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1 연구보고 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 - 미래 한국사회의 스마트 에이징 선도를 위한 유망기술 - KISTEP 10 future technologies for Smart Ageing 김상일 외

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3 제 출 문 한국과학기술기획평가원장 귀하 본 보고서를 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술 선정 에 관한 연구의 최종보고서로 제출합니다 연구기관명 : 한국과학기술기획평가원 연구책임자 : 김 상 일 부연구위원 연 구 원 : 최 창 택 부연구위원 김 기 봉 부연구위원 손 석 호 부연구위원 양 혜 영 연구위원 한 종 민 부연구위원 정 상 원 부연구위원 김 주 희 연구원 임 경 환 연구원 김 영 기 연구원 마 은 정 연구원

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5 요 약 문 Ⅰ. 제 목 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 Ⅱ. 연구 목적 급속한 경제적 사회적 환경변화에 따라 선제적 대응이 필요한 주요 트렌드를 발굴하고 미래 한국사회에 대한 파급효과 등을 고려한 핵심 트렌드를 선정 선정된 핵심트렌드에 대한 이슈를 분석하고 이에 대응하기 위해 필요한 기술 중 향후 10년 동안 기술개발을 통한 상용화 가능성이 높은 기술을 후보군으로 선정하고, 이후 각 후보 기술별 경제 사회적 파급효과를 고려하여 미래유망 기술(emerging technology)을 선정하여 제시 선정된 KISTEP 10대 미래기술에 대해서는 일선 연구자 및 정책 입안자, 민간 기업에서도 활용이 가능하도록 경제적 기술적 파급효과와 다양한 기술정보 지식 등을 구체적으로 제시 Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 미래유망기술 선정 주요사례를 발굴하여 제시 미국 MIT Emerging Technologies (2012) - 세계적으로 연구가 진행 중인 기술 중 향후 5년 안에 상당한 사회적 경제적 파급효과를 가져올 수 있는 기술을 선정 가트너(Gartner) Top 10 Strategic Technologies for 2013 (2012) - IT 분야에서 향후 3년 간 기업에 큰 영향을 미칠 수 있는 기술을 선정 세계경제포럼(World Economic Forum) Top 10 Emerging Technology (2012) - 가까운 미래에 전세계적으로 사회, 경제, 환경 면에서 중대한 영향을 미칠 수 있는 10대 첨단기술을 선정 한국산업기술평가관리원(KEIT) IT 기술예측조사 2025 (2012) - 미래기술니즈를 대상으로 기술의 중요도 고려햐여 20개 유망기술을 선정 i

6 한국과학기술정보연구원 미래유망기술 (2012) 년 KISTI는 최근 검토된 유망아이템들의 재고찰 및 재평가를 통해 주목 해야할 유망기술 10가지를 도출 지식경제부 R&D 전략기획단 IT 10대 핵심기술 (2012) - IT를 중심으로 한 다양한 타 산업과의 융합을 통해 한국적 Theme와 Story를 담은 새로운 세상을 실현하는데 기여할 수 있는 IT 10대 핵심 기술 선정 미래유망기술 선정방법 및 단계별 주요내용 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술 선정 작업은 크게 1 다음(DAUM)의 웹 검색 쿼리 데이터 분석을 통한 핵심 트렌드 선정 부문과 핵심트렌드의 주요 이슈에 대해 예상되는 현상을 분석 제시하고 이에 대응하기 위한 2 구체적인 과학 기술적 방안(제품 및 서비스)을 미래유망기술의 형태로 구체화하여 제시하는 부문으로 구성 문헌조사를 통한 주요 트렌드 예비목록 도출 빅 데이터 분석을 통한 미래 트렌드 도출 뉴스문서 텍스트 마이닝 및 문헌조사를 통한 전체 이슈 키워드 집합 도출 이슈 키워드간 상관도 분석 미래 트렌드 도출 다음(DAUM)의 검색 쿼리 데이터 분석 10대 미래 트렌드 및 핵심 트렌드 선정 트렌드별 검색 빈도수 증가율 및 미래유망기술 선정을 위한 적절성 평가결과를 종합 이슈 대응을 위한 미래 유망 기술 도출 핵심 트렌드에 대한 세부 이슈 도출 미래 니즈 도출 문헌조사 및 전문가 검토 세부 이슈에 대한 종합 검토를 통해 미래 한국사회가 추구해야할 미래 니즈 도출 ii

7 니즈 충족을 위해 필요한 제품 및 서비스 도출 미래 한국사회의 인구고령화로 인해 개인 및 사회가 필요로 할 것으로 예상되는 실질 수요 기반의 제품 및 서비스 도출 해당 제품 및 서비스 구현에 필요한 기술 탐색 10대 미래유망기술 선정 기술의 파급효과, 실현가능서, 이슈 대응성 등을 고려 다음(DAUM)의 검색 쿼리 데이터 분석을 통해 10대 미래 트렌드를 도출하고, 이 중 트렌드의 지속가능성, 파급효과, 과학기술적 접근 가능성을 고려하여 미래유망기술 선정을 위한 핵심 트렌드로 인구구조의 고령화 선정 핵심 트렌드로 선정된 인구구조의 고령화 에 대한 구체적인 미래 이슈를 분석하고 이에 대응하기 위해 필요한 제품 및 서비스를 도출 도출된 제품 및 서비스를 구현하는데 필요한 핵심 기술을 기존 문헌검토 및 전문가 위원회의 검토를 통해 도출 향후 10년 내외에 실현가능성, 기술의 구체성, 기술의 진보성 등의 평가기준을 바탕으로 대내외 전문가와 함께 미래유망기술로서의 적절성 평가를 통해 19개 미래유망기술 후보군 선정 미래 니즈 기술명 구분 비고 신경줄기세포 치료기술 유전자 치료기술 치료 만성질환 복합약물 기술 분자영상 질병진단기술 뇌질환 바이오마커 분석기술 진단 건강한 삶 지능형 임상정보시스템 + 초고속 유전체 해독기술 예측 경제적 안정 항노화물질 발굴기술 11 나노바이오 의료센서 건강관리 라이프 로그데이터 마이닝 무인자동생산기술 실감형 스마트워크기술 생산인구 감소 대응 근력지원 로봇 수트 자율적 신체활동 보조 안전하고 편리한 생활 + 사회적 관계 지속 <표 4> 최종 19개 미래유망기술 후보 라이프 케어 서비스 로봇 인공신경망기술 간병, 가사도움 무인자율주행자동차 이동성 확보 8 생체신호 인터페이스 기술 뇌-컴퓨터 인터페이스 지각 및 신체능력 감소 보조 대화형 자연어 처리기술 정보기기 조작의 편리성 합계 19 iii

8 19개 후보기술에 대한 KISTEP 대내외 전문가 평가를 통한 2차 우선순위 평가 결과 및 후보기술의 적용분야별 효과성 비교 검토 등을 위한 KISTEP 내부 연구진 워크숍을 통해 최종 10대 미래유망기술 선정 - 각 평가항목별 우선순위 평가결과 및 종합 결과 등을 기반으로하여, 기술의 파급력, 인구구조 고령화에 대한 이슈 대응성, 실현가능성에 대한 심층 논의 수행 - 이때, 후보기술간 적용분야가 중복될 경우 해당 기술간 기술의 실현가능성 및 효과성에 대한 전문가의 추가 자문 실시 <표 5> KISTEP 10대 미래유망기술 선정 결과 신경줄기세포 치료기술 근력보조 수트 생체신호 인터페이스 기술 무인자율주행자동차기술 라이프 케어 서비스 로봇 나노 바이오 의료센서 대화여 자연어 처리기술 초고속 유전체 해독기술 분자 영상 질병진단기술 실감형 스마트워크기술 Ⅳ. 연구결과 및 시사점 웹 검색 쿼리 데이터 분석을 통한 핵심 트렌드 선정 다음(DAUM)의 웹 검색 쿼리 데이터 분석을 통해 미래 한국사회의 10대 트렌드를 도출하였으며, 평가를 통해 시급한 대응이 필요한 트렌드로 인구구조 고령화 를 선정 인구구조 고령화 에 대한 구체적인 미래 이슈를 분석하고 이에 대응하기 위해 필요한 제품 및 서비스를 도출하고 이를 구현하는데 필요한 기술 중 평가를 통해 미래유망 후보기술 도출 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술 선정 선정된 핵심 트렌드 인구구조 고령화 에 대한 미래 이슈 분석 및 이슈별 미래 니즈 분석을 통해 미래 한국사회가 지향해야할 방향 설정 인구구조 고령화 에 대한 미래 이슈 대응을 위해 제품 및 서비스를 도출하고 이를 구현하는데 필요한 기술을 도출 기 도출된 기술 중 1차 적절성 평가와 2차 우선순위 평가 및 후보기술의 적용 분야별 효과성 비교 검토 등을 통해 최종 10대 미래유망기술 선정 이상의 과정을 거쳐 고령인구의 건강한 삶을 위한 기술, 개인 및 국가의 경제적 안정을 지원하기 위한 기술, 생활의 편리성 향상을 위한 기술 등 총 3가지 범주에서 미래한국의 고령화 사회 준비를 위한 KISTEP 10대 미래 유망기술 선정 iv

9 도출된 10대 미래유망기술을 통해 지향하는 미래 한국의 고령사회 모습을 스마트 에이징 으로 정의 스마트 에이징 이란 고령화가 진행됨에 따라 발생가능한 개인 및 사회의 부정적인 문제들에 대해 현명하게 대처함으로써 개인 및 사회의 지속가능한 성장을 가능케 함을 의미 또한, 신체의 건강을 의미하는 질병없는 노년에서 나아가 신체적 건강함을 기본으로 정신적 활력과 활발한 사회성을 유지하는 상태를 의미 <표 6> 스마트 에이징 선도를 위한 KISTEP 10대 미래유망기술 기술명 세부 내용 환자의 몸(피부)에서 성체줄기세포를 채취하여 배양한 신경 줄기세포를 필요한 손상된 뇌에 이식시켜 치료하는 기술 신경줄기세포 치료기술 고령화 사회에 급증할 것으로 예상되는 알츠하이머, 파킨슨 병 등 퇴행성 뇌질환은 현재 치료법이 없는 상태임. 이들 질환의 진행으로 인해 죽은 뇌세포를 신경줄기세포로 대체하는 근본적 치료법으로 기대됨 유전체를 초고속, 초정밀, 저비용으로 읽어내고 이를 표준 유전체와 비교함으로써 유전자 변이를 찾아내는 기술 초고속 유전체 해독기술 고령사회에서 질병예방, 진단 등의 의료수요가 크게 증가할 것으로 예상됨. 건강과 질병에 직결된 정보를 담고 있는 유전체를 해독함으로써 환자의 유전자형에 맞는 진단과 치료 제공 가능 v

10 기술명 세부 내용 하나의 단어가 아닌 사람이 자연스럽게 말하는 문장을 인식하는 기술로서, 사람이 일상생활에서 사용하는 매우 다양한 표현의 일상언어를 이해하거나 생성이 가능 대화형 자연어처리기술 고령화가 진행됨에 따라 신체적/ 인지 능력 감퇴에 따른 점점 고도화 되어가고 있는 각종 정보화 기기 사용의 어려움을 극복하기 위해 사람 간의 의사소통과 가장 유사한 상호 작용 방식인 대화형 자연어 처리기술 대한 수요는 폭발적으로 증가할 것으로 예상 인공지능과 결합하여 대화형 로봇의 등장을 가능케 하고 급격히 증가할 것으로 예상되는 독거노인들의 대화 상대 역할을 하는 등 노인층의 정서적 소통의 역할이 기대됨 신체 골격과 비슷하게 생긴 로봇 수트를 고령자나 장애인의 몸에 착용하면 그의 근육에 들어오는 신경의 전기적 신호를 순간적으로 감지해 작동 근력지원 로봇 수트 착용자의 뜻에 따라 자유롭게 움직이는 것이 가능하고 이 옷을 입으면 힘이 세져 무거운 물건도 가볍게 들 수 있음. 같은 원리로 신체 기능이 약한 고령자나 장애인이 걷거나 팔을 움직여서 물건을 들게 할 수 있어 생산현장 및 직장에서 고령자의 활동 영역확대에 기여 세포 내에서 발생하는 분자, 유전자 수준의 변화를 동위원소를 이용해 살아있는 생체에서 영상화하는 기술 치매나 파킨슨병과 같은 난치성 신경질환을 증상이 나타나기 이전이나 초기 단계에서 진단하고, 치료제를 선택하거나, 치료효과를 평가할 수 있음. 또한 암의 특성과 변화를 영상으로 진단하여 치료에 활용할 수 있음 분자영상 질병진단기술 이러한 정밀한 진단기술은 개인의 질병을 빠르고 정확하게 확인하게 함으로써 더 쉽고 저렴하게 질병을 치료할 수 있게 돕고, 만성질환자들이 지속적으로 질병을 관리할 수 있도록 기본 데이터를 제공해줌 효소, 항체, 세포, DNA 등 특정 물질의 존재 여부를 확인 하거나 감지할 수 있는 바이오 소자 기술 나노바이오 의료센서 간편하게 혈액으로 각종 질환의 유무나 진행 상태를 검사 할 수 있어 개인의 질병을 빠르고 간단하게 진단하고 비용을 절감할 수 있음. 또한 소형화로 인해 현장진단에 활용될 뿐 아니라 향후 인체에 삽입되는 형태로 발전하는 등 유헬스 서비스의 핵심 기술임 vi

11 기술명 세부 내용 생체신호와 신체 동작 등을 이용하여, 노약자나 장애인이 컴퓨터를 이용하는데 있어서의 인터페이스 (Human Computer Interaction)로 사용하거나 정보기기, 자동차, 휠체어 등의 재활기기 구동제어를 위한 명령어를 생성하기 위한 기술을 의미 생체신호 인터페이스 생체 신호 및 신체 동작 기반의 인터페이스는 센서를 몸에 부착하여 사용하며 사용자의 의도에 의해 자연스럽게 생성된 생체 신호를 이용하기 때문에 가상 현실, 착용형 컴퓨터나 지체 장애인용 또는 고령자용 인터페이스로 활용 가능. 또한, 생체신호 처리 기술은 사용자의 인터페이스로의 활용 이외에 생체신호를 이용한 모니터링 기술로도 개발되어 각종 재활 분야, 건강검진, 스마트 헬스케어 분야 등의 의료분야에도 응용될 수 있음 외부환경을 인식(Perception)하고, 스스로 상황을 판단(Cognition) 하여, 자율적으로 동작(Manipulation)하는 로봇을 의미하며, 상황판단 기능은 다시 환경인식 기능과 위치인식 기능으로 나뉘고, 자율동작 기능은 조작제어 기능과 자율이동 기능으로 나눌 수 있음 라이프 케어 서비스 로봇 빠른 고령화, 가족구조의 변화로 인해 가정용 로봇의 니즈가 증가하고 있는 가운데 상황인지 기능을 갖춘 로봇을 활용 해 재활치료, 간병, 청소, 가사지원 등에 활용 가능 운전자 없이 센서, 카메라와 같은 장애물 인식장치 와 GPS 모듈과 같은 자동 항법 장치 를 기반으로 조향, 변속, 가속, 브레이크를 도로환경에 맞춰 스스로 제어해 목적지까지 스스로 주행하는 기술 무인자율주행자동차 일반용 뿐만 아니라 고령자 및 장애인의 이동권 보장을 위한 주요수단으로써 활용될 뿐만 아니라, 군사용, 화물운송을 비롯하여 상업용 등 광범위한 분야에서 사용될 전망으로 향후 자동차 산업을 이끌 기술로 주목을 받고 있음 실감형 스마트워크 사무실에서의 근무환경과 동일한 환경을 제공하기 위한 네트워크 (초광대역 기가인터넷), 사이버 공간과 물리적인 공간간의 상호작용 및 자유로운 이동, 현장감 향상을 위한 미디어 처리, UI/UX, Smart POD(3차원 인터페이스 /센서기반 상황 정보 입출력 처리) 관련 기술 등을 의미함. 실감형 스마트워크를 실현하기 위해서는 언제 어디서나 업무 환경을 제공하기 위한 클라우드 컴퓨팅 기술과 3D 홀로그램 등의 대용량 정보전송을 위한 기가 통신 네트워크 기술과 엄격한 보안 기술 등이 요구됨 (계속) vii

12 기술명 세부 내용 인구구조 고령화에 따른 생산인구의 감소와 이로 인한 경제 활력 저하를 해소하기 위해 능력있는 여성인력이나, 장애인 인력의 경제사회 참여를 이끌어 낼 수 있을 것으로 전망 또한, 이러한 스마트 워크가 확산될 경우 출퇴근 이동거리 감소, 협업 시스템에 의한 원거리 출장 대체로 인한 교통, 환경, 에너지 등 사회간접비용 절감 효과 및 노동생산성 향상 등에 기여 할 것으로 예상됨 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술 선정연구는 미래한국사회 변화를 전망하여 핵심 트렌드를 선정하고 이에 대한 심층 이슈 분석을 바탕으로 미래유망 기술을 도출함 이렇게 이슈 기반의 미래 니즈를 반영한 유망기술도출 방법은 기술의 사회적 책임 또는 역할을 고려했다는 점에서 의미를 가짐. 선정된 미래유망기술은 각 연구개발 주체가 연구개발을 하고자 할 때 의사결정을 위한 주요 기준 중 하나로써 활용될 것으로 기대 미래한국사회 트렌드 변화를 위해 활용한 웹 검색 쿼리 데이터 분석에 활용된 기간 및 데이터 량에 대한 한계로 인해 분석결과 활용의 한계 향후 미래 환경변화 분석을 위한 데이터 활용 폭의 확대 및 방법론의 정교화를 통해 트렌드 도출 결과에 대한 신뢰성 제고를 위한 연구 지속 필요 viii

13 목 차 제1장 서 론 1 1. 연구의 배경 및 필요성 1 2. 연구의 목적 2 제2장 미래유망기술 선정 주요사례 3 1. 해외 사례 3 2. 국내 사례 8 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 12 제1절 선정단계별 주요 내용 KISTEP 10대 미래유망기술 선정연구의 개요 선정 절차 및 단계별 주요 내용 13 제2절 10대 미래 트렌드 및 핵심 트렌드 선정 대 미래 트렌드 도출 프로세스 미래 트렌드 관련 자료 분석 미래 트렌드 및 이슈 키워드 탐색 핵심 트렌드 선정 24 제3절 10대 미래유망기술 선정 대 미래유망기술 선정 프로세스 단계별 주요내용 30 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 49 제1절 10대 미래 트렌드 인구구조의 고령화 글로벌 경제위기 지속 양극화 심화 52

14 4. 에너지 자원 고갈 기후변화 심화 환경오염 심화 네트워크 사회화 가치관의 변화 기술의 진보 불안요소의 증가 60 제2절 인구구조 고령화의 미래 주요 이슈 개인 및 가족관련 세부 이슈 경제 관련 세부 이슈 사회 관련 세부 이슈 69 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 신경줄기세포 치료기술 초고속 유전체 해독 기술 대화형 자연어 처리 기술 근력지원 로봇수트 분자영상 질병진단기술 나노바이오 의료센서 생체신호 인터페이스 라이프케어 서비스로봇 무인자율주행자동차 실감형 스마트워크 150 제6장 결론 및 시사점 157 참고문헌 16 [부록 1] 기존 10대 미래유망기술 목록 165 [부록 2] 10대 미래유망기술 우선순위 설정을 위한 설문지 173 [부록 3] 주요 트렌드 예비목록에 대한 이슈키워드 및 관련 키워드 189 [부록 4] 뉴스 문서에 대한 텍스트 마이닝을 통한 월별 고빈도 키워드 목록 201

15 표 목 차 <표 2-1> MIT의 2012년 Emerging Technologies 3 <표 2-2> IBM의 2012년 Next 5 in 5 4 <표 2-3> 가트너의 2013년 10대 전략 기술 4 <표 2-4> 뉴욕타임스(Newyork times)의 32가지 혁신기술 및 아이디어 5 <표 2-5> 세계미래학회(World future society)의 Top 10 Forecasts for <표 2-6> 세계경제포럼(WEF)의 2012년 10대 기술 7 <표 2-7> 한국산업기술평가관리원의 20대 IT 미래유망기술 8 <표 2-8> 한국과학기술정보연구원의 2012년 미래유망기술 9 <표 2-9> 지식경제부 R&D 전략기획단의 IT 10대 핵심기술 10 <표 2-10> 특허청 3대 산업분별 10대 유망기술 목록 11 <표 3-1> 주요 문헌의 미래 트렌드 18 <표 3-2> 뉴스문서 텍스트 마이닝 분석 개요 19 <표 3-3> 뉴스문서 수집대상 국내언론사 목록 19 <표 3-4> 이슈 키워드 목록 22 <표 3-5> 이슈 키워드 그룹핑을 통한 트렌드 도출 23 <표 3-6> 2013년 10대 미래 트렌드 24 <표 3-7> 미래유망기술 선정을 위한 트렌드 적합성 평가 기준 27 <표 3-8> 미래유망기술 선정을 위한 트렌드 적합성 평가 결과 27 <표 3-9> 빈도수 증가율 분석결과 및 적합성 평가결과 비교 28 <표 3-10> 인구구조 고령화의 세부 이슈 30 <표 3-11> 인구구조 고령화에 따른 미래 니즈 32 <표 3-12> 건강한 삶 실현을 위한 제품 및 서비스 목록 33 <표 3-13> 경제적 안정에 기여할 수 있는 제품 및 서비스 목록 34 <표 3-14> 안전하고 편리한 생활에 기여할 수 있는 제품 및 서비스 목록 34 <표 3-15> 사회적 관계 지속에 기여할 수 있는 제품 및 서비스 목록 35 <표 3-16> 제품 및 서비스 구현을 위한 미래기술 1 39 <표 3-17> 제품 및 서비스 구현을 위한 미래기술 2 40 <표 3-18> 제품 및 서비스 구현을 위한 미래기술 3 41 <표 3-19> 제품 및 서비스 구현을 위한 미래기술 4 42

16 <표 3-20> 미래유망기술로서의 적절성 평가 기준 43 <표 3-21> 1차 적절성 평가를 통한 19개 후보기술 선정 결과 43 <표 3-22> 19개 최종 후보기술별 정의 44 <표 3-23> 미래유망기술 선정을 위한 평가항목 46 <표 3-24> 평가항목별 전문가 평가결과 46 <표 3-25> 전문가 우선순위 평가 결과 47 <표 3-26> KISTEP 10대 미래유망기술 선정 결과 48 <표 4-1> 소득 불평등 추이 53 <표 4-2> 유전자원에 의존하는 시장 분야 56 <표 4-3> 65세 이상 건강보험 노인 의료비 현황 66 <표 5-1> 치매노인의 증가 추이 및 전망 110 <표 5-2> 주파수 대역별 특징 및 모양 128 <표 5-3> 스마트워크 시장의 경제적 파급효과 156 <표 6-1> 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술과 2009~2012년 유망기술과의 비교 157

