할 수 있다. 이른바 ‘사이버 헬스케어(건강관리) 기술’이 실현되는 것이다.
‘맞춤형제약 기술’은 환자의 유전적·병리생리적·임상적 특성을 고려해 치료효과의 극대화와 부작용 최소화가 가능한 치료제를 개발하는 기술을 말한다. 개인맞춤형 신약(新藥)은 세계적으로 기반연구 단계에 있다. 따라서 우리나라 같은 후발주자도 추격이 가능한 분야다. 특히 항암제 중심의 표적치료제나 희귀질환 약품(orphan drug)처럼 틈새를 노리는 ‘니치버스터(niche buster)’ 약품이 시장에서 성공하는 사례가 나타남에 따라 신약 개발의 새로운 대안으로 떠오르고 있다. 니치버스터 약품의 하나로 천연물 신약이 주목받고 있다. 우리나라 제약업계는 2030년대에 세계 시장점유율 1위의 니치버스터 약품을 서너 개 내놓을 것으로 보인다.
2035년 무렵에는 개인용 유전자지도 작성 비용이 혈액검사 비용과 엇비슷한 수준까지 내려갈 것이다. 이때는 누구나 자신의 유전자지도를 갖는다. 염기서열 분석기술의 발달로 개인용 유전자지도 작성이 용이해짐에 따라 개인이 지닌 질병 유발 유전자를 확인해 정상적인 유전자로 교체하는 유전자치료, 즉 ‘맞춤형 치료’ 시대가 열린다.
유전자치료는 의료기술 이상의 의미를 함축하고 있다. 치료 이외의 목적에도 유전자를 제공하는 능력을 갖는다는 의미인데, 이 기술이 현실화하면 주문형 아기가 출현할 수도 있다. 다시 말해 유전자가 보강된 수퍼인간과 그렇지 못한 자연인간으로 사회계층이 양극화할 수 있다. 수퍼인간은 자연인간과의 생존경쟁에서 승리해 그 자손을 퍼뜨려 결국 현생인류와 유전적으로 다른 새로운 종(種), 이른바 포스트휴먼(posthuman)으로 진화할 것이다.
온실가스 저감술·原子爐 기술·신재생에너지·스마트그리드 기술
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| 미래 에너지源의 안정적 확보, 자원의 활용과 선순환 실현을 목표로 하는 ‘지속가능한 사회’를 실현하는 기술로는 온실가스 저감기술, 원자로 기술, 신재생에너지 기술, 스마트그리드 기술 등이 있다. |
먼저 지속가능한 사회를 실현하기 위해 ‘온실가스저감 기술’이 발전하지 않으면 안 된다. 지구온난화의 속도를 늦추기 위한 방안으로는 온실가스를 격리 또는 저감하는 이산화탄소 포집격리(CCS) 기술과 지구공학(geoengineering) 그리고 온실가스 배출을 극소화하는 청색기술(blue technology)이 손꼽힌다. 이산화탄소 포집격리 등 녹색기술은 온실가스로 환경오염이 발생할 경우 이를 사후(事後) 처리하는 측면이 강하다. 따라서 환경오염 물질의 발생을 원천적으로 억제하는 기술인 청색기술이 녹색기술의 한계를 보완할 전망이다. 청색기술은 2012년 나온 《자연은 위대한 스승이다》에서 처음 등장했다. 이는 2030년대 생태시대(Ecological Age)를 지배하는 혁신적인 패러다임이 될 것이다.
공학한림원 회원들은 ‘원자로 기술’도 지속가능한 사회를 위해 필요한 핵심 기술로 선정했다. 우리는 원전(原電)해체 기술을 축적해 세계시장에 진출할 것으로 전망한다. 현재 우리나라에서 가동 중인 23기의 핵(核)발전소는 2029년까지 12기가 설계수명이 끝난다. 향후 15년 안에 전체 원전의 절반이 수명(壽命)완료되는 것이다. 따라서 해체기술이 축적될 수밖에 없다. 국내에서 쌓은 원전해체 기술과 경험을 토대로, 해외 원자로 폐기시장에 진출하면 원전해체 산업은 강력한 블루오션이 될 것이다. 세계에서 가동 중인 원전은 438기이며 영구(永久) 정지된 것은 149기이다. 현재 가동 중인 원전도 갈수록 노후화할 것이므로 원전해체 시장은 갈수록 규모가 커질 수밖에 없다.