17 그 림 목 차 [그림 3-1] 2013 KISTEP 10대 미래 이슈 및 유망기술 선정 절차 13 [그림 3-2] 10대 트렌드 도출 프로세스 14 [그림 3-3] 월별 10대 미래 트렌드의 빈도수 분석결과 25 [그림 3-4] 10대 미래 트렌드별 빈도수 증가율(기울기) 26 [그림 3-5] 10대 미래유망기술 도출 프로세스 29 [그림 3-6] 미래기술 도출 개념 36 [그림 3-7] 미래기술 후보 도출 절차 36 [그림 3-8] 고령화 사회 대응을 위한 미래 기술 도출 세부절차 38 [그림 4-1] 세계 인구구조 변화 49 [그림 4-2] 총인구 생산가능인구 전망 50 [그림 4-3] 2013년 유로존 주요국 국가부채 전망 51 [그림 4-4] 국제통화기금(IMF) 경제성장률 전망 51 [그림 4-5] 국가별 지니계수 변화 52 [그림 4-6] 세계 상업 에너지 소비량 예측 53 [그림 4-7] 2010년 전세계 이상기후 발생 분포도(기상청, 2010) 55 [그림 4-8] SNS 서비스 가입 시점 57 [그림 4-9] 후쿠시마 원전 3호기 폭발 전(아래) 후(위) 사진 60 [그림 4-10] 치매환자 전망 62 [그림 4-11] 노인 1인당 연간 진료비 현황 63 [그림 4-12] 노인자살 현황 및 원인 64 [그림 4-13] 노인진료 비중추이 전망 66 [그림 4-14] GDP 대비 국민의료비 비중 추이 67 [그림 4-15] 생산가능인구 변동 전망(2010~2100) 67 [그림 4-16] 중장기 인력수급 전망(2010~2020) 68 [그림 4-17] 고령친화산업 시장전망 69 [그림 4-18] 노년 부양비 전망 70 [그림 4-19] 주요 OECD 국가의 노인 빈곤율 72 [그림 4-20] 베이비붐 세대 계층 분류 73 [그림 4-21] 연령별 인터넷 이용률 73

18 [그림 5-1] 스마트 에이징 선도를 위한 10대 미래유망기술 77 [그림 5-2] 알츠하이머병에 적용 가능한 다양한 신경줄기세포 이식술 모델 및 치료효과 81 [그림 5-3] 현재 진행중인 줄기세포 매개 임상적용 치료법 연구 중 신경줄기세포가 차지하는 비율과 줄기세포를 이용한 임상적 치료법 연구의 세계적 추이 82 [그림 5-4] 차세대 서열결정 (NGS) 최신 기기들 85 [그림 5-5] 유전체 정보의 활용분야 86 [그림 5-6] 차세대 유전체 결정기술을 이용한 정보생산에서 응용 흐름도 88 [그림 5-7] 개인유전체 포함 유전체 관련 시장의 증가 전망 91 [그림 5-8] 대화형 자연어 처리 기술의 구성 및 응용 사례 92 [그림 5-9] 대화형 자연어 처리 기술의 활용분야 93 [그림 5-10] 활용대상에 따른 입는 로봇의 분류 98 [그림 5-11] 헥사 시스템즈 관련 연구 103 [그림 5-12] 생산기술연구원 관련연구 104 [그림 5-13] 서강대학교 SUBAR 관련 연구 104 [그림 5-14] 로보웨어 시리즈(NT리서치) 104 [그림 5-15] Hybrid Assistive Limb (HAL, Univ. of Tsukuba) 105 [그림 5-16] Walking Assist Series (Honda) 106 [그림 5-17] Activelink의 로봇 (좌 : REALIVE Power Assist Device, 우 : Power Loader) 106 [그림 5-18] MIT Leg Laboratory의 RoboWalker 106 [그림 5-19] Argo Medical Technologies의 REWALK 107 [그림 5-20] 노인기술 발전에 따른 고령자의 감각/운동기능 향상 107 [그림 5-21] 분자영상 적용 사례 111 [그림 5-22] 일체형 PET/MRI 개요 및 뇌 종양 환자의 PET/MRI 영상. 112 [그림 5-23] 치매환자의 Aβ amyloid 영상용 분자영상 의약품을 이용하여 얻은 PET 영상 113 [그림 5-24] 정상인과 파킨슨병 환자에서 도파민운반체 PET영상 113 [그림 5-25] 치매 진행에 따른 amyloid β의 침착 및 뇌 인지기능의 변화 그래프 115 [그림 5-26] 바이오센서의 개념도 117 [그림 5-27] Emerging commercial POC 센서 119 [그림 5-28] 나노와이어 어레이 이미지 및 나노 FET 도식도 120 [그림 5-29] 바이오센서 세계시장 규모 122 [그림 5-30] 응용별 바이오센서 세계시장 비율 (2007년) 123 [그림 5-31] 생체신호 기반 사용자 인터페이스 시스템 구조도 124

19 [그림 5-32] 근육힘이 변함에 따른 근전도 126 [그림 5-33] 망막과 각막에서의 안전도 발생 원리 127 [그림 5-34] 장애인구 비율 현황 134 [그림 5-35] 감정 교류 시스템의 핵심요소 기술 135 [그림 5-36] 센서네트워크 기반 상황 해석 및 이벤트-환경-동작 맵 136 [그림 5-37] 노인의 헬스케어 서비스 시범 사업 137 [그림 5-38] 노인용 서비스 로봇인 와카바투봇 138 [그림 5-39] 노인용 주거 생활 도우미 로봇인 아바 138 [그림 5-40] 자율주행자동차 핵심기술 140 [그림 5-41] 자율주행자동차 소프트웨어 플랫폼 및 센서정보융합 시스템 142 [그림 5-42] Stanford Stanley 145 [그림 5-43] CMU BOSS 145 [그림 5-44] BMW Connected Drive 145 [그림 5-45] Audi TT Self-driving Car 145 [그림 5-46] Google Car 145 [그림 5-47] Hanyang University A1 145 [그림 5-48] 국내 65세 이상 운전자 수 및 면허소지자 비율 146 [그림 5-49] 1999년 기준 10년간 교통사고 현황 146 [그림 5-50] 연령대별 10만명당 행동유형별 교통사고 사망발생 147 [그림 5-51] 연령대별 10만명당 법규위반별 교통사고 사망발생 147 [그림 5-52] 교통사고 예방을 위한 ADAS 기술 148 [그림 5-53] Google 자율주행자동차 시각장애인 시승 148 [그림 5-54] 텔레프레즌스 기술 151 [그림 5-55] 텔레프레즌스 UI/UX 기술 151 [그림 5-56] 모바일 오피스 기술 152 [그림 5-57] SNS 기반 모바일 일자리 앱 기술 152 [그림 5-58] UC 기술 153 [그림 5-59] 워크 플로우 기술 153

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21 제1장 서 론 제1장 서 론 1. 연구의 배경 및 필요성 대외 환경의 급격한 변화 속에서 국가의 발전과 기업의 지속가능한 성장을 위해서 세계 주요국들과 기업들은 한정된 자원을 활용하여 경쟁력을 확보하기 위해 노력 IBM, MIT, RAND 등 글로벌 기업과 대학, 연구소는 물론 일본, 영국 등 국가차원 에서도 미래 변화전망에 기반한 다양한 미래기술을 선정하여 제시하고 이를 확보 하기 위한 전략을 수립 추진 우리나라도 과학기술 중장기 발전전략, 과학기술기본계획 등 정부의 중장기 계획 및 부처별 기술개발계획 등에서 다양한 중점기술들을 선정 제시하여 국가적 차원의 지원을 위해 노력 미래 사회의 비전을 실현하기 위한 전략적인 선택을 위해 미래사회 변화에 필요한 유망 기술을 먼저 발굴하여 전략적으로 대응하는 것이 미래 경제사회의 지속 가능 발전을 위해 중요 미래기술 관련 정보에 대한 관심과 기대에도 불구하고 많은 기업, 기관들이 미래 기술 발굴과 관련된 작업을 적극적으로 수행하고 있지 못하거나 외부 정보에 의존 하는게 현실 미래 산업 육성은 대규모 투자가 요구되고 경쟁이 치열하며, 수많은 불확실성이 존재하기 때문에 많은 기업이나 국가가 미래기술을 합리적으로 선택하기가 어려운 것은 사실 따라서, 국가과학기술 기획 및 평가, 예측의 전문기관인 KISTEP은 전 기술 분야를 대상으로 미래 한국사회의 변화에 대해 전망하고 이에 대한 적극적 대응을 위해 필요한 기술을 발굴하여 제시할 필요 과학기술 전반에 대한 기획 및 평가, 예측 업무를 수행하는 KISTEP의 역할에 부합할 수 있도록 전체 과학기술 분야에서 미래 한국사회에 필요로 할 것으로 예상되는 기술 발굴이 필요 따라서, 과학기술 전 분야에 대한 기술기획 경험 및 역량과 전문성을 가진 KISTEP에서 관련 전문가와 함께 미래 한국사회의 변화에 대응한 기술을 발굴하여 제시함으로써 다가올 미래에 보다 적극적으로 대응 할 수 있는 공감대 형성에 기여하고자 함 1

22 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 또한, 기존의 국가차원에서 제시하는 중점과학기술 보다 구체적 내용을 포함하여 일선 연구자는 물론 민간 기업에서도 세부전략을 수립하는데 기초자료로 활용 할 수 있도록 기술 목록을 제시 2. 연구의 목적 급속한 경제적 사회적 환경변화에 따라 선제적 대응이 필요한 주요 트렌드를 발굴하고 미래 한국사회에 대한 파급효과 등을 고려한 핵심 트렌드를 선정 웹 포털(DAUM)의 검색 쿼리 데이터 분석을 통해 일반 국민이 생각하는 미래 한국 사회의 주요 트렌드 분석 미래 한국사회에 대한 파급효과 등을 고려해 핵심 트렌드를 선정하고 해당 트렌드에 대한 주요 이슈에 대한 심층 분석 수행 각 주요 이슈에 대한 경제 사회적 니즈(needs)를 도출하여 제시 이슈분석 자료 및 경제 사회적 니즈(needs)를 바탕으로 향후 10년 동안 기술 개발을 통한 상용화 가능성이 높은 기술을 후보군으로 선정하고, 이후 각 후보 기술별 경제 사회적 파급효과를 고려하여 미래유망기술 (emerging technology)을 선정하여 제시 10년 내 기술개발을 통해 상업화되어 일상생활 및 산업현장에서 활용 가능성 여부를 미래유망기술 후보군 도출의 1차 기준으로 활용 1차 검토 결과를 바탕으로 각 기술을 구성하는 핵심요소들의 특징이 경제 사회의 각 분야에 미치는 영향정도, 발굴된 주요 이슈 해소에 대한 기여도 등을 고려하여 최종 선정 선정된 KISTEP 10대 미래유망기술에 대해서는 민간기업이나 정부 출연연의 연구자 및 과학기술 정책 입안자 등이 수월하게 활용할 수 있도록 기술의 정의, 세부 기술, 경제적 기술적 파급효과 등의 다양한 기술정보를 구체적으로 제시 2

23 제2장 미래유망기술 선정 주요사례 제2장 미래유망기술 선정 주요사례 1. 해외 사례 미국 MIT Emerging Technologies (2012) MIT에서는 2001년부터 매년 다양한 분야에 걸쳐 그 해에 주목할 만한 기술을 10개씩 선정하여 Technology Review 저널에 발표 세계적으로 연구가 진행 중인 기술 중 향후 5년 안에 상당한 사회적 경제적 파급효과를 가져올 수 있는 기술을 선정하며, 따라서 제품화가 즉각 가능한 산업기술을 주로 선정 특히 기술과 제품이 사회적으로 적용되는 가능성을 넓게 탐색함으로써 경제적 효과뿐만이 아닌, 개발도상국의 보건환경 개선 등과 같은 사회적 활용처 중시 델파이 등과 같은 대규모 설문조사 방식이 아닌 각 분야 기술의 최첨단 흐름을 인식하고 있는 최고 전문가들에게 자문을 구하여 유망기술 평가하며, 융합기술의 부상 등을 비롯한 과학기술의 최신 경향 반영 <표 2-1> MIT의 2012년 Emerging Technologies 1 Egg Stem Cells 6 A Faster Fourier Transform 2 Ultra-Efficient Solar 7 Nanopore Sequencing 3 Light-Field Photography 8 Crowd funding 4 Solar Microgrids 9 High-Speed Materials Discovery 5 3-D Transistors 10 Facebook's Timeline 미국 IBM Next 5 in 5 (2012) IBM에서는 2006년부터 매년 세계 시장과 사회 동향, 전 세계 IBM R&D 연구소에서 개발되고 있는 기술을 토대로 향후 5년간 세상을 변화시킬 5가지 기술혁신을 발표하고 있음 특정 주제에 맞는 혁신적 변화 양상을 제시하며, 2012년 보고서에서는 인지체계 시대의 차세대 컴퓨팅 혁신에 관한 미래모습을 제시 3

24 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 <표 2-2> IBM의 2012년 Next 5 in 촉각 : 전화기를 통해 촉감을 느낄 수 있게 된다. (Touch : You will be able to touch through your phone) 시각 : 화소 하나가 천 마디 말과 같은 값어치를 가지게 된다. (Sight : A pixel will be worth a thousand words) 청각 : 컴퓨터가 중요한 정보들을 듣게 된다. (Hearing : Computers will hear what matters) 미각 : 디지털 미각세포가 스마트한 식습관을 돕는다. (Taste : Digital taste buds will help you eat smarter) 후각 : 컴퓨터가 후각을 갖게 된다. (Smell : Computers will have a sence of smell) 가트너(Gartner) Top 10 Strategic Technologies for 2013 (2012) IT 분야 전문 리서치 자문기관인 가트너 社 는 2012년 10월 가트너 심포지엄에서 향후 3년 간 기업에 큰 영향을 미칠 수 있는 기술을 선정하여 10대 전략기술 (Strategic Technology) 로 발표 중요한 영향 을 미치는 요인으로는 정보통신 기술 또는 사업체계를 뒤흔들 만한 큰 잠재력, 대규모 투자의 필요성 또는 기술도입 지체에 따른 위험도 등이 포함됨 전략기술은 성숙기에 접어들었거나 광범위 하게 적용되고 있는 기존 기술을 뜻할 수도 있고, 향후 5년 내에 얼리 어댑터에게 전략적 사업 우위 기회를 제공하거나, 시장을 뒤흔들만한 큰 잠재력을 가진 이머징(emerging)기술일 수도 있음. 이런 전략 기술은 조직의 장기적인 계획, 프로그램 및 이니셔티브에 영향을 미침 전략기술들은 소셜, 모바일, 클라우드 등과 같은 상호 융합되고 있는 힘의 결합 과정에서 탄생하며, 이러한 힘들은 그 자체적으로도 혁신적이고 큰 변화를 가져 올 수 있지만 함께 결합되면 기업과 사회에 혁명을 불러일으키고 기존의 사업체계를 파괴하며 새로운 리더의 등장을 이끌게 됨 <표 2-3> 가트너의 2013년 10대 전략 기술 1 모바일 기기 전쟁 (Mobile Device Battles) 6 하이브리드 IT 및 클라우드 컴퓨팅 (Hybrid IT and Cloud Computing) 2 모바일 어플리케이션과 HTML 5 (Mobile Applications and HTML 5) 7 전략적 빅데이터 (Strategic Big Data) 3 퍼스널 클라우드 (Personal Cloud) 8 실행 가능한 분석 (Actionable Analytics) 4 기업용 앱 스토어 (Enterprise App Stores) 9 IMC (In Memory Computing) 5 IoT (Internet of Things) 10 통합 에코시스템 (Integrated Ecosystem) 4

25 제2장 미래유망기술 선정 주요사례 뉴욕타임스(New york times) 32 innovations that will change your tomorrow (2012) 2012년 6월 뉴욕타임스는 소비자체험 관점에서 이미 상용화 되었거나 늦어도 5년 이내에 상용화될 기술 및 아이디어 32가지를 선정하여 발표 <표 2-4> 뉴욕타임스(Newyork times)의 32가지 혁신기술 및 아이디어 1 Electric clothes 2 The new coffee Monitoring routine 3 Analytical undies 4 The morning multi-tasker 5 Clean hair, No Hands 6 The congestion killer 7 Anti-theft handlebars (Building a better bike) Commute 8 No more greasy chains (Building a better bike) 9 One-piece plastic and carbon-fiber frames (Building a better bike) 10 Doctor on board 11 A nice little cabin in the sky 12 The rolling arcade Work 13 The anti-slouch screen 14 The shutup gun 15 The kindness hack 16 Your body, your login 17 Terrifying 18 The liar's workout Play 19 Roller coasters with wings 20 A world without hangovers 21 The mind-reading shopping 22 Better-looking movies Health 23 Teeth that think 24 Sleep mining 25 A blood test for depression 26 CSI: bathroom 27 A new fire fighter 28 Michelin-star TV dinners Home 29 Reduce, Reuse, Masticate 30 The constant gardener 31 Robo-petting 32 Sleep better 5

26 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 세계미래학회(World future society) Top 10 Forecasts for 2013 (2012) 세계미래학회가 발간하는 월간지 FUTURIST에서는 1985년부터 매년 10년 후 10대 메가트렌드를 발표하고 있음. <표 2-5> 세계미래학회(World future society)의 Top 10 Forecasts for 신경과학자들은 곧 우리가 무엇을 하기 전에 무엇을 할 것이라는 것을 예측할 수 있다. (Neuro-scientists may soon be able to predict what you ll do before you do it.) 미래의 자동차들은 단순한 에너지 소비자에서 전력 생산자가 될 것이다. (Future cars will become producers of power rather than merely consumers.) 모든 부엌에 아쿠아포닉 재활용 시스템이 가능할 것이다. (An aquaponic recycling system in every kitchen?) * 아쿠아포닉 재활용 시스템 : 물고기와 식물을 함께 키우는 친환경 유기농 재활용 시스템 미래에는 경제적으로 일자리가 사라지는 비율이 증가할 테지만 일거리는 넘쳐날 것이다. (The economy may become increasingly jobless, but there will be plenty of Work.) 다음 우주시대는 2020년 이후에 경쟁과 adventure capitalists에 의해 시작될 것이다. (The next space age will launch after 2020, driven by competition and "adventure capitalists.") 클라우드 컴퓨팅은 더욱 지능적으로 변해 데이터를 저장하는 곳 이상의 역할을 하게 될 것이다. (The "cloud" will become more intelligent, not just a place to store data.) 증강현실이 실현되면서 기업의 투명성이 잘 알려져 기업의 이미지나 명성을 유지하는 것이 중요하게 될 것이다. (Corporate reputations will be even more important to maintain, due to the transparency that will come with augmented reality.) 앞으로 10년 후 로봇은 인간의 친절한 도우미가 될 것이다. (Robots will become gentler care givers in the next 10 years.) 인간은 주변의 소음이나 다른 버려지는 에너지에서 얻은 전력들을 제품에 활용할 수 있을 것이다. (We ll harness noise vibrations and other "junk" energy from the environment to power our gadgets.) 휴대용 음주측정기 가 미생물 감염, 심지어 화학물의 침투까지 미리 알려줄 것이다. (A handheld "breathalyzer" will offer early detection of infections microbes and even chemical attacks.) 6

27 제2장 미래유망기술 선정 주요사례 세계경제포럼(World Economic Forum) Top 10 Emerging Technology (2012) WEF는 가까운 미래에 전 세계적으로 사회, 경제, 환경측면에서 중대한 영향을 미칠 수 있는 10대 첨단기술을 선정 <표 2-6> 세계경제포럼(WEF)의 2012년 10대 기술 1 Informatics for adding value to information 6 Big Data 2 Synthetic biology and metabolic engineering 7 Analytics 3 Green Revolution 2.0-technologies for increased food and biomass 8 Storage 4 Nanoscale design of materials 9 Entertainment Everywhere 5 Systems biology and computational modelling/ simulation of chemical and biological systems 10 Cloud Computing 7

28 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 2. 국내 사례 한국산업기술평가관리원(KEIT) IT 기술예측조사 2025 (2012) 2012년 KEIT는 미래기술니즈를 대상으로 기술의 중요도를 고려하여 20개의 유망 기술을 선정하여 발표 미래유망기술 사례조사 및 메가트랜드 분석을 통해 100대 미래기술 니즈 발굴 - 선정된 니즈에 관한 국내외 문헌 및 사례조사, FGD, 연구기관 설문조사 등을 거쳐 온라인 델파이 조사 실시 - 전문가 및 일반인 대상으로 응답자의 전문성을 고려하여 가중치를 부여하였으며, 총 2회의 델파이 설문조사를 통해 20대 IT 미래유망기술을 선정 <표 2-7> 한국산업기술평가관리원의 20대 IT 미래유망기술 1 유지 비용이 적고, 지속시간이 길어서 많은 양의 전력을 값싸게 저장하는 차세대 나트륨 이온 전지 기술 2 저전력 설계, 에너지 수집기능 등을 갖추어 충전이 필요 없는 휴대기기 관련 기술 3 현재의 백분의 일 이하의 전력으로 인터넷 멀티미디어 서비스를 받을 수 있는 초절전 인터넷/홈네트워크 기술 4 초고효율 광원의 개발과 에너지 손실이 극소화된 LED 패키지 기술 5 상대방의 언어를 실시간으로 99% 통역하는 기술 6 친환경 감성 조명을 위한 효율 200 L/W, 수명 200,000시간 이상을 가진 OLED 조명 기술 7 스마트 단말기기를 통해 사용자가 말로 대화하여 원하는 지식과 서비스를 제공하는 대화형 개인비서 기술 8 플렉시블 디스플레이를 위한 UD(Ultra Definition)급 초고해상도 용액 OLED 디스플레이 기술 9 접을 수 있는 곡률 반경 1mm 이하의 UD(Ultra High Definition)급 초고해상도 플라스틱 디스플레이 기술 10 신재생 에너지를 위한 셀 광전효율 30%인 염료감응형 태양전지 무선센서기술의 소형화 및 지능화로 4M(Man, Machine, Material, Method)과 생산 Resource간 양방향 정보통신이 가능하여 스스로 운영되는 생산기술 사람의 시선과 사용의도를 파악하여 기기를 제어하는 비접촉 맞춤형 UI(User Interface) 제공기술 사람의 건강을 위협하는 환경 요인(공해, 토양, 유독물 등)에 관한 정보를 실시간 수 집, 분석하여 위험을 알려주는 보건 환경 시스템 기술 14 초정밀 부위의 수술과 사전 수술시뮬레이션이 가능한 수술 로봇 8

29 제2장 미래유망기술 선정 주요사례 개인맞춤형 치료를 위한 유전자 정보와 기존 사례 데이터 베이스 기반 정확도 90% 이상의 의료용 치료결과 예측 기술 장소와 컴퓨팅 환경에 관계없이 자율 지능네트워크를 기반으로하는 사용자 맞춤형 UI/UX 제공기술 17 의료 진단용 고화질 3차원 홀로그램 기술 18 전국 어디에서나 시속 500km 이상의 고속 이동 중에도 끊김 없는 인터넷접속, 영상회의, HD급 방송 시청이 가능한 무선 네트워크 접속 기술 km/s이상의 이동속도에서도 끊김없는 통신이 가능한 초고주파기반 이동통신시스템 20 정확한 기상예보를 위한 슈퍼컴퓨터용 분단위 예측 기상 정보 분석 처리 기술 한국과학기술정보연구원(KISTI) 미래유망기술 (2012) 2012년 KISTI는 최근 검토된 유망아이템들의 재고찰 및 재평가를 통해 주목해야 할 유망기술 10가지를 도출 과거 3년간 KISTI 유망기술 도출 및 선정 시 semi-final 단계까지 검토했던 174개 아이템을 후보아이템으로 수집 - KISTI 내부전문가의 델파이 설문을 통해 후보 아이템의 유효성 평가를 실시 하였고 50개의 아이템을 선별 - 후보아이템의 유망성에 대해 내부전문가들의 브레인스토밍을 거쳐 평가하였으며 최종 10개 미래유망기술을 선정 <표 2-8> 한국과학기술정보연구원의 2012년 미래유망기술 1 진단과 진료를 동시에 하는 테라그노시스 건강한 삶 2 살아있는 세포의 분자이미징 3 테라헤르츠파 응용 기술 4 뇌-기계 인터페이스 편리한 삶 5 소형기기 전원용 연료전지 6 나노 유체 응용기술 7 인쇄 가능한 태양전지 쾌적한 삶 8 플라스틱 대체 신소재 9 해양 바이오매스 바이오 리파이너리 10 도심홍수 대비 생태저류지기술 9

30 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 지식경제부 R&D 전략기획단 IT 10대 핵심기술 (2012) 2012년 지식경제부는 SMARTOPIA KOREA 라는 비전하에 IT를 중심으로 한 다양한 타 산업과의 융합을 통해 한국적 Theme와 Story를 담은 새로운 세상을 실현하고자 IT 10대 핵심 기술을 선정 2010년과 2011년에 걸쳐 진행된 산업기술혁신 비전 2020 의 결과를 토대로 미래사회 트렌드와 인간 욕구를 충족시키는데 필요한 다섯 가지 분야의 전략 도메인 (Strategic Domain) 선정 * 5가지 전략 도메인: 건강하게 오래 살기, 지속 가능한 에너지, 스마트 공간, 초 연결, 증강현실 - 각 전략 도메인에 필요한 100여개의 IT기술을 C(콘텐츠) - P(플랫폼) - N(네트워크) - T(터미널)의 가치 사술별 도출 - 산 학 연 전문가 Working Group의 의견을 수렴하고 기 발표된 정부정책 (WBS, WPM, 시스템반도체사업 등)을 감안하여 100대 필요기술 중 IT 10대 핵심기술을 최종 선정 <표 2-9> 지식경제부 R&D 전략기획단의 IT 10대 핵심기술 차세대 스마트 기기 생태계 선점 1 차세대 디바이스 핵심 기술 IT 핵심소재 원천기술 확보 2 IT 핵심 소재 SW/컴퓨팅 플랫폼 3 Big Data 및 인공 지능 4 하이브리드 스토리지 유무선 통신/방송 네트워크 융합 5 유무선 융합네트워크 및 부품 6 테라헤르츠 및 양자정보통신 7 무인화 플랫폼 IT + 타산업 융합형 플랫폼 8 바이오 센서 9 라이프케어 로봇 10 전략 반도체 10

31 제2장 미래유망기술 선정 주요사례 특허청 3대 산업분야 10대 유망기술 (2012) 특허청은 향후 3~5년 이내에 원천 핵심특허 선점이 가능한 유망기술을 3대 산업 분야별로 10대 미래 유망기술을 선정 * 3대 산업분야 : 바이오(지경부, 복지부, 국토부, 국과위), 이동통신(지경부, 방통위),로봇(지경부) 지식경제부, 보건복지부, 국토해양부, 방송통신위원회 등 정부 R&D 부처의 참여를 통해 100대 후보 유망기술을 발굴 - 한국의 특허경쟁력 분석, 특허분쟁정보분석, 기술별 출원인별 특허장벽 분석, 공백특허 영역 분석 등 심층 분석을 통해 분야별 10대 미래유망기술 도출 - 30개 미래 유망기술을 관련 부처에 제공하여 13년 정부 과제 기획에 활용 올해 3개 산업분야를 시작으로 연차적으로 총 18개 산업분야에 대해 특허관점에서 유망 기술을 발굴할 예정 년에는 올해 추진한 3개 분야를 제외한 15개 산업분야 중 관련 R&D부처와 민간의 수요를 토대로 4개 산업분야를 선정하여 미래 유망기술 발굴할 예정 <표 2-10> 특허청 3대 산업분별 10대 유망기술 목록 성체줄기세포 기술 암 바이오 마커 기술 단백질 안정화/제형 기술 인간항체 제조 기술 바이오 분야 생물학적 CO2/메탄 전환 기술 바이오플라스틱 중간체 제조 기술 원격치료 기술 나노바이오센서 기술 식물공장 인공조명 기술 유해 해양생물 제어 기술 사용자 신원 및 특성 인식 기술 음원추적 및 음향 분류 기술 대용량 분산 추론 기술 인간모사 메커니즘 기술 로봇 분야 형상 강성 추정 기술 로봇-인간 협업작업 기술 3D 환경모델링 기술 실외 위치 인식 기술 3차원 환경 로봇 주행경로 계획 기술 로봇 운동상태 종합측정 센서모듈 기술 이동 통신 분야 소형셀 제어 기술 Massive MIMO 기술 스펙트럼 공유 기술 모바일 증강현실 기술 기지국간 협력통신 기술 셀룰러 기반 M2M(MTC) 기술 트래픽 상태에 따른 시스템 제어 및 offloading 기 술 이종망 간섭 제거 기술 모바일 이동통신 안테나 기술 무선 충전 기술 11

32 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 제1절 선정단계별 주요 내용 1. KISTEP 10대 미래유망기술 선정연구의 개요 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술은 웹 검색 데이터 분석을 통해 미래 한국 사회의 주요 트렌드를 도출하고, 트렌드의 지속가능성, 파급효과, 과학기술적 접근 가능성 등을 검토하여 미래유망기술 도출을 위한 핵심 트렌드 선정 향후 10년 뒤 우리나라의 주요 미래변화를 살펴보고 트렌드별 파급효과 및 특성을 검토하여 핵심 트렌드 선정 선정된 핵심 트렌드에 대한 심층 분석을 통해 구체적인 미래 이슈를 도출하고 이에 대응하기 위해 필요한 과학기술적 접근방안(제품 및 서비스)을 미래유망기술의 형태로 제시 미래이슈에 대한 대응을 위해 과학기술적 접근방안(제품 및 서비스)을 구현하는데 필요한 핵심기술을 미래유망기술 후보군으로 도출 도출된 과학기술 접근방안(제품 및 서비스)를 구현하는데 필요한 핵심기술을 미래유망기술의 후보군에 포함 특정 제품 및 서비스를 구성하는 핵심기술을 명확히 분류하기 어려운 경우 해당 제품 및 서비스를 미래유망기술 후보군에 포함 선정된 미래유망기술 후보군에 대해 기술의 경제사회적 파급효과, 향후 10년 내외에 실현 가능성, (사회적, 기술적 실현 가능성 등), 고령화 사회의 이슈 대응성 등의 평가기준을 적용하여 후보기술의 우선순위 설정 및 KISTEP 10대 미래 유망기술 선정 미래유망기술 후보군에 대한 우선순위 평가는 각 분야별 전문가의 설문평가를 통해 진행 전문가의 설문평가 결과 등을 바탕으로 KISTEP 연구진의 논의를 거쳐 최종 KISTEP 10대 미래유망기술 선정 12

33 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 2. 선정 절차 및 단계별 주요 내용 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술 선정연구는 크게 1웹 검색 쿼리 데이터(with 다음(DAUM)) 분석을 통한 핵심 트렌드 선정 부문과 핵심 트렌드의 주요 이슈에 대해 예상되는 현상을 분석 제시하고 이에 대응하기 위한 2구체적인 과학기술 적 방안(제품 및 서비스)을 미래유망기술의 형태로 구체화하여 제시하는 부문 으로 구성 문헌조사를 통한 주요 트렌드 예비목록 도출 웹 검색 쿼리 분석을 통한 핵심 트렌드 선정 뉴스문서 텍스트 마이닝 및 문헌조사를 통한 전체 이슈 키워드 집합 도출 이슈 키워드간 상관도 분석 10대 미래 트렌드 도출 다음(DAUM)의 검색 쿼리 데이터 분석 핵심 트렌드 선정 트렌드별 검색 빈도수 증가율 및 미래유망기술 선정을 위한 적절성 평가결과를 종합 핵심 트렌드에 대한 세부 이슈 분석 문헌조사 및 전문가 검토 이슈 대응을 위한 미래 유망 기술 도출 미래 니즈 도출 니즈 충족을 위해 필요한 제품 및 서비스 도출 제품 및 서비스 구현에 필요한 기술 탐색 세부 이슈에 대한 종합 검토를 통해 미래 한국사회가 추구 해야할 미래니즈 도출 인구고령화로 인해 개인 및 사회가 필요로 할 것으로 예상 되는 실질 수요 기반의 제품 및 서비스 도출 10대 미래유망기술 선정 기술의 파급효과, 실현가능성, 이슈 대응성 등을 고려 [그림 3-1] 2013 KISTEP 10대 미래 이슈 및 유망기술 선정 절차 13

34 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 제2절 10대 미래 트렌드 및 핵심 트렌드 선정 1. 10대 미래 트렌드 도출 프로세스 문헌조사 및 뉴스 문서에 대한 텍스트마이닝을 통해 주요 키워드를 도출하고, 도출된 키워드간 상관도 분석을 통해 10대 트렌드 도출 문헌조사를 통한 주요 트렌드 예비목록 도출 주요 언론사 홈페이지의 뉴스문서에 대한 텍스트마이닝 주요 트렌드를 설명하기 위한 주요 키워드 집합(A) 도출 월별 고빈도 뉴스 키워드 집합(B) 도출 주요 키워드 집합(A)와 뉴스 키워드 집합(B)을 통합하여 전체 이슈 키워드 집합(I) 생성 전체 이슈 키워드를 STEEP 분류하여 검토 이슈 키워드간 상관도 분석(with DAUM) 유사 또는 관련 키워드 그룹으로 정리 미래이슈 목록 도출 2013년 10대 트렌드 도출 [그림 3-2] 10대 트렌드 도출 프로세스 14

35 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 2. 미래 트렌드 관련 자료 분석 미래 트렌드에 대한 최근 관련 자료를 조사하고 종합적 분석을 통해 현시점에서 향후 10년간 의미있는 주요 트렌드 예비목록을 도출 한국정보화진흥원(2011, 미래연구백서 )은 1인구 구조와 사회 변화, 2기술의 진보, 3세계 경제 구도의 변화, 4기후변화와 에너지, 5세계정세의 변화 등 5대 미래사회 메가트렌드를 제시 (인구 구조와 사회 변화) 전 지구적 인구증감의 불균형과 고령화 추세의 가속화와 함께 인구감소사회로 진입하는 한국사회를 의미 (기술의 진보) 인간이 꿈꾸는 것이 현실화되는 것을 의미하며 최근과 같은 급격한 기술의 발전은 사회를 변화시키는 동인으로 작용 (세계 경제 구도의 변화) 2008~2009년 전세계적 금융위기로 인한 경기침체와 국제 교역의 변화, 신흥개발국의 성장 등 세계 경제 질서가 변화하는 현상을 의미 (기후변화와 에너지) 글로벌 기후변화가 가속화되고 그로인한 지구환경에 대한 위협과 함께 에너지 수요의 지속적 증대에 따른 고가 에너지시대를 의미 (세계 정세의 변화) EU, NAFTA, FTA 등으로 대표되는 경제적 세계화의 통합과 함께 문화적 인종적 부족적 갈등으로 인한 분열의 심화 현상을 의미 한국과학기술기획평가원(2012, 제4회 과학기술예측조사 )은 1 글로벌화의 심화, 2 갈등의 심화, 3 인구구조의 변화, 4 문화적 다양성 증가, 5 에너지 자원의 고갈, 6 기후변화 및 환경문제 심화, 7 중국의 부상, 8 과학기술의 발달과 융복합화 등 8대 메가트렌드를 제시 (글로벌화의 심화) 세계시장의 통합, 국제질서의 다극화, 인력이동의 글로벌화, 거버넌스 개념의 확대 및 다양화, 전염병의 급속한 확산 등의 세부트렌드로 설명 (갈등의 심화) 민족 종교 국가간 갈등의 심화, 사이버 테러의 증가, 테러위험의 증가, 양극화 심화 등의 세부트렌드로 구성 (인구구조의 변화) 저출산 고령화의 지속, 세계 도시인구의 증가, 가족 개념의 변화 등을 의미 (문화적 다양성 증가) 문화교류의 증대와 다문화 사회화, 여성의 지위 향상 등을 주요 내용으로 함 (에너지 자원의 고갈) 지속적으로 증가하는 에너지 자원에 대한 수요와 이로 인해 에너지 자원이 무기화될 수 있는 사회적 현상과 함께 물 식량 부족 현상을 의미 15

36 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 (기후변화 및 환경문제 심화) 지구온난화의 심화 및 이상기후현상 증가, 환경오염의 증가, 생태계의 변화 등을 세부트렌드로 구성 (중국의 부상) 중국의 경제적 영향력이 증대됨과 함께 외교 문화적 영향력이 함께 증가하고 있는 경제사회적 현상을 의미 (과학기술의 발달과 융복합화) 정보통신기술, 생명과학기술, 나노기술 등 첨단기술 분야의 급속한 발달과 기술융합으로 사회변화를 이끄는 현상을 의미 세계미래학회(World Future Society, 2010)는 경제, 인구, 사회, 세대 및 가족, 노동과 노동력, 에너지, 환경과 자원, 기술, 기업경영, 테러 등 10대 분야에 대한 트렌드를 총 52개 제시 1) (경제분야) 선진국의 경제성장이 새로운 단계에 접어들고, 전 세계적 경제통합이 지속되는 등 6개의 세부트렌드를 제시 (인구분야) 전세계 인구성장이 급속히 증가하고 있고, 선진국의 고령화가 심화 되는 등 4개 세부트렌드를 제시 (사회분야) 가치관이 급격히 변화하고 있고, 인터넷의 발달로 프라이버시 보호가 어려워지는 등 8개 세부트렌드 제시 (세대 및 가족분야) 가족형태의 다양화와 젊은 세대의 소득저하 등 3개 세부트렌드 제시 (노동과 노동력분야) 전통적인 은퇴연령의 중요성 감소, 2가지 이상의 직업소유 등 5개 세부트렌드 제시 (에너지분야) 대체에너지 개발노력에도 불구 석유소비의 지속적 증가, 일반적 믿음과 달리 아직 석유고갈시기가 도래하지 않는 등 4개 세부트렌드 제시 (환경과 자원분야) 사람들의 환경에 대한 관심 증대, 물 부족의 심화 등 6개 세부 트렌드 제시 (기술분야) 경제 사회에 대한 기술의 영향력 증가, 중요한 의학적 진보의 지속적 등장 등 6개 세부트렌드 제시 (기업경영분야) 매년 더 많은 신규기업의 설립, 기업에 대한 사회적 책임요구 증대 등 6개 세부트렌드 제시 (테러분야) 전 세계적 테러위험의 증가, 사이버테러의 급증 등 4개 세부트렌드 제시 1) World Future Society(2010), 52 Trends Shaping Tomorrow s World, Marvin J. Cetron and Owen Davies. 16

37 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 미국의 격월간 시사전문지 Foreign Policy(2009)는 인류가 직면할 주요 미래 이슈 13개를 The Next Big Thing 으로 제시 2) (새로운 당신, A New You) 생명공학의 발전을 통해 생명의 암호를 이해하고 신체 기관의 생산 교체, 신체 기능 보완 등 종의 진화를 설계하고 통제하는 신인류로 변화 (개인맞춤형 교육, Personal Education) 개인 경쟁력 향상 니즈 증가와 다양한 학습 수단의 발전으로 개인맞춤형 교육이 확산될 것으로 전망 (감정 다스리기, Anger Management) 국가가 개인의 신체정보를 모니터링하고 개인의 폭력성을 통제할 것으로 예측 (행복, Happiness) 글로벌 경제위기를 거치며 물질적 풍요보다는 정신적 행복을 추구하는 경향이 커지고 행복지수 측정 등 사회적 복지 척도 기준이 변화함 (금융부문 위축, Shrinkage) 금융부문의 위축과 이로 인한 경제 전반의 파급효과가 커서 성장과 고용이 악화될 것으로 예측 (미래의 미국, America) 경제위기 이후 국가 자본주의의 강화, 금융 부문의 축소와 규제 확대 등으로 인해 금융중심지는 상대적으로 약화되는 반면, 자원이 풍부한 농촌지역이나 기능특화 도시 발달 예상 ( 新 중세론, Neo-medievalism) 혼란스럽고 균열된 세계 하에서 도시들의 영향력이 강화되면서 신중세시대가 도래할 것으로 예측되며, 빌게이트, 조지소로스 등 거대 기업을 경영하면서 권위적인 정부를 비판하고 사회적 활동에 적극 나서는 주체들이 많아질 것 (미래의 아프리카, Africa) 지속적 성장 중인 아프리카가 미래에 더욱 강력한 국가로 등장할 것으로 기대 (탄력성, Resilience) 주어진 환경에서 안정적으로 생존하는 것을 목표로 하는 지속성 에서 벗어나 예측 불가능한 상황을 견뎌내고 극복하기 위한 탄력성 개념 등장 (바이오연료산업, Biofuels) 자원 다변화 필요성 확대에 따라 바이오연료 생산효율 개선 등 관련 산업이 발전할 것으로 전망 (물 부족, Water) 지하대수층은 해마다 줄고 강은 말라가는 등 물 부족 문제가 심화되는 지역이 확대 (크게 달라지지 않는 세계, More of the Same) 기후변화, 고령화 등 지속적으로 제기된 문제는 예측가능한 변수이며 미래 세계는 현재 변화양상과 추세가 지속 될 수 있음 2) 17

38 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 (더 큰 변화, Bigger Bang) 매우 강력하고 놀라운 변화는 시간이 훨씬 지난 21세기 중반쯤으로 예상되며, 인간의 두뇌 능력과 신경시스템의 발전, 기술진보에 대한 반감, 우주에 대한 이해의 확대 등 세 가지 변수의 상호작용으로부터 거대한 변화가 등장할 가능성이 있음 <표 3-1> 주요 문헌의 미래 트렌드 관련 그룹 인구/사회 세계/경제 에너지/ 환경 기술 한국정보화진흥원 (2011, 미래연구백서 ) 인구 구조와 사회 변화 세계 경제 구도의 변화 세계정세의 변화 기후변화와 에너지 기술의 진보 한국과학기술기획평가원 (2012, 제4회 과학기술예측조사 ) 인구구조의 변화 문화적 다양성 증가 글로벌화의 심화 중국의 부상 갈등의 심화 에너지 자원의 고갈 기후변화 및 환경문제 심화 과학기술의 발달과 융복합화 세계미래학회 (2010, 52 Trends Shaping Tomorrow s World) 인구 세대 및 가족 사회 경제 노동과 노동력 에너지 환경과 자원 기술 Foreign Policy (2009, The Next Big Thing ) 개인맞춤형 교육 감정다스리기 행복 금융부문 위축 미래의 미국 미래의 아프리카 신중세론 탄력성 바이오연료산업 물 부족 새로운 당신 기타 기업경영 테러 크게 달라지지 않는 세계 더 큰 변화 3. 미래 트렌드 및 이슈 키워드 탐색 미래 트렌드와 신규 이슈의 파악은 최신 정보에 대한 스캐닝이 필수적 기 출판된 발간물에 대한 문헌조사는 내용의 정확도와 근거자료의 풍부함과 같은 장점이 있으나 일정 정도 시차(time lag)가 존재하여 최신 정보의 누락 가능성 존재 이를 보완하기 위하여 본 연구에서는 정보의 바다로 일컬어지는 인터넷문서와 웹 검색 데이터에 대한 분석방법을 활용 거의 대다수의 경제활동인구가 인터넷을 사용하고 있음을 고려할 때 인터넷문서와 웹 검색 데이터에 대한 분석은 일반 국민의 의사를 가장 잘 반영할 수 있는 방법 중 하나로 볼 수 있음 세계에서 유래를 찾아보기 어려울 정도의 빠른 정보화사회 진행으로 2011년 7월 기준 만 3세 이상 국민의 인터넷 이용률이 78% 이상으로 나타남. 18

39 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 문헌조사를 통해 도출한 주요 트렌드 예비목록과 최근 뉴스문서에 대한 텍스트 마이닝을 통해 이슈키워드 목록 도출 주요 트렌드를 설명하는 주요 키워드 집합(A)을 도출하고 인터넷 검색엔진 3) 을 활용하여 키워드별 관련키워드 목록을 키워드 집합 A에 추가한 확장형 주요 키워드 집합 (A ) 도출 4) 주요 언론사 홈페이지의 뉴스문서에 대한 텍스트 마이닝을 실시하고 월별 고빈도 키워드를 200개씩 추출하여 뉴스 키워드 집합(B) 도출 5) - 텍스트 마이닝을 위한 뉴스문서 수집 대상은 국내 언론사 340개 사이트이며 2011년 4월부터 2012년 8월까지 약 1년 6개월 동안의 언론기사를 월단위로 분석을 진행함 <표 3-2> 뉴스문서 텍스트 마이닝 분석 개요 전체 뉴스 수집 건수 약 200만건 전체 뉴스 수집 기간 2011년 4월 ~ 2012년 8월 전체 색인 및 분석 기간 약 120시간 IT_SCIENCE 분야 수집 건수 127,443건 IT_SCIENCE 색인 및 분석 기간 약 8시간 <표 3-3> 뉴스문서 수집대상 국내언론사 목록 ABNNewswire KBS 스포츠뉴스 YTN 경남일보 교수신문 Aving KBS뉴스 ZD넷 코리아 경도일보 교통신문 DC4Korean.com KMA Times 가톨릭뉴스 지금여기 경북일보 구리넷 DIP통신 Korea Daily 강원도민일보 경인매일신문 국민일보 EBN뉴스센터 Kyodo News Korean 강원일보 경인방송 SunnyFM 국제신문 e중앙뉴스 K모바일뉴스 건치신문 경인일보 국제태권도신문 Focus MBC뉴스 게임뉴스 경제투데이 국학뉴스 GameAbout MK헬스 게임메카 경향신문 국회일보 Gameshot (보도자료) NTN 경기도민일보 곡성투데이 군산미래신문 3) 다음(DAUM)의 검색엔진 활용. 4) [부록1] 참고 5) [부록2] 참고 19