‘신재생에너지 기술’은 신(新)에너지와 재생에너지를 아우른다. 신에너지는 화석연료를 변환시켜 오염원을 제거한 새로운 에너지를 뜻한다. 수소에너지와 연료전지도 신에너지로 분류한다. 재생에너지로는 햇빛, 바람, 조류, 지열을 사용하는 자연에너지와 바이오매스(biomass)처럼 생물에너지가 있다. 현재 재생에너지 중에서 태양광과 태양열을 활용하는 기술이 놀라운 속도로 발전하고 있다. 2035년에는 거의 모든 재생에너지 기술이 성숙 단계에 접어들고 가격 경쟁력도 확보돼 널리 보급될 전망이다. 미국 경제학자인 제프리 삭스는 2015년 3월 펴낸 《지속가능 발전의 시대(The Age of Sustainable Development)》에서 기후변화의 강력한 해결수단으로 재생에너지의 중요성을 역설했다.
‘스마트그리드(지능형 전력망)’는 전기회사가 각 가정에 일방적으로 전기를 공급하는 기존 전력망에 정보통신기술(ICT)을 융합해 전기회사와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 주고받으며 전기의 생산·소비를 최적화하는 전력관리 시스템이다. 스마트그리드는 재생에너지 부문에서 큰 영향을 미칠 것이다. 미국의 사회사상가인 제러미 리프킨은 2011년 쓴 《3차 산업혁명(The Third Industrial Revolution)》에서 스마트그리드 기술과 재생에너지 기술의 융합으로 오늘날 우리가 인터넷으로 정보를 창출하고 교환하듯이 ‘에너지 인터넷’으로 에너지를 주고받을 것이라고 주장했다.
식량안보와 인체인증 기술
마지막으로, 공학한림원 전문가들은 사회적 재난 대응체계 확보, 안전성 확보를 목표로 하는 ‘안전한 사회’를 위한 기술로 식량안보 기술과 인체인증 기술을 택했다.
2035년 안전한 사회를 구축하기 위해서는 무엇보다 ‘식량안보 기술’이 중요하다. 식량안보의 핵심기술로는 정밀농업(precision agriculture)과 유전자변형농산물(GMO)이 손꼽힌다. 식량문제의 대책으로 거론되는 신생기술은 수직농장(vertical farm)과 시험관 고기(in vitro meat)이다. 수직농장 또는 식물공장은 도시의 고층건물 안에 만들어지는 농장(農場)이다. 시험관 고기 또는 배양육(cultured meat)은 소·돼지·닭 따위의 가축에서 떼어낸 세포를 시험관에서 배양해 실제 근육조직처럼 만들어 낸 살코기이다. 식량안보 기술이 완벽하게 실현되면 2030년대에 8000만명의 통일한국 국민이 먹거리를 걱정하지 않아도 된다.
2035년 사회의 안전을 담보하는 기술의 하나로 ‘인체인증 기술’이 각광을 받을 것이다. 이는 사람의 생리적 특성과 행동적 특성을 사용해 신원을 확인한다. 생리적 특성은 얼굴, 지문, 손의 윤곽, 눈의 홍채와 망막, 뇌파, 체취(體臭)를 이용한다. 행동적 특성으로는 필적, 음성, 걸음걸이가 응용된다.
인체인증 기술은 감시기술로 사용할 소지가 있다. 결국 공공장소나 거리에서 감시의 눈초리를 의식해야 하는 시대가 오고 말 것이다. 정보사회의 도시가 프라이버시(사생활)가 없는 마을로 바뀌는 셈이다. 아무 데고 숨을 곳이 없는 사막처럼 말이다. 미래 신기술 개발과 함께 인간성을 잃지 않는 정신적, 제도적 장치를 함께 고민해야 한다.⊙