40 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 Goal.com OBS경인TV 뉴스사이트 경기북부일보 공무원신문 기독교 타임즈 Headline jeju PackNet 경기신문 광남일보 기독일보 IDG코리아 RFID Journal 경기일보 광주MBC 기호일보 IT Daily SBS뉴스 경기일보 파주지사 광주매일 남양주뉴스 jtn뉴스 노년시대신문 경남도민일보 광주인터넷뉴스 남양주투데이 내일신문 뉴스경남 노컷뉴스 뉴데일리 뉴스 애니한닷컴 뉴스21 뉴스웨이 뉴스리더 뉴스앤 뉴스 뉴스앤조이 뉴스와이어 대구신문 뉴스천지 뉴스 토마토 미디어오늘 뉴스컬쳐 대구일보 데일리코스메틱 러시아의 소리 메디컬헤럴드 뉴스코리아 대전시티저널 데일리팜 레디앙 메디파나뉴스 뉴스타운 대전일보 덴탈투데이 리프트포커스 메디팜뉴스 뉴스토마토 대한민국정책포털 korea.kr 도깨비뉴스닷컴 마이뉴스코리아 메디포뉴스 뉴스파워 더데일리 동아사이언스 마이데일리 모닝뉴스 뉴스페어 더타임스 동아일보 매일경제 모모뉴스 뉴스플러스 데일리경인 디오데오 매일경제 MK헬스 무등일보 뉴스핌 (회원가입) 데일리경제 디지털광진 매일노동뉴스 무비스트 뉴시스 데일리메디 디지털김제시대 매일신문 무비조이 뉴욕기독교민신문 데일리안 디지털데일리 맥스무비 뉴스사이트 문화예술TV21 뉴질랜드 트리뷴 데일리안 광주전라 디지털타임스 머니투데이 문화일보 다나와 데일리와이 디지틀보사 메디게이트뉴스 문화저널21 다나와 (블로그) 데일리중앙 디트뉴스24 메디칼트리뷴 문화촌뉴스 대구문화방송 미디어제주 라오코리아타임즈 메디컬투데이 미국의 소리 미디어잇 민중언론 참세상 미디어충청 미디어펜 미주 한국일보 민족21 베타뉴스 민중의소리 바스켓코리아 바이킹 베이비뉴스 서울조은뉴스 스포토픽 아시아경제 어니스트뉴스 보드나라 성남 투데이 시민일보 아시아뉴스통신 에이블 뉴스 보령저널 세계일보 시사IN 아시아투데이 에코뉴스 보안뉴스 소년한국일보 시사서울 아이뉴스24 엑스포츠뉴스 부다피아 소비라이프내 뉴스사이트 시사타임 아이밀양뉴스 여성동아 부동산 써브 스마트아산뉴스 시사포커스 아이비타임즈 코리아 여행신문 부동산신문 스마트폰나우 시티뉴스 아이비타임즈 연합뉴스 브레인박스 스타데일리뉴스 시흥시민뉴스 아이콘티브이 영광21 비즈플레이스 스포츠동아 식품의약품 안전청 아이티투데이 오마이뉴스 사커라인 스포츠서울 신문고 아주경제 옥천신문 산림신문 스포츠조선 싸커라인 아크로팬 온바오 산업뉴스 스포츠칸 씨네21 안동넷 뉴스 우리신문 산업뉴스 (보도자료) 스포츠투데이 씨스켐닷컴 안산방송 월간노동 서울경제 스포츠한국 씨아이오비즈플러스 약업신문 월간조선 20

41 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 서울신문 위클리자동차신문 유니온프레스 유저스프레스 유코피아 웨딩뉴스 이데일리 이데일리 SPN 이슈&뉴스 이투데이 의약뉴스 인크루트 일과사람 일간경기 일간스포츠 테크노아 인천일보 제주도민일보 중부매일 케이벤치 통일뉴스 일간아침신문 제주의소리 중부일보 켐로커스 투데이코리아 일요시사 제주투데이 중소기업신문 코나스넷 파이낸셜뉴스 장흥타임스 조선일보 중앙일보 코리아교육신문 파이낸셜신문 재경일보 조세일보 참여연대 코리아헬스로그 파이낸스 투데이 재외동포신문 조은뉴스 천안투데이 코메디닷컴 팔공신문 전국매일 인터넷 신문 조이뉴스24 축구전문미디어 스포탈코리아 코카뉴스 패션비즈 전기신문 조인스랜드 춘천MBC 쿠키뉴스 포항뉴스 전남매일 주간동아 충주인터넷신문 크리스찬투데이 프레시안뉴스 전남일보 주간인쇄산업신문 충청매일 크리스챤 연합신문 프로메테우스 전남조은뉴스 주간한국 충청투데이 크리스천투데이 프리존뉴스 전라일보 중구자치신문 캐나다 한국일보 탑라이더 플러스뉴스 전북중앙신문 중국국제방송 경제채널 캐드앤그래픽스 태안신문 플레이디비 전자신문 중도일보 컴퓨터타임즈 테니스코리아 헬스코리아뉴스 제민일보 함께걸음 헤럴드경제 헬스메디 한국경제 한국주택신문 한겨레 한겨레21 한국건설신문 한국섬유신문 하이닥 한국금융신문 한국농정신문 한국대학신문 화광신문 환경법률 한국일보 한국재경신문 한국조경신문 한국세정신문 확장형 주요 키워드 집합(A )과 최근 뉴스문서에 대한 텍스트 마이닝을 통한 뉴스 키워드 집합(B)을 통합하여 전체 이슈 키워드 집합(I) 생성 전체 이슈 키워드 집합(I)에 대하여, 이슈 키워드들의 기초분류를 위해 사회/기술 /경제/환경 에너지/정치 정책 등으로 구분하는 STEEP(Society, Technology, Economy, Environment Energy, Politics)체계로 분류 21

42 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 <표 3-4> 이슈 키워드 목록 부문 경제 정치 사회 기술 이슈 키워드 그리스, 실업, 구조조정, 물가, 스태그플레이션, 애그플레이션, 유럽, 유로, 저축은행, 한국경제, 폭락, 금융, 금리, 혁신, 국제기구들 apec, asean, ec, eu, g7, nafta, oecd, wto, 브라질, 자유무역협정, FTA, 중국, 대만, 노후대책, 저출산 고령화, 여가, 지재권, 특허, 저작권, 탄소배출권, 탄소세 무상급식, 복지, 국제기구들, apec, asean, ec, eu, g7, nafta, oecd, wto, 유럽, 유로, 재스민혁명, 리비아사태, 김정은, 북한, 통일, 연평도사건, 선거, 대선, 총선, 기후변화 협약 가족, family, 여가, 휴식, 무상급식, 복지, 집단이기주의, 이기주의, 자신감, 고객, 고객 관리, 고객만족, 고객서비스, 고령사회, 노년기, 노령화지수, 노후, 노후대책, 성인병, 노동, 실업, 청년실업, 로또, 모바일, SNS, 소셜미디어, 소셜네트워크, 소셜커머스, 스 마트폰, 서비스, 서비스교육, 서비스정신, 스트레스, 양극화, 인구, 자살, 출산율, 평생 교육, e러닝 평생교육, e러닝, 지재권, 특허, 저작권, 바이오산업, 생명공학, 신종플루, 보안, 디도 스공격, 원격진료, 유기농, 유전자변형식품, 유전자조작, 유전자재조합, 대지진, 산사 태, 쓰나미, 온실가스, 디지털디바이스, 디지털TV, 디지털영화, 리얼타임, 유비쿼터스, 네트워크, 노화방지, 모바일, SNS, 소셜미디어, 소셜네트워크, 소셜커머스, 스마트폰, 대체에너지, 신재생에너지, 태양광, 태양열, 원자력, 바이오, 수소 나노, 친환경건축, 친환경농산물, 친환경농업, 친환경상품, 친환경세제, 후쿠시마원전 환경 재활용리폼, 재활용마크, 재활용센터, 재활용쓰레기, 재활용품, 대기오염, 친환경건축, 친환경농산물, 친환경농업, 친환경상품, 친환경세제, 폐기물, 폐기물관리법, 폐기물스 티커, 폐기물처리, 건설폐기물, 유전자변형식품, 유전자조작, 유전자재조합, 생명공학, 기후변화, 지구온난화, 온실가스, 집중호우, 장마, 태풍, 폭우, 지진 산사태, 쓰나미, 대지진, 가뭄, 대체에너지, 신재생에너지, 태양광, 태양열, 원자력, 바이오, 수소, 환경 오염, 환경호르몬, 남극, 신종플루, 법정전염병, 바이러스, 유기농 트렌드에 대한 충분한 내용과 신규 이슈 탐색을 목적으로 이슈 키워드간 상관도 분석 실시하였으며, 도출된 결과에 대한 그룹분류를 통해 다음의 10개 트렌드로 분류함. 이슈 키워드간 관련성 분석을 위해 키워드간 피어슨 상관계수 (Pearson correlation coefficient)도출 유사 또는 관련 키워드 그룹으로 정리하여 키워드 그룹이 나타내고 있는 미래 트렌드 도출 키워드간의 높은 상관관계를 보이는 그룹 검토를 통해 트렌드 및 이슈의 세부 내용 파악 22

43 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 이슈 키워드간 상관도 분석 - 전체 이슈 키워드 집합(I)에 대하여, 이슈 키워드간 상관관계를 파악하기 위해 웹 포털 사이트 다음(DAUM)의 검색엔진을 이용하여 이슈 키워드간 Pearson 상관계수 계산 - Pearson 상관계수는 3개 시구간 [ ~ ], [ ~ ], [ ~ ]으로 나누어 계산 - Pearson 상관계수는 월별 검색유사성을 토대로 시계열적으로 계산되는데, 3개 시구간을 8개월간에 대해 계산하는 것은 상관계수 계산 시 정확도를 높이기 위한 시도 (6개월간에 대해 계산할 경우 6개 데이터 포인트를 이용해 상관 계수를 구하게 되고, 8개월간에 대해 계산할 경우 8개 데이터 포인트를 이 용해 상관계수를 구하게 됨) - 예를 들면, 스키 와 스키복 은 상관계수가 양의 관계(+)로 높게 나타나고, 스키 와 수영복 은 상관계수가 음의 관계(-)로 나오며, 스키 와 고등어 는 상관도가 낮은 것으로 나타나는 방식임 - 상관도 분석을 통해 이슈 키워드간 상관관계를 이해하고 이로부터 트렌드와 신규이슈 탐색의 근거자료로 활용 - 본 분석은 다음커뮤니케이션 과 공동으로 이루어짐 <표 3-5> 이슈 키워드 그룹핑을 통한 트렌드 도출 이슈 키워드 저출산 고령화, 무상급식, 복지, 고령사회, 노년기, 노령화지수, 노후, 노후대책, 성인병, 인구, 출산율, 바이오산업, 생명공학, 원격진료, 노화방지, 여가, 휴식, 평생교육, e러닝, 치매, 알츠하이머, 파킨슨병 유럽, 유로, 혁신, 국제기구들 apec, asean, ec, eu, g7, nafta, oecd, wto 브라질, 자유무역협정 FTA, 중국, 대만, 지재권, 특허, 저작권, 그리스, 실업, 구조조정, 물가, 스태그플레이션, 애그플레이션, 저축은행, 한국경제, 폭락, 금융, 금리, 노동, 청년실업, 혁신, 재스민혁명, 리비아사태 재스민혁명, 리비아사태, 양극화, 실업, 구조조정, 노동, 실업, 청년실업, 물가, 로또, 스트레스, 실업, 구조조정, 노동, 실업, 청년실업 대체에너지, 신재생에너지, 태양광, 태양열, 원자력, 바이오, 수소, 애그플레 이션, 재활용리폼, 재활용마크, 재활용센터, 재활용쓰레기, 재활용품, 폐기물, 폐기물관리법, 폐기물스티커, 폐기물처리, 건설폐기물, 탄소배출권, 탄소세 탄소배출권, 탄소세, 기후변화협약, 대지진, 산사태, 쓰나미, 온실가스, 온실 가스, 기후변화, 지구온난화, 온실가스, 집중호우, 장마, 태풍, 폭우, 지진 산 사태, 쓰나미, 대지진, 가뭄, 남극, 대체에너지, 신재생에너지, 태양광, 태양열, 원자력, 바이오, 수소 트렌드 고령화 글로벌 경제위기 지속 양극화 심화 에너지자원 고갈 기후변화 심화 23

44 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 이슈 키워드 친환경건축, 친환경농산물, 친환경농업, 친환경상품, 친환경세제, 폐기물, 폐기물관리법, 폐기물스티커, 폐기물처리, 건설폐기물, 환경오염, 환경호르몬, 탄소배출권, 탄소세, 기후변화협약, 대체에너지, 신재생에너지, 태양광, 태양열, 원자력, 바이오, 수소 모바일, SNS, 소셜미디어, 소셜네트워크, 소셜커머스, 스마트폰, 평생교육, e러닝, 보안, 디도스공격, 원격진료, 디지털디바이스, 디지털TV, 디지털영화, 리얼타임, 유비쿼터스, 네트워크, 모바일, SNS, 소셜미디어, 소셜커머스, 스마트폰, 재스민 혁명, 리비아사태 가족, family, 여가, 휴식, 집단이기주의, 이기주의, 자신감, 고객, 고객관리, 고객만족, 고객서비스, 서비스, 서비스교육, 서비스정신, 스트레스, 자살, 유기농, 무상급식, 복지, 친환경건축, 친환경농산물, 친환경농업, 친환경상품, 친환경세제 유전자변형식품, 유전자조작, 유전자재조합, 생명공학, 지재권, 특허, 저작권, 모바일, SNS, 소셜미디어, 소셜네트워크, 소셜커머스, 스마트폰, 평생교육, e 러닝, 지재권, 특허, 저작권, 바이오산업, 생명공학, 원격진료 김정은, 북한, 통일, 연평도사건, 신종플루, 법정전염병, 바이러스, 후쿠시마 원전, 선거, 대선, 총선 트렌드 환경오염 심화 네트워크 사회화 가치관의 변화 기술의 진보 불안요소의 증가 미래이슈 목록을 바탕으로 2013년 10대 미래 트렌드 도출 결과 <표 3-6> 2013년 10대 미래 트렌드 글로벌 경제위기 지속 양극화 심화 에너지 자원 고갈 기후변화 심화 인구구조의 고령화 환경오염 심화 네트워크사회화 가치관의 변화 기술의 진보 불안요소의 증가 4. 핵심 트렌드 선정 이슈키워드간 상관관계 분석을 통해 도출된 10개 트렌드 중 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술 선정을 위한 핵심 트렌드 도출을 위해 각 트렌드를 구성하고 있는 키워드의 월별 빈도수 분석 및 3가지 항목(트렌드의 지속가능성, 파급효과, 과학기술적 접근 가능성)에 대한 평가 수행 24

45 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 다음(DAUM)의 웹 검색 데이터를 활용해 2010년 12월부터 2012년 11월 현재까지 10대 트렌드 도출에 활용된 키워드 집합에 대한 월별 빈도수 분석 수행 결과 기후변화 심화, 불안요소의 증가, 인구구조의 고령화 등의 미래 트렌드에 대한 관심도 증가율이 높은 것으로 나타남 - 우선 각 트렌드의 빈도수 추이를 분석한 결과 월별 변동폭이 커 월별 빈도수 만으로는 트렌드의 방향성 분석이 불가하였음 - 또한, 트렌드별 검색 빈도수는 각 트렌드를 구성하고 있는 이슈 키워드 수와 높은 상관관계를 갖을 수 밖에 없기 때문에 단순히 트렌드에 대한 검색 빈 도수가 높다고 해서 해당 트렌드에 대한 국민들의 관심이 높다고 평가할 수 없음 트렌드 월별 빈도수 분석 트렌드 월별 빈도수 분석 인구 구조의 고령화 환경 오염 심화 글로벌 경제 위기 지속 네트 워크 사회화 양극화 심화 가치 관의 변화 에너지 자원 고갈 기술의 진보 기후 변화 심화 불안 요소의 증가 [그림 3-3] 월별 10대 미래 트렌드의 빈도수 분석결과 25

46 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 - 따라서 본 연구에서는 절대적 빈도수 보다는 각각의 10대 미래 트렌드별 빈도수 추이 분석을 수행하였으며, 이를 위해 각 트렌드의 추세선을 구한 후 증가 또는 감소의 강도를 분석하기 위해 기울기를 산출함 - 그 결과 10대 미래 트렌드 중 기후변화심화 및 불안요소의 증가가 가장 큰 기울기 값을 보이고, 뒤를 이어 인구구조의 고령화가 큰 값을 나타내는 것을 분석됨 - 이는 트렌드에 대한 빈도수 분석기간 동안 해당 트렌드에 대한 국민적 관심도가 지속적으로 상승하였으며 관심도 증가 폭도 다른 트렌드에 비해 높았음을 의미함 - 이와 함께 에너지자원의 고갈, 환경오염심화, 가치관의 변화 등의 검색 빈도수 증가추이를 나타내는 기울기가 양(+)의 값을 나타내 일반 국민의 관심도가 증가함을 알 수 있음 - 반면, 네트워크 사회화(-1.658) 및 기술의 진보(-1.143)와 같은 트렌드의 빈도수는 급격한 감소세를 보이는 것으로 분석되었고, 글로벌 경제위기 지속, 양극화 심화 등도 기울기가 음(-)의 값을 나타내 해당 트렌드에 대한 관심도가 낮아지고 있는 것으로 분석됨 [그림 3-4] 10대 미래 트렌드별 빈도수 증가율(기울기) 앞서 트렌드에 대한 빈도수 분석과 함께 각 트렌드가 10대 미래유망기술 선정에 적절한지에 대한 평가 수행결과 인구구조의 고령화, 에너지 자원고갈, 기후변화 심화, 환경오염심화 등이 높은 평가를 받음 - 평가는 트렌드의 지속가능성, 파급효과, 과학기술적 접근 가능성 등의 3가지 기준에 따라 진행 : 트렌드의 지속가능성은 KISTEP 10대 미래유망기술 선정연구의 미래유망기술 실현시기를 향후 10년 내외로 설정하고 있기 때문에 해당 시기까지의 트렌드 지속가능성에 대해 검토 26

47 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 : 파급효과의 경우 해당 트렌드가 미치는 경제사회적 파급효과를 각 트렌드 간의 상대적 비교를 통해 평가 수행 : 마지막으로 과학기술적 접근 가능성의 경우 본 연구가 미래유망기술 선정을 위한 연구인 만큼 기술적 대응이 가능한지 여부에 대한 검토가 필수적으로 요구됨 <표 3-7> 미래유망기술 선정을 위한 트렌드 적합성 평가 기준 핵심 트렌드 선정 기준 내 용 [1] 지속가능성 향후 10년 이후 까지 트렌드의 지속가능성 [2] 파급효과 개인 및 경제 사회 전반에 미치는 트렌드의 파급효과 크기 [3] 과학기술적 접근 가능성 트렌드에 대한 미래 니즈 충족을 위한 과학기술적 접근 가능성 - 3가지 평가기준에 의한 10대 미래 트렌드의 미래유망기술 선정에 대한 적합성 평가 결과 인구구조의 고령화, 에너지 자원고갈, 기후변화심화, 환경오염심화 등이 높은 평가를 받은 것으로 나타남 <표 3-8> 미래유망기술 선정을 위한 트렌드 적합성 평가 결과 10대 미래 트렌드 지속가능성 파급효과 과학기술적 접근가능성 합계 1. 글로벌 경제위기 지속 2. 양극화 심화 3. 에너지 자원 고갈 4. 기후변화 심화 5. 환경오염 심화 6. 인국구조의 고령화 7. 네트워크사회화 8. 가치관의 변화 9. 기술의 진보 10. 불안요소의 증가 핵심 트렌드 선정평가는 KISTEP 내부연구진의 브레인스토밍 결과에 의함 앞서 트렌드별 빈도수 증가율 분석결과와 미래유망기술 선정을 위한 트렌드 적합성 평가 결과를 종합하여 최종 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술 선정을 위한 핵심 트렌드로 인구구조의 고령화 를 선정함 27

48 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 검색 빈도수 증가율 분석결과와 적합성 평가결과 최종 후보군에 오른 기후변화 심화와 인구구조의 고령화 중 인구구조의 고령화를 미래유망기술선정을 위한 핵심 트렌드로 선정 기후변화는 매우 장기적인 변동성을 보이는 만큼 향후 10년 후 시점에서 과학기술적 접근이 트렌드에 미치는 영향력에 대한 체감정도에서 인구구조의 고령화가 기후 변화 심화 보다 클 것으로 판단 <표 3-9> 빈도수 증가율 분석결과 및 적합성 평가결과 비교 검색 빈도수 증가율 순위 기후변화 심화 불안요소의 증가 인구구조의 고령화 적합성 평가 결과순위 인구구조의 고령화 에너지자원의 고갈 기후변화심화 환경오염심화 2013년 핵심 트렌드 : 인구구조의 고령화 28

49 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 제3절 10대 미래유망기술 선정 1. 10대 미래유망기술 선정 프로세스 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술 선정 작업은 핵심 트렌드에 대한 세부 이슈 및 미래 니즈 분석, 이슈 기반의 니즈 충족을 위해 필요한 제품 및 서비스 도출, 이를 위한 미래 기술 후보군 발굴, 최종 미래유망기술 선정의 단계로 구성 핵심 트렌드에 대한 세부 이슈 분석 문헌조사를 통한 세부 이슈 분석 인문사회 전문가 검토 미래 니즈 도출 니즈 충족을 위해 필요한 제품 및 서비스 도출 세부 이슈에 대한 종합 검토를 통해 미래 한국사회가 추구해야할 미래 니즈 도출 개인 및 사회가 필요로 할 것으로 예상되는 실질 수요 기반의 제품 및 서비스 도출 인문사회 전문가 및 기술 전문가 검토 해당 제품 및 서비스 구현에 필요한 기술로 미래유망기술 후보군 발굴 각 분야 기술 전문가 자문을 통한 75개의 후보기술 도출 및 검토 미래 유망기술로의 적절성 (1차 평가) 기술의 구체성, 진보성, 실현가능성 등을 판단하여 낮은 기술 제외 최종 후보군 19개 도출 후보기술 우선순위 평가 (2차 평가) KISTEP 내외부 전문가 평가를 통한 우선순위 평가 10대 미래유망기술 최종선정 KISTEP 내부 연구진 워크샵 및 전문가 자문 [그림 3-5] 10대 미래유망기술 도출 프로세스 29

50 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 2. 단계별 주요내용 가. 인구구조 고령화에 대한 심층 이슈 분석 다음(DAUM)의 웹 검색 데이터 분석 결과를 바탕으로 인구구조 고령화에 대한 주요 이슈 키워드를 도출 및 구조화한 후 문헌조사와 전문가 검토를 통해 이슈별 세부 내용 도출 인구구조 고령화에 대한 이슈의 범위에 따라 미시적 차원 (1개인 및 가족관련 이슈)의 이슈와 거시적 차원 (2경제적 이슈, 3사회적 이슈)의 이슈로 분류 참고 문헌 : 유엔미래보고서(2009), International Energy Outlook 2010(EIA, 2010), 제4차 과학기술예측조사(2012), 과학기술 미래비전 2040(2010), 2011년도 노인실태조사(2012), 제2차 저출산 고령사회 기본계획(2011) 등 <표 3-10> 인구구조 고령화의 세부 이슈 구분 이슈 고령화에 따른 각종 질병 및 의료비 증가 개인 및 가족관련 세부 이슈 신체/인지적 기능의 저하 정신적 스트레스 증가 소득 상실에 따른 경제적 어려움 가중 가족구성원간 갈등 심화 사회복지지출 증가에 따른 재정 불안 경제적 이슈 경제 활력 저하 실버산업의 성장 노후보장을 둘러싼 세대간 갈등 심화 사회적 이슈 노인 계층간 갈등 심화 노인 소외문제 심화 정보격차 심화 30

51 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 나. 인구구조 고령화에 따른 이슈 기반 미래 니즈 도출 세부 이슈를 종합 검토하여 미래 인구구조의 고령화 아래에서 한국사회가 필요로 하는 4가지 (건강한 삶, 경제적 안정, 안전하고 편리한 생활, 사회적 관계 지속) 포괄적 니즈 구분 건강한 삶 경제적 안정 일반적으로 고령화에 따라 고령층의 신체 기능이 저하되고 질병에 대한 대응 능력이 떨어져 많은 수의 노인들은 퇴행성 질환(관절염, 심장혈관질환, 요실금, 소화기 질환, 치매, 당뇨, 고혈압 등)으로 인해 고통을 받는다. 따라서 이러한 노인성 질환의 치료 및 재활, 건강상태를 점검 및 평가, 정보 및 서비스에 대한 욕구가 증가하게 된다. 특히 질병과 기능손상의 영향을 극복 하기 위한 치료, 재활, 건강관리는 그 중 에서 가장 핵심이 되는 요소이다. 인구구조의 고령화에 따라 생산 활동을 할 수 있는 인구가 감소되어 경제 성장률이 떨어질 것으로 전망 되고 있다. 이러한 상황에서 경제사회의 지속 발전을 위해 건강 노인이나 장애인, 여성인력의 경제참여 확대를 위한 다양한 기술적, 법제도적, 사회문화적 역할이 요구되고 있다. 뿐만 아니라, 노후의 생활비 부족, 심리적 위축, 여가 및 사회활동에 영향을 미치는 개인의 소득 단절을 보조할 수 있는 수단에 대한 요구가 확대 될 것으로 전망되고 있다. 안전하고 편리한 생활 사회적 관계 지속 노인 역시 다른 젊은 사람들과 마찬 가지로 충족시켜야 할 기본적 필요들을 갖고 있다. 그 중에서 사고, 기아, 동물 및 다른 범죄로부터 안전 확보는 인간의 가장 근본적 필요에 속한다. 이러한 안전확보는 정상적 생활을 영위하고, 사회생활에 참여하여 그 일부로서 통합되는데 필수요소라 할 수 있다. 또한, 고령층의 약화된 신체적, 인지적 기능을 보조해 자율적/독립적 일상생활을 가능케 하는 것은 인간의 존엄성 지켜줄 뿐만 아니라, 삶의 질에 큰 영향을 미치게 된다. 연령의 고하를 막론하고 모든 사람들은 다른 사람들과의 관계를 통해 사회적, 정서적 지원을 받을 필요가 있고, 사회생활에 참여할 필요를 갖고 있다고 할 수 있다. 뿐만 아니라 노인들 역시 무엇 인가 일을 하고 문제를 해결하고, 사물을 창조하고 목표를 성취하기 위해 자신의 인간적 능력을 행사 할 수 있기를 바란다. 31

52 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 <표 3-11> 인구구조 고령화에 따른 미래 니즈 니즈 관련 세부 이슈 퇴행성 뇌질환 증가 (치매, 파킨슨병 등) 만성질환 유병률 증가 (고혈압, 당뇨, 관절염 등) 건강한 삶 정신적 스트레스 증가 신체적 제어 및 인지적 지각 능력 감퇴 항노화 및 건강관리에 대한 욕구 증가 소득 상실에 따른 경제적 어려움 가중 경제적 안정 의료비 부담 증가로 인한 사회복지재정 불안 생산인구 및 소비인구 감소에 따른 경제활력 저하 노인 친화형 정보기기 수요 증가 안전하고 편리한 생활 자율 이동의 어려음(신체적, 인지적 능력 감퇴) 자율적 일상생활 능력 부족 자율 이동의 어려음(신체적, 인지적 능력 감퇴) 노인을 둘러싼 가족간, 세대간 갈등 사회적 관계 지속 노인 계층간 갈등(노인 계측 내에서의 양극화) 노인 소외문제 심화 정보 격차 심화 32

53 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 다. 미래 이슈기반 니즈 충족을 위한 제품 및 서비스 도출 인구구조 고령화에 따른 미래 이슈 분석 및 이슈별 세부분석을 통해 도출된 이슈 기반의 니즈 충족을 위해 필요한 제품 및 서비스(과학기술적으로 구현 가능한) 발굴 경제학에서 고전적으로 사용하는 상품의 구분방법인 제품과 서비스를 발굴하여 제시함으로써 미래 고령화 사회에 필요할 것으로 예상되는 기술 발굴에 활용 1 건강한 삶 <표 3-12> 건강한 삶 실현을 위한 제품 및 서비스 목록 이슈 제품 및 서비스(과학기술적 구현이 가능한) 퇴행성 뇌질환 증가 (치매, 파킨슨병 등) ㆍ퇴행성 뇌질환 조기 진단 시스템 ㆍ퇴행성 뇌질환 치료제 ㆍ간병 로봇 ㆍ(유전자, 식생활, 주거환경, 성격) 질환예측 시스템 만성질환 유병률 증가 (고협압, 당뇨, 관절염 등) ㆍ만성 질환에 대한 치료 ㆍ장기적이고 의료조치와 보호(U-헬스기반 원격건강관리 시스템) ㆍ맞춤형 운동건강관리 시스템 ㆍ장기요양 수요 급증에 따른 노인복지 시설확충 ㆍ고령자에 적합한 투약이 편리한 약물 ㆍ고령자의 영양밸런스를 고려한 식품제조, 서비스 ㆍ간병 로봇 ㆍ(유전자, 식생활, 주거환경, 성격) 질환예측 시스템 정신적 스트레스 증가 ㆍ인공지능 로봇(대화 상대) ㆍ행복한 여가활동을 위한 프로그램 및 서비스 ㆍ정신건강을 위한 게임기 및 오락기 신체적 제어 및 인지적 지각 능력 감퇴 ㆍ신체 및 인지기능의 유지를 위한 지속적인 재활치료 ㆍu-home service ㆍ신체기능 증진을 위한 재활훈련 로봇 ㆍ노인 인지기능 향상을 위한 인공지능 로봇, 게임 항노화 및 건강관리에 대한 욕구 증가 ㆍ고령자의 항노화 식품과 약품 개발 ㆍ맞춤형 운동건강관리 시스템 33

54 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 2 경제적 안정 <표 3-13> 경제적 안정에 기여할 수 있는 제품 및 서비스 목록 이슈 제품 및 서비스(과학기술적 구현이 가능한) 소득 상실에 따른 경제적 어려움 가중 ㆍ평생학습 인프라(u-learning) ㆍ노인층 실업률 파악 및 재취업 지원 시스템 ㆍ지속적인 직업재교육 평생교육 프로그램 ㆍ노인층의 재택근무/원격근무 지원시스템 의료비 부담 증가로 인한 사회복지재정 불안 (노인성 질환 증가) ㆍ만성질환 완치용 치료제 ㆍ저렴한 만성질환 치료제 ㆍ장기적이고 저렴한 의료조치와 보호 서비스 ㆍ맞춤형 운동건강관리 시스템 생산인구 및 소비인구 감소에 따른 경제 활력 저하 ㆍ노인 및 여성인력의 경제참여를 위한 재택근무/원격근무 지원시스템 ㆍ난임 및 불임 치료 ㆍ노동력 대체를 위한 산업 생산 자동화 등 시스템 3 안전하고 편리한 생활 <표 3-14> 안전하고 편리한 생활에 기여할 수 있는 제품 및 서비스 목록 이슈 노인 친화형 정보기기 수요 증가 자율 이동의 어려음 (신체적, 인지젂 능력 감퇴) 제품 및 서비스(과학기술적 구현이 가능한) ㆍ기기사용을 쉽게 할 수 있는 사용자 친화형 인터페이스 ㆍ이동 보조용 근력 보조 기기 ㆍ자율 주행 자동차 ㆍ고령자가 조작하기 쉬운 자동차 시스템 ㆍ고령차 친화형 교통 인프라 자율적 일상생활 능력 부족 ㆍ일상생활용 근력 보조 기기 ㆍ일상생활 지원 로봇 등 가사 도우미 기기 및 시스템 ㆍ주거 위험요소 탐지(음식, 가스 안전 등) 시스템 ㆍU-care 서비스(응급상황시 위치추적 서비스, 이동경로 제공 서비스 등) 34

55 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 4 사회적 관계지속 <표 3-15> 사회적 관계 지속에 기여할 수 있는 제품 및 서비스 목록 이슈 가족구성원간 갈등 심화 제품 및 서비스 ㆍ노인학대와 경시 예방 프로그램 ㆍ가족간 원만한 갈등해결 및 소통을 위한 교육프로그램 노후보장을 둘러싼 세대간 갈등 심화 ㆍ노인 대상 봉사활동 프로그램 노인 계층간 갈등 심화 - 노인 소외문제 심화 ㆍ고령자 자원봉사 조직화 지원 및 프로그램 개발 ㆍ사회적 소통을 활발히 할 수 있는 제품 및 서비스 정보격차 심화 ㆍ고령자 정보교육 시스템 라. 제품 및 서비스 구현에 필요한 미래 핵심 기술 도출 고령화 사회 대응에 필요한 미래 기술은 향후 기술의 발전이 고령화 사회로 진입하고 있는 우리나라를 위해 무엇을 구체적으로 기여할 수 있는지 찾아내는 과정 따라서, 단순히 기술발전에 대한 정보를 제공하는 것이 아니라 미래의 사회 경제 과학기술 발전 및 문제해결에 기여할 수 있는 방안을 적극적으로 모색하는 과정 이를 위해 본 연구에서는 미래수요와 과학기술적 관점을 함께 고려하여 고령화 사회에 필요한 미래 기술을 도출하여 제시하고자 함 즉, 인구구조의 고령화에 따라 발생할 것으로 예상되는 이슈 대응에 필요한 과학 기술적 방안을 제품 및 서비스의 형태로 제시하고, 이를 구현하기 위해 필요한 미래기술을 도출하여 제시하고자 함 35

56 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 [그림 3-6] 미래기술 도출 개념 미래수요에 기반한 미래기술과 과학기술적 관점에서 미래기술을 함께 고려하기 위해 본 연구에서는 다음과 같은 총 4단계에 걸쳐 고령화 사회에 필요한 미래 기술을 도출함 [Step 1] [Step 2] [Step 3] [Step 4] 과학기술적 관점에서 미래 제품 서비스 도출 고령화 사회에 필요한 제품 서비스 목록 확정 제품 서비스 기반 미래기술 후보군 초안 작성 미래기술 후보 목록 확정 미래사회 변화전망 기반 제품 서비스 목록 재검토 병행 실시 + 과학기술적 중요성에 기반한 미래기술 [그림 3-7] 미래기술 후보 도출 절차 Step 1: 과학기술적 관점에서 고령화 사회 대응을 위해 필요한 제품 서비스 도출 - 웹 검색 데이터 분석 및 문헌조사와 전문가 위원회를 통해 도출된 인구구조 고령화 이슈와 니즈를 참여자 각자가 숙지하고 해당 위원회에서 향후 미래 한국의 고령화 사회에 필요할 것으로 예상되는 제품 및 서비스를 도출 36

57 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 Step 2: 고령화 사회 대응을 위해 필요한 제품 서비스 목록 확정 - 현재 미래수요 관점에서 도출된 제품 서비스 목록과 과학기술적 관점에서 미래에 필요할 것으로 예상되는 제품 서비스 함께 검토하여 최종(안) 확정 Step 3: 미래 제품 서비스에 기반한 미래기술 목록(안) 작성 - 최종 제품 서비스 목록을 토대로 미래 고령화 사회에 수요가 크고 파급효과가 클 것으로 예상되는 미래기술을 도출하여 제시 - 이와 함께 제품 서비스 구현을 위해 필요한 기술 이외에 과학기술적 중요성에 의해 반드시 우리사회가 반드시 확보해야할 미래기술도 함께 제시 Step 4: 고령화 사회에 필요한 미래기술 목록 최종(안) 확정 - 기 도출된 미래기술 목록(안)에 대한 검토 조정을 통해 최종(안) 확정 미래 한국사회 고령화에 필요한 제품ㆍ 서비스 구현을 고려할 뿐 아니라 과학 기술적 혁신성 및 와해성 등도 함께 고려하여 도출 아래와 같은 절차별 고민을 통해 미래기술을 발굴하여 제시 - 우선 앞서 제시된 고령화 사회에 필요한 제품 및 서비스 구현에 핵심역할을 담당할 수 있는 미래기술을 도출 - 그러나, 제시된 미래 제품 및 서비스 구현이 가까운 미래에 구현이 가능한 기술로 실현이 불가능할 경우 이를 극복할 수 있는 새로운 기술을 제안 - 또한, 전혀 다른 개념으로 현재의 기술수준을 진일보 시킬 수 있는 와해적, 혁신적 기술을 도출시 함께 고려 - 아직 기술의 구체적 활용 내용이 밝혀지지 않아 현재 실험실 수준에서 연구 되고 있는 기술이지만 향후 파급효과 등을 고려하여 미래기술에 포함 시킬 수 있는 기술도 함께 도출 37

58 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 고령화 사회에 필요한 제품 서비스 대응기술 고령화 사회에서 필요로 하는 제품 및 서비스 구현에 핵심적인 역할을 담당할 수 있는 미래기술 제시된 제품ㆍ 서비스의 새로운 기능구현에 기여하는 기술 와해적, 혁신적 기술 미래 원천기술 제시된 미래 제품 및 서비스가 현재 혹은 가까운 미래에 등장이 예상되는 기술로 구현이 불가능할 경우 이를 극복해 줄 수 있는 미래기술 현재 개발되어 활용되고 있거나 가까운 미래에 구현이 예상되는 기술의 발전방향을 전혀 다른 개념으로 진일보 시키거나 혁신적 발전을 가져다 줄 수 있는 미래기술 아직 기술의 구체적 활용 내용이 밝혀지지 않아 현재 실험실 수준에서 연구되고 있는 기술로 개발에 성공한다면 큰 파급효과를 가져올 수 있는 미래기술 [그림 3-8] 고령화 사회 대응을 위한 미래 기술 도출 세부절차 고령화 사회에 대한 미래 이슈 기반 유망기술 후보군 발굴 고령화 사회에 필요로 하는 제품 및 서비스를 구현하는데 필요한 미래기술을 문헌 조사 및 기술분야별 전문가 회의를 통해 발굴 앞서 제시된 미래기술 도출 세부 절차 및 유의사항들을 고려하여 총 75개의 후보 기술 발굴 이때 사회적 관계 지속 에 대한 니즈는 다른 3가지 니즈(건강한 삶, 경제적 안정, 안전하고 편리한 생활)와 인과성이 높은 니즈일 뿐만 아니라, 과학기술적 도움을 통해 충족되기 보다는 법 제도적 인프라 구축이나 공적 프로그램을 통해 충족이 가능함 따라서 본 연구에서 사회적 관계 지속 이라는 니즈 총족을 위한 재품 및 서비스 구현을 위해 필요한 미래기술을 별도로 발굴하지 않음 38

59 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 1 건강한 삶 <표 3-16> 제품 및 서비스 구현을 위한 미래기술 1 니즈충족을 위한 과학기술적 제품 및 서비스 ㆍ퇴행성 뇌질환 조기 진단 시스템 ㆍ퇴행성 뇌질환 치료제 ㆍ간병을 위한 기기 ㆍ질환예측 시스템 (유전자, 식생활, 주거환경, 성격) ㆍ종합치매관리시스템 ㆍ만성 질환에 대한 치료 ㆍ장기적이고 의료조치와 보호(U-헬스기반 원격건강관리 시스템) ㆍ맞춤형 운동건강관리 시스템 ㆍ장기요양 수요 급증에 따른 노인복지 시설확충 ㆍ고령자에 적합한 투약이 편리한 약물 ㆍ고령자의 영양밸런스를 고려한 식품제조, 서비스 ㆍ질환예측 시스템 (유전자, 식생활, 주거 환경, 성격) ㆍ스마트현장진단기 ㆍ인공지능 로봇(대화 상대) ㆍ행복한 여가활동을 위한 프로그램 및 서비스 ㆍ정신건강을 위한 게임기 및 오락기 미래기술 (제품 및 서비스 구현을 위한 기술) ㆍ초고속 유전체 해독기술 ㆍ분자영상 질병진단기술 ㆍ치매 바이오마커 분석 기술 ㆍ바이오 이미징 기술 ㆍ신경줄기세포 치료기술 ㆍ유전자 치료기술 ㆍ새로운 치매치료 타겟 발굴기술 ㆍ환자 체세포유도 신경세포 치료제기술 ㆍ환자맞춤형 치매 치료제 기술 ㆍ과거추억 경험 자극기술 ㆍ간병 로봇 ㆍ혈액분석 치매예측 기술 ㆍ인공신경망기술 ㆍ치매환자 간병,교육,주택 및 병원치료와 투약 종합관리시스템 기술 ㆍ인공장기(췌장, 간 등)기술 ㆍ인공관절 기술 ㆍ바이오 센서기술 ㆍ생체에너지 활용기술 ㆍ생체이식형 바이오센서기술 ㆍ개인건강기록(PHR)기반 맞춤형 건강관리서비스 ㆍ패턴인식기술 ㆍ ㆍ만성질환 복합약물 제조 기술 ㆍ ㆍ초고속 유전체 해독기술 ㆍ노인성 질환예측기술 ㆍ유전자-질환 연관 분석기술(질병예측) ㆍ스마트현장진단 기술 ㆍ대화형 자연어 처리기술 ㆍ인공신경망 기술 ㆍ ㆍ뇌기계인터페이스 39

60 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 니즈충족을 위한 과학기술적 제품 및 서비스 ㆍ신체 및 인지기능의 유지를 위한 지속적인 재활치료 ㆍu-home service ㆍ신체기능 증진을 위한 재활훈련 로봇 ㆍ노인 인지기능 향상을 위한 인공지능 로봇, 게임 ㆍ고령자의 항노화 식품과 약품 개발 ㆍ맞춤형 운동건강관리 시스템 미래기술 (제품 및 서비스 구현을 위한 기술) ㆍ재활치료 로봇 ㆍ로봇보조보행기술 ㆍ입는 로봇설계 및 제어기술 ㆍ신체상태 측정기술 ㆍ근골격계 복원 바이오닉기술 ㆍ패턴인식기술 ㆍ행위추적기술 ㆍ재활치료 로봇 기술 ㆍ패턴인식기술 ㆍ항노화 물질 발굴기술 ㆍ신규 생리활성 천연물질 발굴기술 ㆍ극지 등 미개척 지역의 신규 천연물질 발굴 ㆍ식이요법을 대체하는 천연물질 발굴 기술 ㆍ바이오 센서기술 ㆍ생체에너지 활용기술 2 경제적 안정 <표 3-17> 제품 및 서비스 구현을 위한 미래기술 2 니즈충족을 위한 과학기술적 방안 (제품 및 서비스 등) ㆍ평생학습 인프라(u-learning ㆍ노인층 실업률 파악 및 재취업 지원 시스템 ㆍ지속적인 직업재교육 평생교육 프로그램 ㆍ노인층의 재택근무/원격근무 지원시스템 ㆍ만성질환 완치용 치료제 ㆍ저렴한 만성질환 치료제 ㆍ장기적이고 저렴한 의료조치와 보호 서비스 ㆍ맞춤형 운동건강관리 시스템 ㆍ노인 및 여성인력의 경제참여를 위한 재택근무/원격근무 지원시스템 ㆍ난임 및 불임 치료 ㆍ노동력 대체를 위한 산업 생산 자동화 등 시스템 미래기술 (제품 및 서비스 구현을 위한 기술) ㆍu-learning 기술 ㆍ ㆍu-learning 기술 ㆍ클라우드 컴퓨팅 기술 ㆍ생체보안기술 ㆍ 만성질환 복합약물 제조 기술 ㆍ인공장기(췌장, 간 등)기술 ㆍ인공관절 기술 ㆍ ㆍ행위추적 기술 ㆍ생체보안기술 ㆍ클라우드 컴퓨팅 기술 ㆍ줄기세포이용 불임치료 기술 ㆍ무인 자동생산기술 ㆍ세미 자동화 시스템 40

61 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 3 안전하고 편리한 생활 <표 3-18> 제품 및 서비스 구현을 위한 미래기술 3 니즈충족을 위한 과학기술적 방안 (제품 및 서비스 등) ㆍ고령층이 쉽게 사용할 수 있는 정보기기 ㆍIT제품이나 다양한 제품을 음성명령으로 하는 서비스 ㆍ이동 보조용 근력 보조 기기 ㆍ자율 주행 자동차 미래기술 (제품 및 서비스 구현을 위한 기술) ㆍ인간-기계인터페이스 ㆍ뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 ㆍ신체 동작 인식 기술 ㆍ발성장애 음성인지 기술 ㆍ인간-기계인터페이스 ㆍ입는 로봇 설계 및 제어기술 ㆍ사용자의도 파악기술 ㆍ뇌신호 인식기술 ㆍ자율 주행 기술 ㆍ고령자가 조작하기 쉬운 자동차 시스템 ㆍ고령차 친화형 교통 인프라 ㆍ교통약자지원체계 ㆍ일상생활용 근력 보조 기기 ㆍ일상생활 지원 로봇 등 가사 도우미 기기 및 시스템 ㆍ주거 위험요소 탐지(음식, 가스 안전 등) 시스템 ㆍU-care 서비스(응급상황시 위치추적 서비스, 이동경로 제공 서비스 등) ㆍ행위기반 주거서비스 ㆍ인간-기계인터페이스 ㆍ스마트 교차로기술 ㆍ자율보행지원체계기술 ㆍ자율이동 및 안내기술 ㆍ교통약자용 네이게이션기술 ㆍ안전운전지원기술 ㆍ안전 지향형 유저인터페이스 ㆍ실내위치 측정기술 ㆍ도로상황인지 기술 ㆍ생체이식 인공근육기술 ㆍ2족 보행기술 ㆍ휴먼로봇상호작용기술(HRI) ㆍ무릎근력보조용 내복착용형 외골격 ㆍsmart-home(u-home) 기술 ㆍ라이프 로그데이터 마이닝 ㆍsmart-home(u-home) 기술 ㆍ낙상사고 방지기술 ㆍ수면중 혈관질환으로인한 사망위험 모니터링 기술 ㆍ라이프 로그데이터 마이닝 ㆍ스마트 TV 기반 caring & community 서비스 ㆍ라이프 로그데이터 마이닝 ㆍ쾌적주거 환경서비스 ㆍ지능형공간서비스 ㆍ환경컨트롤기술 ㆍsmart-home(u-home) 기술 ㆍ라이프 로그데이터 마이닝 41

62 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 니즈충족을 위한 과학기술적 방안 (제품 및 서비스 등) ㆍ고령친화주거환경 미래기술 (제품 및 서비스 구현을 위한 기술) ㆍ고령친화 공간계획 기술 ㆍ건축 IT 융합기술 ㆍ노인친화 실내 설계 기술 ㆍbarrier free 설계 ㆍbarrier free 디자인 및 적용기술 ㆍAmbient assistant 기반 caring home 기술 4 사회적 관계지속 <표 3-19> 제품 및 서비스 구현을 위한 미래기술 4 니즈충족을 위한 과학기술적 방안 (제품 및 서비스 등) 미래기술 (제품 및 서비스 구현을 위한 기술) ㆍ노인학대와 경시 예방 프로그램 ㆍ가족간 원만한 갈등해결 및 소통을 위한 교육프로그램 ㆍ노인 대상 봉사활동 프로그램 ㆍ고령자 자원봉사 조직화 지원 및 프로 그램 개발 ㆍ사회적 소통을 활발히 할 수 있는 제품 및 서비스 ㆍ고령자 정보교육 시스템 마. 유망기술로서의 적절성 평가를 통한 최종후보기술 도출 기술의 구체성, 기술의 진보성, 실현 가능성 등의 3가지 기준을 적용한 미래 유망기술로서의 적절성 평가 수행 42

63 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 <표 3-20> 미래유망기술로서의 적절성 평가 기준 평가항목 기술의 구체성 기술적 진보성 내용 해당 제품 및 서비스의 필요성이 인정되나 구체적 기술 도출이 가능하지 않은 제품 및 서비스 제외 충분한 자본이나 정책적 또는 제도적 지원만 있다면 현재의 기술수준으로 충분히 만들 수 있는 제품이나 제공할 수 있는 서비스는 후보군에서 제외 기술분야별 전문가의 자문 향후 10년 이내에 기술적 사회적 실현가능성이 현저히 낮은 기술 제외 기술적 사회적 실현가능성 2011년 제4회 과학기술예측조사를 통해 예측된 652개 미래기술의 기술적 실현시기와 경제사회적 보급시기 및 기술분야별 전문가 검토를 통해 해당 기술의 실현가능성 판단 제품 및 서비스 구현을 위해 필요한 미래유망기술 후보군에 대한 1차 적절성 평가를 통해 우선순위 평가를 위한 19개 후보기술 도출 미래 니즈 기술명 구분 비고 건강한 삶 + 경제적 안정 안전하고 편리한 생활 + 사회적 관계 지속 <표 3-21> 1차 적절성 평가를 통한 19개 후보기술 선정 결과 신경줄기세포 치료기술 유전자 치료기술 만성질환 복합약물 기술 분자영상 질병진단기술 뇌질환 바이오마커 분석기술 지능형 임상정보시스템 초고속 유전체 해독기술 항노화물질 발굴기술 바이오센서 기술 라이프 로그데이터 마이닝 무인자동생산기술 실감형 스마트워크기술 근력지원 로봇 수트 라이프 케어 서비스 로봇 인공신경망기술 무인자율주행자동차 생체신호 인터페이스 기술 뇌-컴퓨터 인터페이스 대화형 자연어 처리기술 치료 진단 예측 건강관리 생산인구 감소 대응 자율적 생활 가능 간병, 가사도움 이동성 확보 지각 및 신체능력 감소 보조 정보기기 조작의 편리성 합계

64 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 <표 3-22> 19개 최종 후보기술별 정의 기술명 신경줄기세포 치료기술 기술 설명 환자의 몸(피부)에서 성체줄기세포를 채취하여 배양한 신경줄기세포를 필요한 손상된 뇌에 이식시켜 치료하는 기술 유전자 치료기술 질병의 원인이 되는 유전자를 치환하거나 치료용 유전자를 새로 넣어주는 치료법 초고속 유전체 해독기술 분자영상 질병진단기술 뇌질환 바이오마커 분석기술 바이오센서 기술 유전체를 초고속, 초정밀, 저비용으로 읽어내고 이를 표준 유전체와 비교함으로써 유전자 변이를 찾아내는 기술 세포 내에서 발생하는 분자, 유전자 수준의 변화를 동위원소를 이용해 살아있는 생체에서 영상화하는 기술 알츠하이머, 파킨슨병 등의 퇴행성 뇌질환 발생, 진행상황 등의 정보를 제공하기 위해 뇌질환의 대표적인 특징을 나타내는 바이오마커들을 분석하는 기술 효소, 항체, 세포, DNA 등 특정 물질의 존재 여부를 확인하거나 감지할 수 있는 바이오 소자 기술 만성질환 복합약물 기술 고혈압, 고지혈증, 당뇨 등 만성질환의 결합해 하나로 만드는 기술 약효작용 원리가 다른 2가지 이상의 약을 지능형 임상정보시스템 항노화물질 발굴기술 뇌-컴퓨터 인터페이스 라이프 케어 서비스 로봇 근력지원 로봇 수트 다양한 검사정보들을 종합하고 컴퓨터 스스로 환자의 이상을 찾아내 환자나 주치의에게 알려주고, 복잡한 치료과정들이 한치의 오차 없이 진행될 수 있도록 안내해 주기도 하고, 실수로 잘못 입력된 약물의 부작용을 미리 방지해 주기도 함 다양한 천연물 혹은 화합물에서 노화와 노화질환을 제어할 수 있는 물질을 탐색 하고 분리하는 기술 인간의 두뇌와 컴퓨터를 직접 연결해 뇌파를 통해 컴퓨터를 제어하는 인터 페이스 기술 외부환경을 인식(Perception)하고, 스스로 상황을 판단(Cognition)하여, 자율적으로 동작(Manipulation)하는 로봇을 의미하며, 상황판단 기능은 다시 환경인식 기 능과 위치인식 기능으로 나뉘고, 자율동작 기능은 조작제어 기능과 자율이동 기능으로 나눌 수 있음 신체 골격과 비슷하게 생긴 로봇 슈트를 고령자나 장애인의 몸에 착용하면 그의 근육에 들어오는 신경의 전기적 신호를 순간적으로 감지해 작동 대화형 자연어 처리기술 하나의 단어가 아닌 사람이 자연스럽게 말하는 문장을 인식하는 기술로서, 사람이 일상생활에서 사용하는 매우 다양한 표현의 일상언어를 이해하거나 생성이 가능 44

65 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 기술명 무인자율주행자동차 무인자동생산기술 실감형 스마트워크기술 기술 설명 운전자 없이 센서, 카메라와 같은 장애물 인식장치 와 GPS 모듈과 같은 자동 항법 장치 를 기반으로 조향, 변속, 가속, 브레이크를 도로환경에 맞춰 스스로 제어해 목적지까지 스스로 주행하는 기술 제조현장의 생산,품질검사 등 일련의 제조과정에 인간의 개입없이 정해진 절차에 따라 자동으로 제품을 생산하는 기술 사무실에서의 근무환경과 동일한 환경을 제공하기 위한 네트워크 (초광대역 기가인터넷), 사이버 공간과 물리적인 공간간의 상호작용 및 자유로운 이동, 현장감 향상을 위한 미디어 처리, UI/UX, Smart POD(3차원 인터페이스 /센서기반 상황 정보 입출력 처리) 관련 기술 등을 의미함 실감형 스마트워크를 실현하기 위해서는 언제 어디서나 업무 환경을 제공하기 위한 클라우드 컴퓨팅 기술과 3D 홀로그램 등의 대용량 정보전송을 위한 기가 통신 네트워크 기술과 엄격한 보안기술 등이 요구됨 생체신호 인터페이스 기술 생체신호와 신체 동작 등을 이용하여, 노약자나 장애인이 컴퓨터를 이용하는데 있어서의 인터페이스 (Human Computer Interaction)로 사용하거나 정보기기, 자동차, 휠체어 등의 재활기기 구동제어를 위한 명령어를 생성하기 위한 기술 인공신경망기술 라이프 로그데이터 마이닝 인공신경망은 인간의 뇌가 가지는 고차원의 상호 처리 방법에 영감을 받아 개발된 컴퓨터 알고리즘으로 사람의 뇌와 같이 패턴을 인식할 수 있고, 데이터를 관리 하고 학습도 가능하며, 데이터 분석을 통한 이러한 특성들은 독립변수와 종속 변수간의 복잡한 관계들을 탐색할 수 있는 것이 가능함 일반적으로 복잡한 데이터 집단에 노출되었을 때, 시계열과 출력 작용간의 근본적인 메커니즘을 인식할 수 있고, 기존의 통계방법을 사용할 때 인식하기 힘들었던 숨겨진 관계들도 인식할 수 있는 것이 커다란 장점중의 하나임. 개인의 경험(일상생활)인 보고, 듣고, 느끼는 모든 것에 대해 디지털화하여 장 기적이고 지속적으로 기록된 데이터 가운데에 숨겨져 있는 유용한 상관관계 또는 패턴 등을 발견하여 미래에 실행 가능한 정보를 추출해 내고 의사결정에 이용하는 과정을 의미 바. KISTEP 10대 미래유망기술 선정 1차 미래 유망기술로서의 적절성 평가를 통해 선정된 최종 19개 후보기술을 대상으로 KISTEP 대내외 전문가 설문을 통한 2차 우선순위 평가 수행 후보기술에 대한 우선순위 평가를 위해 10년 내외 기술실현 가능성, 고령화 이슈 대응성, 경제적 파급효과, 기술적 파급효과 등을 기준으로 설정 45

66 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 <표 3-23> 미래유망기술 선정을 위한 평가항목 평가항목 10년 내외 실현 가능성 고령화 사회에 대한 이슈 대응성 내용 10년 내외에 기술개발이 완료되어 실제 사회적으로 활용이 될 수 있을 것인지에 대한 가능성 정도 해당 기술의 구현이 고령화 사회에 따른 주요 이슈 대응 측면에서 기대할 수 있는 효과의 크기 경제적 파급효과 해당 기술의 구현으로 시장에서 기대되는 부가가치 창출 가능성 정도 기술적 파급효과 해당 기술이 타 기술분야 혹은 동 기술분야의 혁신적 발전을 견인하는 정도 19개 각각의 후보기술에 대해 경제적 기술적 파급효과, 실현 가능성, 사회적 이슈 대응성(인구구조의 고령화)에 대한 평가결과를 종합하여 우선순위 설정 <표 3-24> 평가항목별 전문가 평가결과 순번 후보기술명 실현 가능성 고령화 이슈 대응성 경제적 파급효과 기술적 1 신경줄기세포 치료기술 유전자 치료기술 초고속 유전체 해독기술 분자영상 질병진단기술 뇌질환 바이오마커 나노바이오 의료센서 만성질환 복합약물 기술 지능형 임상정보시스템 항노화물질 발굴기술 뇌-컴퓨터 인터페이스 라이프 케어 서비스 로봇 근력지원 로봇 수트 대화형 자연어 처리기술

67 제3장 선정 방법 및 단계별 주요내용 순번 후보기술명 실현 가능성 고령화 이슈 대응성 경제적 파급효과 기술적 14 무인자율주행자동차 무인자동생산기술 실감형 스마트워크기술 생체신호 인터페이스 기술 인공신경망기술 라이프 로그데이터 마이닝 개 후보기술에 대한 전문가 설문평가 결과 우선순위는 다음과 같음. <표 3-25> 전문가 우선순위 평가 결과 순위 평가대상 미래유망 후보 기술명 종합 1 신경줄기세포 치료기술 나노바이오 의료센서 뇌질환 바이오마커 근력지원 로봇 수트 유전자 치료기술 무인자율주행자동차 항노화물질 발굴기술 실감형 스마트워크기술 초고속 유전체 해독기술 만성질환 복합약물 기술 대화형 자연어 처리기술 생체신호 인터페이스 기술 분자영상 질병진단기술 라이프 케어 서비스 로봇 뇌-컴퓨터 인터페이스 무인자동생산기술 지능형 임상정보시스템 인공신경망기술 라이프 로그데이터 마이닝

68 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 19개 후보기술에 대한 KISTEP 대내외 전문가 평가를 통한 우선순위 평가 결과 및 후보기술의 적용분야별 효과성 비교 검토 등을 위한 KISTEP 내부 연구진 워크숍을 통해 최종 10대 미래유망기술 선정 각 평가항목별 우선순위 평가결과 및 종합 결과 등을 기반으로 하여, 기술의 파급력, 인구구조 고령화에 대한 이슈 대응성, 실현가능성에 대한 심층 논의 수행 이때, 후보기술간 적용분야가 중복될 경우 해당 기술간 기술의 실현가능성 및 효과성에 대한 전문가의 추가 자문 실시 <표 3-26> KISTEP 10대 미래유망기술 선정 결과 신경줄기세포 치료기술 근력지원 로봇 수트 생체신호 인터페이스 기술 무인자율주행자동차 라이프 케어 서비스 로봇 나노바이오 의료센서 대화형 자연어 처리기술 초고속 유전체 해독기술 분자 영상 진단기술 실감형 스마트워크기술 48

69 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 제1절 10대 미래 트렌드 1. 인구구조의 고령화 일본, 유럽, 미국 등 선진국은 평균 기대 수명의 증가와 출생률 감소로 인구의 고령화 현상이 뚜렷해질 전망 세계 인구는 10년 약 69억명에서 40년경 88억명으로 증가할 것으로 예측됨 - 전세계 평균 출산율은 2.56에서 2.10으로 하락하는 반면, 65세 인구는 7.6%에서 14.2%로 상승 - 선진국의 세계인구 대비 비중은 18%에서 15%로 하락하고, 65세 인구비중은 16%에서 25%로 상승하여 고령화로 경제활력이 쇠퇴하고 재정부담이 증가할 것으로 전망 [그림 4-1] 세계 인구구조 변화 자료: UN Population Division, Would population prospects 2010 한국은 세계적으로 유례없는 급격한 저출산 고령사회로 전환되고 있는 중 총인구는 30년 5,216만 명까지 성장하여 정점을 이루지만 그 이후 점차 감소해 31년부터 인구증가율이 마이너스로 돌아서며 60년 1.0% 수준까지 감소할 것으로 전망 - 합계출산율은 71년 4.54명을 정점으로 지속적으로 하락, 2005년에 1.08명까지 감소하여 최저치 기록 49

70 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 고령화가 빠르게 진행되어 60년 우리나라 고령인구 비율은 40.1%로, 10년에 비해 3배 이상 증가하여 세계 최고 수준에 이를 전망 - 65세 이상 인구는 한국이 10년 기준 10명중 1명꼴로 일본, 이탈리아, 독일 등에 비해 현저히 낮으나 60년에는 10명중 4명 이상으로 이탈리아, 독일보다도 높아질 전망 한국의 생산가능 인구는 16년부터, 총인구는 30년 이후부터 감소할 전망 - 생산가능 인구 100명당 부양인구는 12년 36.8명(노인 16.1명)까지 일시적으 로 낮아진 후 증가하기 시작해 60년 101.0명(노인 80.6명)으로 부양자보다 피부양자가 더 많아질 전망 - 한국의 총 부양비는 2010년 현재 일본, 프랑스, 미국에 비해 낮은 수준이지만 2060년에는 일본과 함께 부양비가 가장 높은 나라가 될 것으로 예측 [그림 4-2] 총인구 생산가능 인구 전망 자료: 장래인구추계, 통계청,

71 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 2. 글로벌 경제위기 지속 2008년 금융위기로 인한 경기침체와 이로 인한 세수 감소, 금융위기 극복을 위한 재정적자로 인해 그리스, 아일랜드, 포르투갈 등의 재정위기를 초래 이에 따라 유로존의 경제위기가 확산되고 유로존 위기는 급속히 커져 실물경제로 전이되면서 세계 교역과 생산활동이 크게 위축되는 등 글로벌 경제위기가 지속 유로존의 재정위기국들은 긴축의 덫에 빠져 고전하고 있으며 채무상환 압력이 높아 여전히 위기에 노출되어 있음 - 그리스, 아일랜드, 포르투갈, 이탈리아 등의 GDP대비 국가채무 비율은 이미 100%를 넘어섰으며 다른 대부분의 EU회원국들도 재정건전성 판단 기준인 60%를 초과함 [그림 4-3] 2013년 유로존 주요국 국가부채 전망 자료: World Economic Outlook, IMF, 2012 미국, 중국, 유럽 등 글로벌 주요국 경제는 경제위기 대응을 위해 재정 긴축을 계획 하고 있고 이는 경제성장률 하락을 불러와 저성장 기조가 상당기간 지속될 것으로 전망 - IMF는 2008년 시작된 경제위기가 10년은 지속될 것으로 전망(올리비에 블랑 샤, IMF 수석 이코노미스트 인터뷰) 2012년 2013년 중 국 7.8% 8.2% 한 국 2.7% 3.6% 미 국 2.2% 2.1% 일 본 2.2% 1.2% EU -0.4% 0.2% 세계 전체 3.3% 3.6% 자료 : IMF [그림 4-4] 국제통화기금(IMF) 경제성장률 전망 51

72 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 3. 양극화 심화 세계화, 기술변화 등 환경변화에 대한 적응능력 격차로 산업 기업 지역, 고용 소득 양극화가 지속적으로 심화되고 있으며 이런 양극화는 전 세계적인 추세 교육수준이 높은 노동자와 교육수준이 낮은 단순노동자의 실질임금의 차이가 점점 증가하는 추세가 이미 전 세계적으로 나타나고 있음 6) 지니계수 측정결과 앵글로색슨 경제시스템을 가진 미국, 영국, 남아공에서 가장 큰 빈부격차를 나타냈으며, 향후 자본의 자유로운 이동과 정부규제의 철폐가 세계 경제체제의 패러다임이 되면서 빈부 격차는 더 커질 것으로 예상 - 과거 10년간 지니계수가 47개국 중 30개국에서 악화되는 경향을 보임 [그림 4-5] 국가별 지니계수 변화 자료: Society at a Glance, OECD, 2009 우리나라의 경우 외환위기 이후 양극화에 따른 갈등이 급격히 심화되었고 선진국에 비해 그 정도가 더 심한 편임 - 전체 가구 대비 중위소득 50% 이하인 가구의 비율인 상대 빈곤률이 16.4%이며, 전문지식의 지식근로자는 상층에 편입되고 그렇지 못한 범용근로자는 하층으로 침하하는 중간층 분해현상이 촉진 7) - 이는 일자리 부족 현상과도 연계되어, 고용 양극화와 실업 등은 사회 양극화의 매우 직접적인 원인으로 작용 6) 레스터 서로우, 세계화이후의 부의 지배, 청림출판, ) 한국보건사회연구원 한국노동연구원, 소득분배 및 공적이전 조세의 재분비,

73 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 <표 4-1> 소득 불평등 추이 06년 07년 08년 09년 10년 11년 지니계수 (전체가구 기준) 가처분소득 5분위 배율(%) (전체가구 기준) 자료: 가계통향조사, 국가통계포탈, 통계청, 2012 소득과 지출의 격차로 나타나는 양극화는 사회계층간 갈등을 야기하고 사회의 불안정성을 증가시킴 - 전 세계적인 경제침체로 인하여 많은 젊은이들이 일자리를 찾지 못한 것에 대한 반발로 미국 월스트리트 금융자본의 탐욕을 규탄하는 월가를 점령하라 시위 등장 4. 에너지 자원 고갈 전 세계적으로 인구증가와 산업발전이 지속적으로 이루어지면서 에너지 자원 수요가 급증 현재의 법제와 정책을 대입하여 추측한 시나리오에 의하면 전 세계 에너지 사용은 2007년 495 1,000조 Btu에서 2020년 590 1,000조 Btu, 2030년에는 739 1,000조 Btu로 늘어날 것으로 예상됨 - 이러한 증가세는 OECD국가에 비해서 중국과 인도 등 신흥공업국이 미래 에너지 소비를 주도할 것으로 전망(US EIA, 2010) 단위: quadrillion Btu OECD non-oecd [그림 4-6] 세계 상업 에너지 소비량 예측 53

74 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 - 세계 석유생산이 수요를 충족시키지 못하는 석유 Peak 시기는 대략 2037년 경으로 예상되는데, 이로 인하여 석유위기가 발생할 것으로 예측(US DOE/EIA, 2006) 첨단산업에 필수적으로 필요한 자원인 철광석, 희토류 등 원자재 가격이 폭등하자, 중국, 브라질, 호주, 베네수엘라 등 자원부국들의 자원민족주의가 강화되어 자원 확보에 어려움을 겪을 것으로 예측 - 중국은 희토류 개발에 대한 자원세를 10~20배 상향 조정(2011), 호주는 자원 개발 이익의 30~40%를 세금으로 징수하는 광물자원 임대세 도입(2012) 등 지속가능한 에너지 시스템 구축의 필요성이 커지면서, 수소 연료전지, 바이오연료, 풍력, 태양열 태양광 등 신재생에너지 확대 보급이 필수적 요소로 등장 - 수소 연료를 활용하는 수소경제나 태양에너지의 가격경쟁력이 확보되는 태양 경제시대의 도래가 예측되고, 기존 에너지 자원 경제시스템을 변화시킬 것 으로 전망 에너지, 원자재 뿐만 아니라 물에 대한 수요도 지속적으로 증가 - 선진국과 개발도상국의 도시화로 인해 1인당 물 사용량이 증가하는 한편, 기후변화로 인한 이상 강우로 물 부족이 심화되는 등 물 부족도 심화될 전망 5. 기후변화 심화 지난 100년 간 지구의 평균 기온은 점점 증가하는 추세인제, 19세기 말부터 시작한 급격한 기후변화의 주요 원인은 인간 활동에 의한 것으로 추정 기후변화의 주된 원인인 온실가스는 교통, 산업, 농업 등 거의 모든 분야에서 방출되며 1970년부터 2004년까지 무게비로 70% 가량 증가 년 이래 그 배출량이 가장 많이 증가한 것은 전략발전, 운송, 산업 부문이며 가정에서 발생하는 CO 2 량은 대략 비슷한 수준 지구 온난화로 인해 전세계적 자연재해 현상 증가 - 21세기 들어 세계적으로 지난 50년 동안 홍수, 지진해일 등 자연재해로 인한 재산피해 규모는 50배 증가하였고, 1980년부터 2007년 사이 가뭄, 홍수, 폭 풍우 등 약 8,400건의 자연 재해 발생(WMO 보도자료, 2009) 기후변화는 대규모 자연재해, 식량수급 여건 변화 등 국민생활과 경제활동 전반에 큰 파급효과를 불러올 것으로 전망(기획재정부, 2012) 54

75 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 - 당초 전망보다 기온상승이 가속화되고 있고, 50년까지 내륙이외의 남한 대부분이 아열대화하고 폭염 폭우 태풍 등 극한기상이 일상화 대형화될 것으로 전망 - 자연재해 발생과 전염병 발병이 증가하고, 기후여건 악화, 재난 증가에 따라 식량 수급 여건이 악화되는 등 미래사회에 대한 위험요인이 존재 - 이와 함께 전 세계적인 온실가스 감축 규제에 따라 산업부문에 미치는 영향도 매우 커 이에 대한 대응방안 마련도 필요 [그림 4-7] 2010년 전세계 이상기후 발생 분포도(기상청, 2010) 자료: 기상청(2010), 2010 이상기후특별보고서 6. 환경오염 심화 산업화와 도시화가 진행됨에 따라 대기오염, 하천 해양 지하수오염, 토양오염 등 환경오염이 심화 대기오염 물질 중 산성비를 발생시키는 이산화황의 배출량은 1970년대에 정점을 찍고 향후 20년 동안 점진적으로 감소한 후, 2002~2005년 중국의 성장과 함께 증가 추세에 있음(Smith, 2010) 대기오염 물질들은 비에 씻겨 하천으로 유입되고, 인구가 밀집된 가정에서 나오는 오폐수 및 산업 축산업체에서 발생하는 오폐수에 의해 하천, 해양, 지하수의 오염이 증가하고, 이에 따라 가용 용수의 부족과 각종 질환이 유발 - 개발도상국가의 도시 지역은 아직 하수 및 폐기물 처리 시설과 제대로 된 환경 규제로 현재 도시 하천 등의 오염이 심각한 상황 55

76 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 토양오염 역시 산업 생활 폐기물 및 산업체에서 발생하는 각종 독성물질에 의해 오염이 심화되고 있으며, 이의 처리과정에서 다시 2차 오염이 발생하는 등 그 범위와 영향이 확대되고 있음 - 오염된 토양에서 자라나는 농식물로 인한 위협, 토양오염물질의 지하수 유입으로 인한 수질오염 등의 2차 오염이 발생 환경오염의 발생과 그 영향이 국가간 계층간 도시 특정 지역에 편중되어 양극화가 심화되고 있음 - 선진국은 환경오염의 위협을 인식하여 환경오염을 통제, 저감시킬 다각적 노력을 하고 있으나, 개도국들은 아직 산업화가 진행 중이므로 경제 성장을 위해 환경오염을 희생할 수밖에 없고 이에 따라 환경오염의 양극화가 발생 인간은 지난 50년 동안 그 어느 기간보다 더 빠르고 광범위하게 생태계를 파괴해 왔으며, 이로 인해 되돌릴 수 없을 정도로 많은 종의 생명체가 멸종되었음 (Millenium Ecosystem Assessment, 2005) - 현재와 같은 속도로 생태계 변화가 지속된다면 매년 1조 3,000억~3조 1,000억 유로에 달하는 자연 자본(natural capital)을 잃게 될 것으로 추정(UNEP, 2010) <표 4-2> 유전자원에 의존하는 시장 분야 분야 시장규모(2006) 비고 제약 6,400억 달러 25.5 퍼센트가 유전자원에서 파생 생명공학 700억 달러 (공공기업 단일분야) 대부분의 제품이 유전자원에서 파생 (효소, 미생물) 농업용 종자 300억 달러 모든 제품이 유전자원에서 파생 개인관리 식물 및 식료품 산업 자료: UNEP(2010) 220억 달러(약초) 120억 달러(개인관리) 310억 달러(식품생산) 일부 제품 유전자원에서 파생. 시장에서 천연 제품을 대신함. 56

77 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 7. 네트워크 사회화 전 세계적으로 소셜네트워킹(SNS)이 급속히 확산되면서 막상한 파급력을 발휘하고 있고 사회시스템의 변화를 야기 전 세계적으로 SNS가입자 수는 9억명을 넘어섰으며, 2012년에는 10억명을 돌파 할 것으로 예상(McKinsey, 2011) - 전 세계 인구는 68억명으로 집계되고 있는데, 전 세계인 10명 중 1.3명은 SNS를 사용하고 있다는 것으로 매우 놀라운 수치 - SNS보급률은 한국이 70%로 조사국가 중 가장 높게 나타나 한국이 빠른 속도로 네트워크사회로 진입하고 있음을 알 수 있음. [그림 4-8] SNS 서비스 가입 시점 SNS 성장세는 다른 미디어의 영향력 확장 기간이 비하여 매우 빠르게 진행 중 (McKinsey, 2011) - 전 세계 사용자 5억명을 돌파하는 데 걸린 시간을 살펴보면, 라디오와 TV가 각각 38년과 13년 걸린데 비해, 페이스북은 1년, 트위터는 9개월 밖에 걸리지 않음 - 이는 인터넷 4년, 아이팟 3년 등과 비교해서도 매우 빠른 속도임 SNS는 기존의 정보생산 및 공유시스템에 큰 변화를 불러옴 - SNS는 정보의 생산, 재생산, 전달, 공유 등을 실시간으로 손쉽게 할 수 있도록 하여 기존 인터넷시대와는 또다른 대량정보생산의 시대, 빅데이터의 시대를 열고 있음 년 아프리카와 중동지역에서 발생한 쟈스민혁명은 페이스북 등 SNS으로 인한 정보교환이 큰 역할을 하였고, 2011년 빈라덴 사망소식이 미 정부의 공식적인 발표 이전에 트위터를 통해 알려지는 등 SNS의 역할이 확대 중 57

78 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 8. 가치관의 변화 전통적 의미로서의 가족 개념이 변화하고 개인주의적 가치관이 확산되며 성 역할에 대한 기존 통념이 변화하는 등 전통적 가치관이 급격히 변화하고 있음 21세기에 들어 산업화와 세계화가 더욱 급속히 진행됨에 따라 노동시장 및 사회 구조가 변화하였고 이에 따라 가족 구성원의 개인화, 가족제도의 해체, 다양한 가족의 형태 등이 나타남 - 부부와 자녀로 구성되는 기본적인 사회집단으로서의 가족에서 벗어나 핵가족, 미혼부모 가족, 독신가족, 고령자가구 등 다양한 형태의 가족 개념 등장 - 기존 가족을 유지하던 가부장적 위계질서에서 자율성, 평등 등을 기반으로 새로운 질서가 확립 - 이와 같은 가족개념의 변화는 산업 전반에 영향을 미치는데, 다양한 형태의 가정에 대한 생활지원 서비스, 개인서비스, 실버산업 등 새로운 산업서비스의 필요성이 증가되고, 소형주택의 수요도 증가하게 됨 현대 사회는 개인주의화가 심화되고 있고 이에 따라 사회적 가치보다는 개인적 가치를 추구하는 경향 - 민주화된 현대 자본주의사회에서 국가나 사회보다 개인의 자유, 권리, 행복 등 개인적 가치가 우선한다는 개인주의가 널리 받아들여짐 - 개인주의가 보편화됨에 따라 현대인들은 일과 가정의 양립, 웰빙(well-being)을 위한 생활방식, 행복의 추구 등 산업화시대와는 다른 새로운 가치와 생활방식을 추구 - 최근 개인주의는 복지에 대한 니즈 증가로 이어지고 있는데, 경제성장 우선 주의에서 벗어나 복지에 대한 관심이 증대되고 성장과 복지의 접점을 추구 하는 경향성이 등장 - 현대 사회의 경쟁과 소외현상이 심화됨에 따라 개인주의도 함께 심화되고 있는데, 개인주의의 심화는 소통의 부재로 인한 세대간 계층간 갈등 야기 하는 등 또다시 사회적 문제의 원인이 되기도 함 여성의 인권 및 사회참여 기회의 지속적인 확대를 통해 점차 여성의 교육, 정치 및 경제활동의 참여가 증가하고 의료서비스 수혜율 등이 개선되고 있음 - 20세기가 시작되기 전까지 여성의 투표참여가 가능한 나라는 거의 없었으나, 오늘날 많은 국가에서 여성이 실질적으로 보통선거에 참여하며, 전 세계적으로 여성 국회 의원 비율은 약 19%에 달함 - 여성의 사회활동이 증가하고 있고, 특히 정보화 및 지식화사회가 되면서 수평적 소통이 리더십의 중요한 덕목으로 등장함에 따라 여성의 지위가 향상되고 있음 - 고령화로 인한 노동력 부족현상에 대한 대안과 감성적 소프트파워의 필요성 대두 등 현대 사회의 특성으로 인하여 여성의 경제활동 참여는 지속적으로 확대될 것으로 전망 58

79 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 9. 기술의 진보 산업화시대에 기술은 경제발전을 위한 산업기술로서의 역할을 주로 수행하였으나 최근 정보통신기술, 생명과학기술, 나노기술 등 첨단기술의 발전은 과거에 비해 가속화되고 있고 경제사회적 변화를 이끄는 원동력으로 작용 최근 스마트폰과 태블릿PC, 클라우팅 컴퓨터 등으로 대표되는 모바일 정보통신 기술의 발달은 머지않은 미래에 유비쿼터스 사회의 실현을 가능하게 할 것으로 전망 - TV, 가전, 의료기기, 자동차 등 다양한 분야에서 스마트화가 진행 중이고, 스마트폰과 태블릿PC 등의 전 세계적 확산으로 현대 사회는 초연결사회 (Hyper-connectivity)로 진입 - 한편 SNS의 등장과 데이터저장장치의 발전으로 엄청난 양의 데이터가 생산, 저장, 공유되는 빅데이터 시대로 진입 - 이와 같은 정보통신기술의 발달은 산업구조, 소비형태, 의사소통방식 등 다양한 사회적 경제적 분야에 변화를 일으키고 있음 생명공학기술은 향후 20~30년 내에 우리의 일상생활 깊숙이 자리 잡아 커다란 파급효과를 미칠 것으로 예상되며 이에 따라 바이오경제시대의 도래 전망 - OECD는 다가오는 바이오경제시대를 맞아 사회경제적 혜택을 최대화하고 이에 따르는 부작용을 최소화하기 위한 정책제언을 제시(OECD, 2009) - 생명공학기술은 인구, 경제, 노동, 에너지, 기후변화, 식품, 보건의료비용 등 매우 다양한 측면에서 해결방안과 방법을 제시할 것으로 예측 - 특히 생명공학기술은 IT, NT기술과의 융합을 통해 새로운 영역을 확대하고 있는데, 인간게놈프로젝트를 비롯, 바이오칩, 바이오센터, 나노바이오기술 등이 향후 난치병과 유전병 치료 등에 기여할 것으로 예상되며, 생명공학기술을 바탕으로 하는 바이오산업은 에너지, 자원 문제 등에 대안으로 등장할 것으로 전망 나노기술은 정보통신기술이나 생명공학기술과 비교하면 최근 등장한 기술분야 이지만 타 기술분야와 융합하여 그 파급효과는 매우 클 것으로 예측 - 나노기술은 물질을 나노미터(10-9 m) 크기의 범위에서 조작, 분석, 제어하는 기술로, 그동안의 과학기술로는 관찰하거나 제어할 수 없던 영역을 탐구할 수 있게 되었다는 의미임 - 나노기술을 이용하면 초소형 가전제품 생산이 가능해지고, DNA 구조를 이용한 동식물의 복제나 강철 섬유 같은 새로운 물질의 제조가 가능하고, 작은 암 세포도 검출할 수 있는 초고감도 생체 센서나 각종 질병과 싸우는 인체투여형 나노로봇도 가능할 것으로 기대됨 - 이와 같이 나노기술은 정보통신기술, 생명공학, 의료, 환경, 에너지뿐만 아니라 매우 다양한 분야에 응용되어 기술적, 산업적, 경제적 파급효과가 클 것으로 전망됨 59

80 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 10. 불안요소의 증가 최근 일본 후쿠시마 원자력발전소의 폭발과 신종플루 등 신종 전염병의 창궐, 북한의 김정은 체제 등장 등 다양한 불안요소 대두 동일본 해역에서 진도 9.0의 대지진이 발생하여 후쿠시마 원자력발전소가 폭발 및 방사능 누출로 큰 피해 발생 - 대기, 토양, 고인 물, 바다, 지하수에 방사성 물질이 누출되었고 이러한 오염은 일본 국외에 퍼지면서 환경, 경제 등 모든 분야에 큰 영향을 미침 - 최근 국내 원자력발전소의 잦은 고장과 불투명한 처리과정 등이 뉴스화되면서 국민들의 원자력발전소에 대한 불안이 증가 [그림 4-9] 후쿠시마 원전 3호기 폭발 전(아래) 후(위) 사진 자료: 연합뉴스( ) 광우병, 조류독감, 신종플루 등의 발병과 함께 지금까지 존재하지 않았던 신종 전염병의 발생 가능성이 높아짐에 따라 이에 대한 불안감 급증 - 지난 40년간 세계적으로 발생한 신종 전염병은 39종에 이름 - 신종 전염병은 국민 건강 뿐만 아니라 경제사회적 영향도 매우 큰데, 세계적으로 사스 유행에 따른 경제 손실은 500억 달러, 조류독감 유행에 따른 경제 손실은 300억 달러에 달함(SBS CNBC, ) 60

81 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 김정일 사망 후 김정은 체제가 새롭게 출범하면서 북한 사회가 향후 어떻게 변 화해나갈지 불투명하므로 이에 대한 국민적 불안감 증가 - 미래 통일에 대한 중장기적 대비책이 필요한 시점이나 북한에 김정은 체제가 출범하고 남북관계에 긴장감이 지속되고 있음음 61

82 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 제2절 인구구조 고령화의 미래 주요 이슈 도출된 미래 핵심 트렌드에 대해 다음(DAUM)의 웹데이터 분석을 통한 이슈 키워드 및 문헌조사를 바탕으로 미래이슈에 대한 심층분석 수행 인구구조 고령화에 대해 이슈의 범위에 따라 미시적 차원 (1개인 및 가족관련 이슈)의 이슈와 거시적 차원 (2경제적 이슈, 3사회적 이슈)의 이슈로 분류 1. 개인 및 가족관련 세부 이슈 가. 고령화에 따른 각종 질병 및 의료비 증가 최근 고령화의 급속한 진행으로 인해 알츠하이머병(치매)과 파킨슨병, 간질, 기억상실증, 뇌경색증, 고혈압, 당뇨, 백내장, 관절염 등의 각종 퇴행성 만성질환의 발병률 급증 지난 10년 동안 한국의 65세 이상 인구의 사망원인 1위는 암, 2위는 뇌혈관질환, 3위는 심장질환 순서로 나타남 또한, 2011년도 장기간 치료, 요양을 요하는 당뇨, 관절통, 고혈압 등 만성퇴행성 질환을 앓고 있는 노인은 전체 노인의 88.5%로 나타나 10명의 노인 중 9명은 한 가지 이상의 만성질환을 앓고 있는 것으로 나타남 노인성 질환자가 2002년 50만명에서 2009년 103만명으로 증가했으며 이중 치매 환자는 2012년 5만명에서 2050년 21만명으로 급증할 것으로 예상됨(건보연, 2011) [그림 4-10] 치매환자 전망 자료: 보건복지부 보도자료,

83 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 인구고령화에 따른 만성질환의 증가로 의료 이용량과 진료비가 많이 발생해 노인 인구 1인당 평균 연간 진료비가 인구 1인당 평균 진료비(89.4천원)의 3배가 넘는 283.0만원으로 매년 증가하는 추세임 노인 1인당 연간진료비 : 2,839,000(2003년 대비 2.3배 증가) 2010년 인구 1인당 연평균진료비 : 894,767원 [그림 4-11] 노인 1인당 연간 진료비 현황 자료: 2010년 건강보험통계연보, 국민건강보험공단, 2011 나. 신체/인지적 기능의 저하 정상적인 노화과정으로 인한 힘, 유연성 등 신체적 기능의 저하와 주의, 기억 등 인지적 기능의 저하로 인해 개인유지, 가정관리, 이동 등 필수적인 일상생활활 동에 상대적 제한이 발생 (자료: 2011년도 노인실태조사) 2011년도 노인 생활실태 조사결과 일상생활수행능력에 기능 제한*이 있는 비율이 14.9%에 이르고, 인지기능 저하율이 28.5%에 이르는 것으로 나타남 또한, 주택 생활의 불편을 느끼는 비율이 43.3%, 외출시 불편함을 느끼는 비율도 59.9%로 나타나, 고령인구의 많은 수가 일상생활에 불편함을 느끼는 것으로 분석됨 * 일상생활수행능력 7개 항목(옷 입기, 세수 양치질 머리감기, 목욕 또는 샤워 하기, 차려 놓은 음식 먹기, 누웠다 일어나 방 밖으로 나가지, 화장실 출입 과 대소변 후 닦고 옷 입기, 대소변 조절하기)과 수단적 일상생활수행능력 10개 항목(몸단장, 집안일, 식사준비, 빨래, 약 챙겨먹기, 금전관리, 근거리 외출, 물건구매, 전화 걸고 받기, 교통수단 이용하기) 중 1개 이상 제한이 있는 경우 63

84 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 다. 정신적 스트레스 증가 신체적 약화에서 오는 스트레스, 배우자나 가까운 가족의 사망, 고립과 소외에서 오는 심리적 고독, 정년 퇴직 등으로 사회적 역할 또는 지위의 상실, 가정에서의 역할 상실에서 오는 정신적 스트레스 증가 2011년 노인실태 조사결과 노인의 29.2%는 우울증상을 경험하고 있으며 노인 중 11.2%가 자살을 생각해본 적이 있는 것으로 나타남 실제 65세 이상 74세 이하 노인 자살자 수는 인구 10만명 당 82명으로 일본(17.9명)의 4배, 미국(14.5명)의 5배가 넘을 뿐만 아니라, 해마다 증가해 전 연령 평균의 2.5배에 육박하고 있음 [그림 4-12] 노인자살 현황 및 원인 자료: 노인 자살예방을 위한 가이드라인, 보건복지부 2011 라. 소득 상실에 따른 경제적 어려움 가중 강제적 혹은 비자발적 퇴직은 지속적인 수입원을 잃게 하고 사회적 역할을 상실하게 함으로써 고령인구를 비생산적이고 무능력하게 만듦 이로 말미암아 고령층은 사회적 지위와 정체성을 잃게 되고 외로움과 소외감에 직면하여 다양한 정신적 스트레스를 받게 됨 노년기의 경제적 어려움은 직접적으로 노후 생활비의 문제를 비롯하여, 이에 따른 정서적, 심리적 위축, 가족 성원 및 친구 관계, 건강상의 문제, 여가활동과 사회활동 등 일상생활 전반에 걸쳐 영향을 미치게 됨 64

85 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 노인층은 다른 연령층에 비해 빈번하고 장기적인 의료적인 조치와 보호를 필요로 하지만, 노후 시기의 수입 절감은 건강 보호 및 질에 대한 적절한 치료를 어렵게 함 전체 노인가구 중 60%가 월소득 150만원 이하이며, 40%는 100만원 미만인 것으로 나타 남. (2011년도 노인실태조사, 보건복지부) 또한, 최근의 조기 퇴직으로 인한 소득 상실은 자녀 교육 등으로 한창 가구 지출이 많은 시기에 경제적 소득 감소는 가정 경제를 빈곤으로 내몰고 있는 현실 마. 가족구성원간 갈등 심화 노후소득제도의 근간을 이루어야 할 공적제도가 그 역할을 하지 못하고 있는 상황에서 자녀수 감소로 가족 내 노부모 부양 부담 책임 갈등 노인계측의 주요 소득원천이 공적제도가 아닌 가족 등 사적인 지원에 의존하고 있어 가족 부담 가중 소득원별 소득유무를 보면, 노인의 78.6%가 사적 이전소득이 갖고 있는 반면, 근로 및 사업 부업소득이 있는 노인비율은 27.8%, 자산소득이 있는 노인은 12.5%에 불과한 것으로 나타남 65세 이상이면 누구나 받을 수 있는 교통수당과 경로연금의 경우 액수가 적어 의미 있는 소득이라고 보기 어렵고, 공적제도로서 중요한 역할을 담당하는 것은 연금과 기초생활보장이라 볼 수 있는데, 노인 중 13.9%가 공적연금을, 8.6%만이 국민기초생활보장으로부터의 급여를 받고 있는 것으로 조사됨 2. 경제 관련 세부 이슈 가. 사회복지지출 증가에 따른 재정 불안 고령화가 급속하게 심화됨에 따라 국민연금, 노인의료 및 요양비 등 노인부양을 위한 사회적 지출도 증가추세를 보임 2010년 건강보험에서 65세 이상 노인에게 지급된 의료비는 15조 3,768억원으로 전체 의료비의 33.2%(인구 10.2%) 차지 이는 2005년(24.4%)에 비해 8% 이상 증가한 수치로 2005년에 이래 노인 의료비 증가율은 연평균 18% 기록 또한, 2010년 전체 의료비는 전년대비 10.7% 증가한 것에 비해 노인 의료비 증가율은 14.5%로 매우 높은 것으로 나타남 65

86 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 <표 4-3> 65세 이상 건강보험 노인 의료비 현황 (단위: 억원, %, %p) 전년대비 증감(률) 전체의료비 247, , , , , , , 노인의료비 60,556 73,931 90, , , , , 구성비 치매로 인한 사회경제적 비용 : 연간 3조 4,000억원~7조 3,000억원 (공식 비공식 의료비와 치료에 들어가는 간접비용, 생산성손실금 포함) 자료 : 국민건강보험공단(2005), 치매환자의 사회경제적 비용 분석 뇌졸중으로 인한 경제적 부담 : 보건의료비의 약 3% 수준 (일본의 경우 연간 1,583억달러 부담) 자료 : 한국보건사회연구원(2006), 노인의 의료비 분석을 통한 노인건강관리 체계구축방안 현재와 같은 추세로 인구 고령화가 진행될 경우 건강보험, 국민연금 등 사회 복지재정의 고갈을 넘어 지속가능성에 대한 문제 제기 우려 보건사회연구원은 고령화로 인한 노인인구 증가와 함께 전체진료비중 노인 진료비 비중이 2015년 36%, 2020년 38%, 2040년 50%를 넘어설 것으로 추산 [그림 4-13] 노인진료 비중추이 전망 자료: 보건사회연구원 - 이 같은 추세라면 건강보험 재정적자 규모가 2015년 5조 8000억원, 2020년 17조 3000억원, 2030년에는 50조원에 이를 것으로 전망 66

87 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 - 또한, 국내총생산(GDP)대비 국민의료비 비율(2010년 기준)이 현재는 GDP의 7.1%로 하위권이지만 2015년에는 8.8%로 경제협력개발기구(OECD) 평균에 도달하고 2020년에는 11.2%로 최상위권에 진입하는 등 국가경제와 국민에게 부담으로 작용 자료: 보건복지부, OECD [그림 4-14] GDP 대비 국민의료비 비중 추이 나. 경제 활력 저하 인구고령화는 생산가능인구의 감소와 저축 및 투자의 감소로 이어져 직 간접적으로 국가의 잠재성장률을 떨어뜨릴 것으로 전망 우선 고령화가 현재와 같은 추세로 이어질 경우 총 인구는 2031년부터 감소하기 시작하고, 생산가능인구(15~64세)는 2017년부터 매년 감소하기 시작할 것으로 전망 [그림 4-15] 생산가능인구 변동 전망(2010~2100) 자료: 2060년 미래한국을 위한 중장기 적정인구 관리방안, 기획재정부,

88 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 - 생산가능인구 감소로 인해 2015년 63만명, 2020면 152만명의 노동력 부족 전망 [그림 4-16] 중장기 인력수급 전망(2010~2020) 자료: 노동연구원, 중장기인력수급 전망 2005~2020, 인구고령화는 저출산과 맞물려 노동력의 질적 양적인 문제, 국내시장의 급속한 위축으로 인한 서비스 시장의 붕괴, 부동산을 비롯한 자산가치의 폭락 등 경제에 부정적 영향을 미칠 것으로 예상 - KDI 연구결과에 의하면 현재의 고령화가 지속될 경우 우리나라의 잠재성장률은 2020년대에 2.91%, 2030년대에 1.60%, 2040년대에 0.74%로 추락할 것으로 전망 잠재 성장률 추이: 1982~1990년 8.6%, 1991~2000년 6.3%, 2001~2005년 4.4%, 2005~2007년 4.9%, 2008년 3.9%, 2009년 3.7% 다. 실버산업의 성장 고령인구의 증가와 함께 경제력을 가진 고령인구가 늘어나면서 실버산업의 급속한 성장 예상 사회의 급속한 산업화와 도시화로 전통적인 대가족제도가 무너지고 핵가족화 되면서 가족내에서의 부양을 기대할 수 없게 됨. 이에 경제력 있는 고령인구는 가족에게서 받을 수 있는 서비스를 경제사회에 비용을 지불하고 제품 및 서비스를 누리고자 하는 욕구가 강하게 발생할 것으로 전망 선진국에서 고령인구의 급증 및 공사연금제도의 확충으로 인한 고령자 경제력의 인구비율 이상의 증가, 고령자 간호 등 유료 서비스 이용인구 증가, 공적 기관의 고령자 대책 서비스의 실버산업에의 위탁 등으로 인해 실버산업의 수요 급증 전망 68

89 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 요양, 의약품, 의료기기, 화장품, 식품, 여가, 금융, 주거, 용품 등 주요산업 9개 시장규모를 합한 실버 시장 규모는 2010년 33조 2,241억원에서 2020년 124조원 규모로 성장 전망 구분 (단위 : 억 원, %) 2010년 2015년 2020년 CAGR (10-20) 시장규모 비중 시장규모 비중 시장규모 비중 요양 25, , , 의약품 30, , , 의료기기 10, , , 화장품 5, , , 식품 48, , , 여가 76, , , 금융 105, , , 주거 9, , , 용품 19, , , 전체 332, , ,249, [그림 4-17] 고령친화산업 시장전망 자료: 고령친화산업 현황 및 전망, 한국보건산업진흥원, 사회 관련 세부 이슈 가. 노후보장을 둘러싼 세대간 갈등 심화 생산가능인구 감소 및 노령 인구 증가에 따라 생산가능인구(15~64세) 100명이 부양해야 할 65세 이상의 인구수가 2011년 현재 15.5명에서 2025년 29.1명으로 2배 가까이 증가할 것으로 전망 이는 생산가능인구의 조세 및 사회보장비 부담 증가로 이어져, 부담의 적정성 및 형평성 등의 젊은 세대 불만을 가중시킬 가능성이 높음 또한, 향후 저성장으로 인한 파이의 분배와 재분배를 둘러싼 세대 간 경쟁 뿐만 아니라, 정치적 이해를 반영하려는 노인들과 부양의무를 지고 있는 생산연령층 간의 갈등으로까지 증폭될 것으로 전망 69

90 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 통계표명 : 노년부양비 단위:(100명당) 년도 노년 부양비 년도 노년 부양비 자료: 통계청 장래인구추계 [그림 4-18] 노년 부양비 전망 [참 고] 일본, 세대( 世 代 )간 격차 사회 이슈로 한국은 무상복지 등 빈부 격차 완화 문제가 사회적 초점이 됐지만, 일본은 세대 간 격차문제가 사회적 화두가 되고 있다. 차세대 지도자로 급부상한 하시모토 도루( 橋 下 徹 42)오사카 시장이 이끄는 일본의 지역정당 오사카유신회( 大 阪 維 新 会 )가 차기 선거를 겨냥, 젊은층에 유리한 사회복지 세제 개편안을 공약으로 제시해 논란이 되고 있다. 민주 자민당 등 기존 정당들은 투표에 적극적인 은퇴세대를 의식, 젊은 세대일수록 연금이 줄어 드는 등 노인들에게 일방적으로 유리한 정책을 펴고 있다는 비판을 받아왔다. 오사카 유신회 가 기존 정당과 정반대로 젊은 층에 유리한 정책을 공약함에 따라 차기 선거가 세대( 世 代 ) 간 전쟁터 가 될 가능성이 높아졌다. 70

91 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 오사카 유신회가 공약한 연금제도 개혁안은 평생 보험료를 내도 재산이 많은 노인에게는 연금을 지급하지 않는 대신 젊은 층은 소득이 없을 경우, 나이와 상관 없이 연금을 받도록 하는 제도이다. 오사카 유신회는 또 일정 정도 이상 재산을 가진 부유층에 대해 과세하는 자산세( 資 産 稅 ) 도입도 공약했다. 또 회사원에게 일방적으로 불리하다는 지적이 나오는 소득세 원천징수제도 의 폐지도 약속했다. 대신 모든 국민이 소득신고를 하도록 하고 소비한 돈을 모두 경비로 인정해줘 소비를 많이 할수록 세금을 줄여주겠다는 것이다. 이 제도 또한 육아 주택마련 등 소비가 많은 젊은 세대에 유리하다. 유신회는 이런 정책이 은퇴세대와 부유층의 소비를 유도, 디플레(지속적 물가하락) 탈출에도 도움이 될 것이라고 주장하고 있다. 일본의 전체 금융자산 중 60대 이상이 보유한 비율이 61%에 이른다. 일본 정부가 아무리 경기부양정책을 펴도 소비성향이 강한 젊은이들은 돈이 없고, 여력이 있는 은퇴 층은 소비를 하지 않아 디플레가 지속되고 있다는 주장이다. 미즈호증권은 보고서를 통해 65세 이상이 가진 순 금융자산 중 10% 정도만 지출해도 GDP가 7% 정도 상승할 수 있다 고 주장했다. 하시모토 시장은 저축에 대해 과세하면 소비가 늘 것이다. 죽기 전까지 재산을 모두 소비해야 한다 고 주장했다. 하시모토 시장은 젊은 층의 인기를 얻어 각종 여론조사에서 총리에 적합한 인물 1위로 꼽히고 있으며 오사카 유신회는 차기 선거에 전국적으로 400명 이상을 입후보시켜, 전국 정당화 한다는 계획이다. 소비세 인상도 세대 간 격차를 심화시킨다는 주장이 나온다. 일본 민주당 정부가 현재 5%인 소비세(부가가치세)를 2015년까지 10%로 인상하기로 결정한 데 대해 은퇴세대에게만 유리한 세금인상이라는 반발이 나오고 있다. 소비세 인상분의 대부분이 은퇴세대에게 혜택이 집중되는 연금 등 사회복지비로 사용될 예정이기 때문이다. 소비세 인상으로 인한 물가 상승이 소비 위축으로 이어져 경기가 악화 될 경우, 젊은이의 일자리가 감소하는 등 이중의 피해를 본다는 것. 이 때문에 소비세 인상 대신 부유한 은퇴세대를 겨냥한 세금을 도입하자는 주장이 쏟아지고 있다. 국세청장 출신인 오타케 겐이치로( 大 武 健 一 郎 )오쓰카( 大 塚 )홀딩스 부회장은 기존의 상속세를 대체하는 유산세( 遺 産 稅 ) 의 도입을 주창하고 있다. 상속은 세대 간 부( 富 )의 이전 이라는 순기능이 있지만, 일본은 고령화로 인해 그 기능이 없어졌다는 것. 대부분 90세가 넘어 사망하다 보니 자식 세대가 상속받는 시기가 60~70살 정도. 연금 등 각종 복지 혜택을 집중적으로 받는 은퇴세대가 상속까지 받아 세대 간 격차가 더 심화된다는 것. 각종 공제 혜택으로 부과대상자가 전체의 4%에 불과한 71

92 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 상속세를 폐지하는 대신에 유산에 대해 세율 10~20% 정도의 세금을 부과하자는 주장이다. 상속세는 물려받은 사람이 내지만 유산세는 사망자가 납부하는 형식을 취해, 일종의 젊은이를 위한 기부금으로 삼자는 취지이다. 시라카와 히로미치( 白 川 浩 道 )CS증권 수석이코노미스트는 모든 상품에 일률적으로 부과되는 소비세가 소득이 적은 젊은이들에게 불리한 만큼, 저축이 많은 은퇴세대를 겨냥한 저축세 도입을 주창하고 있다. 은행예금에 대해 1% 정도의 세금을 부과할 경우, 연간 8조 엔의 세수증가가 가능하다. 그는 과세 대상을 예금과 국채로 한정하면 여유자금이 주식 등으로 확산돼 경기회복에도 도움이 될 것이라고 주장한다. 은퇴 세대들의 반발에 대해 시라카와는 소비세가 인상돼 경기가 악화되면 손자들이 취직자리 찾기가 훨씬 어려워진다 면서 손자를 위해 은퇴세대들의 양보가 절실하다고 주장한다. 이 같은 공약과 주장에 대해 노년층을 중심으로 젊은이들도 노인이 된다, 힘없는 노인을 희생양으로 삼으려는 주장 이라는 등의 반발이 나오고 있다. 이런 주장이 정책화되는 것은 쉽지 않을 전망이다. 유권자 중 35세미만의 비율 (2009년 기준)이 10.6%인 반면, 65세 이상은 28%가 넘는데다 은퇴계층의 투표율이 높아 공약이 득표율로 이어질지는 미지수라는 분석도 나온다. 자료: 경총 경영계 3월호 나. 노인 계층간 갈등 심화 같은 노인계층 내에서도 빈곤화 및 양극화가 심화 될 것으로 전망됨 특히 현재의 노인세대는 대체로 빈곤한 것으로 나타났으나, 미래 노인세대(현재의 베이비붐 세대)는 양극화 심화 예상 년 노인 빈곤율은 45.1%로 OECD 선진국(평균 13.5%)로 1위 [그림 4-19] 주요 OECD 국가의 노인 빈곤율 자료: OECD, Pension at a Glance,

93 제4장 10대 미래 트렌드 및 고령화의 주요 이슈 [그림 4-20] 베이비붐 세대 계층 분류 자료: 한국보건사회연구원, 베이비 부머의 삶의 다양성에 관한 연구, 2011 다. 노인 소외문제 심화 평균수명의 연장으로 은퇴 후 시간이 늘어났으나, 만족스런 여가생활을 뒷받침할 사회적 여건 부족 현재 노인의 여가활동을 위해 노인정, 복지회관, 노인교실, 노인대학 등이 있기 는 하나, 고령인구의 증가 추세에 비해 양적으로 부족하며, 질적으로도 다양한 여가프로그램을 제공하지 못하고 있음 한편 핵가족화로 인해 노인을 부양해야 한다는 책임의식도 점차 낮아지고 있어, 사회와 가정에서 느끼는 노인들의 소외감은 여전히 지속될 것으로 전망 특히 자녀와 별거하는 노인 단독가구가 증가하고, 독거노인, 생계가 곤란한 저 소득 빈곤노인, 농어촌 지역의 노인의 경우와 같이 경제적ㆍ육체적으로 취약한 노인들이 여전히 존재함으로써 이들 노인들이 느끼는 소외현상은 심화 될 것으로 예상 라. 정보격차 심화 2011년 우리나라 60대의 인터넷 이용률은 약 22%로 나타나, 노인인구 10명 중 8명은 인터넷을 전혀 사용하지 않는 것으로 조사됨 [그림 4-21] 연령별 인터넷 이용률 자료: 2011년 인터넷 이용실태조사, 한국인터넷 진흥원,

94 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 산업화 시대의 눈부신 과학기술 발달이 빈부격차와 인간소외현상을 야기했던 것처럼 편리하고 윤택한 정보화 사회가 인구고령화에 따른 고령층과 젊은 세대간 정보격차의 심화 및 이로 인한 소외현상 야기 무선 네트워크로 모든 일상 업무를 처리할 수 있는 꿈같은 일들이 현실이 되고 있고, 스마트폰만 있으면 언제 어디서든 정보검색과 예약, TV시청, 카메라, 은행 업무, 음악감상 등 일상에 원하는 모든 일들이 가능한 사회로 진화 그러나 우리의 일상과 업무가 스마트화 가 진행 될수록 컴퓨터와 스마트폰 등 정보화기기를 다루는 데 서툰 고령층의 소외는 심화될 수밖에 없음 단지 스마트폰뿐만이 아니라, 정보격차에 따른 소외현상은 대중교통이나 여가 시설을 이용할 때도 발생할 수 있음 당장 시외버스나 기차를 예약하려해도 모든 과정이 인터넷과 신용카드 결제로 이뤄지기 때문에 컴퓨터를 모르는 어르신들은 직접 창구에 나가 어렵사리 표를 구해야 하고, 경로우대를 받아 영화예매를 하려해도 반드시 현장에서 창구직원에게 신분증을 보여줘야 하는 번거러움도 감수해야 하는 등 스마트 시대의 도래와 함께 정보화 사회와 점점 더 멀어져가는 고령층의 불편함이 부각되고 있음 세대간 정보격차는 단순히 소비생활에 있어 차이를 초래할 뿐만 아니라, 생산 활동에 있어 불평등한 참여를 가져오게 하고, 이로 인해 사회현상에 심각한 왜곡 현상을 야기할 가능성이 높음 정보화 사회가 더욱 고도화 될수록 상대적으로 정보기기 활용능력이 떨어지는 고령인구는 생활무능력자로 전락할 가능성이 높음 정보약자는 정보화의 진전에 따라 점점 더 소외되어지고 상대적 빈곤은 심화되며 이는 다시 더 큰 정보격차를 낳는 악순환으로 진행될 가능성이 높음 또한, 고령층에게 제공되는 각종 복지서비스 및 행정서비스 등이 인터넷으로 제공되는 정보화 사회에서 고령층의 정보화 능력의 부재로 인한 정보 소외 문제는 생존의 문제이자 일차적인 복지의 문제로 다가올 수 있음 74

95 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 고령화 사회 미래 이슈 대응을 위한 75개 미래유망기술 후보군에 대한 1차 미래 유망기술로서의 적절성 평가 및 2차 우선순위 평가, KISTEP 연구진 워크숍 결과 등을 토대로 10대 미래유망기술을 최종 확정 1차 미래유망기술로서의 적절성 평가를 통해 도출된 19개의 최종 후보기술에 대해 KISTEP 대내외 전문가 64명을 대상으로 우선순위 평가 수행 각 평가항목별 우선순위 평가결과와 종합 결과와 함께 기술의 파급력, 인구구조 고령화에 대한 이슈 대응성, 실현가능성에 대한 심층 논의를 위한 워크숍 진행 후보기술간 적용분야가 중복될 경우 해당 기술간 기술의 실현가능성 및 효과성에 대한 전문가의 추가 자문 실시 선정된 10대 미래유망기술은 기술의 구체성 및 세부내용을 검토하여 가급적 일반인들도 이해하기 쉽도록 기술명을 변경하여 제시 도출된 10대 미래유망기술을 통해 지향하는 미래 한국의 고령사회 모습을 스마트 에이징 으로 정의 스마트 에이징 이란 고령화가 진행됨에 따라 발생가능한 개인 및 사회의 부정적인 문제들에 대해 현명하게 대처함으로써 개인 및 사회의 지속가능한 성장을 가능케 함을 의미 또한, 신체의 건강을 의미하는 질병없는 노년에서 나아가 신체적 건강함을 기본 으로 정신적 활력과 활발한 사회성을 유지하는 상태를 의미 과학기술은 미래 한국사회의 스마트 에이징 을 선도할 수 있는 환경을 구축하는 데 중요한 자원이 될 수 있음 진료나 수술, 약물복용 등으로 치료하던 시스템에서 더불어 노인성 질환의 예방과 건강관리 중심으로 시스템으로 전환하고 발병시 맞춤 치료제를 제공해 고령인구의 건강한 노후 생활 지원 기술이 환경과 사물에 내재되어 사고를 방지해 주며 각종 사물들이 지능화됨으로써 고령인구의 편의와 안전을 증진시키고 나아가 독립적 또는 자율적 일상생활을 가능케하며 사회와의 관계를 지속할 수 있는 사회 노인의 개인 건강 및 삶의 질 문제 뿐만 아니라 고령화로 인한 생산인구 감소 및 사회복지재정 부족 등의 경제적 사회적 문제 해결에 기여하여 개인 및 국가의 경제적 안정을 지원 75

96 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 일상생활의 편리성 및 안전성 확보(독립적, 자율적 생활능력 확보)를 위한 미래 유망기술 기술은 고령화로 인한 체력저하와 지각 동작기능을 보완해주는 역할을 하고 신체적 장애가 있는 노인을 돌보는 등 돌봄 기능의 역할도 수행하게 될 것이다. 결국 노인들의 독립적이고 자율적인 일상생활을 가능케 해 삶의 질을 향상시킬 뿐만 아니라, 사회활동을 지속하게 하는 등 경제활동 참가율을 증대할 것으로 예상되어 다가올 고령화 시대의 잠재성장률 제고에 기여할 수 있을 것이다. 구체적으로 살펴보면 근력지원 로봇 수트 및 무인자율주행자동차는 고령인구의 생활공간 내에서의 이동능력을 증진시켜 자율적이고, 독립적인 생활을 가능케 하며, 대화형 자연어 처리기술과 생체신호인터페이스 기술은 고도화 되어가는 정보화 사회에 대한 적응력을 높여줄 뿐만 아니라, 스마트 헬스케어 서비스를 위한 기반기술로서도 활용이 가능하다. 또한, 라이프 케어 서비스 로봇은 고령인구의 재활치료, 간병, 청소, 가사지원 등에 활용 가능해 일상생활의 편리성 향상에 크게 기여 할 것으로 전망된다. 개인 및 국가의 경제적 안정 지원을 위한 미래유망기술 고령화에 따른 생산인구 감소에 따라 잠재성장률 저하가 예상되고 건강보험 등 사회복지재정의 불안을 야기할 것으로 예상된다. 이를 위한 과학기술적 대안은 우선 생산인구 감소에 대응하기 위해 여성 및 장애인 인력, 또는 체력적 능력은 부족하나 인지적 능력에 문제가 없는 고령인구를 경제활동인구로 끌어들이는데 있어 실감형 스마트워크가 큰 기여를 할 것으로 전망된다. 또한, 60세 이상 노인들의 의료비 지출이 전체의 58%를 차지할 정도로 높은 비중을 차지하고 있어 나노바이오 의료센서를 핵심기반으로 하는 스마트 헬스케어 서비스, 분자영상질병진단기술 등을 통해 이들의 건강을 미리 관리하여 질병을 예방하거나, 조기 진단을 통한 맞춤형 치료를 제공하는 것이 의료비 지출 감소 및 사회복지 재정악화 예방에 큰 기여를 할 것으로 예상된다. 뿐만 아니라, 근력지원 로봇수트를 통해 고령 근로자의 근력을 보조함으로써 생 산현장에서의 노동력을 향상 시킬 수 있어 고령 근로자의 생산현장에서의 근로 수명이 연장될 수 있다. 또한, 생체신호를 활용한 인터페이스를 통해 복잡하고 사용이 어려운 생산현장의 로봇 및 사무용 프로그램 등을 효율적으로 사용할 수 있어 고령자의 경제생활 연장에 기여할 수 있다. 76

97 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 노후의 건강 유지를 위한 미래유망기술 고령화에 따라 증가하는 치매 및 암 등의 질환에 적합한 치료기법, 진단기기의 개발과 함께 만성질환관리 및 예방을 위한 건강관리시스템 등이 필요할 것으로 전망된다. 특히 전체 노인인구 중 발병률이 10%에 달하는 치매치료를 위한 신경줄기세포 치료기술과 퇴행성 뇌질환, 암, 만성질환 등의 조기진단 또는 맞춤형 치료를 위한 초고속 유전체 해독기술과 분자영상 질병진단기술 등이 건강한 노후생활을 유지 하는데 기여할 것으로 전망된다. 또한, 고령 및 만성질환 환자들의 건강관리를 위한 스마트 헬스 케어 (Smart-health care)의 핵심기반인 나노바이오 의료센서도 그 중요성이 증대될 것으로 전망된다. [그림 5-1] 스마트 에이징 선도를 위한 10대 미래유망기술 77

98 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 1. 신경줄기세포 치료기술 가. 기술에 대한 정의 및 설명 신경줄기세포란 미분화된 상태로 계속 증식하는 자가재생산(Self-renewal) 능력을 보이며 한 개의 줄기세포로부터 신경원세포(neuron) 및 교세포(gila)로 분화하는 분화의 다능성(multipotency)을 갖는 세포를 의미함 지난 20여 년간의 연구를 통하여 한 번 손상되면 재생되지 않는 것으로 알려져 있던 인간을 포함한 포유류의 중추신경계에 일생동안 증식 및 분화하여 새로운 신경원 및 교세포를 생성하는 신경줄기세포가 존재함이 밝혀짐 신경줄기세포는 시험관 내에서 증식배양 가능하며 신경원 및 교세포로 분화 유도 할 수 있어 이를 이용한 신경계 발달 및 기능연구, 신경재생을 위한 치료가능성에 대한 관심이 증가하고 있는 추세 알츠하이머병과 같은 퇴행성 신경계질환에서 신경줄기세포의 치료적 유용성 손상 혹은 기능부전을 보이는 신경계에 신경줄기세포를 이식할 경우 신경축 (host neuraxis)에 통합되게 되며, 시간 공간적 신경발달 미세환경신호에 반응하여 세포구조적 기능적으로 적절한 신경세포로 분화됨으로써 기능부전을 보이거나 사멸한 신경세포를 대체하고 손상된 신경회로(neural circuitry)를 재건하여 신경 재생을 유도하게 됨 시험관 내 에서 미리 손상 혹은 기능부전을 보이는 신경세포로 분화유도 (신경원 전구세포 [neuronal progenitor], 희소돌기아교세포 전구세포 [oligodendrocyte progenitor], 성상세포 전구세포[astrocyte progenitor])한 후, 숙주 신경계에 이식 하여 손상된 신경세포를 효율적으로 대체 재생함 이식된 공여세포는 숙주 신경세포에 통합되어 신경접합 (synapse)을 형성하고 적절한 신경전달물질을 분비하여 국소 재신경지배 (reinnervation)를 형성함 중추신경계 이식 시 신경축에 걸쳐 광범위하게 이주하므로 국소성, 다소성 및 범발성 신경계 질환에 있어서도 손상 혹은 결함을 보이는 세포, 효소, 신경영양인자, 신경전달 물질, 수초(myelin), 세포외기질(extra-cellular matrix), 세포표면물질 등을 제공함 공여세포뿐만 아니라 숙주 신경세포의 생존, 이주, 분화, 재생 등에 영향을 미치는 다양한 신경영양인자 (NGF, BDNF, NT-3, NT-4/5, VEGF, bfgf, GDNF 등)들과 혈관생성촉진물질 등을 분비함 다양한 항염증물질 혹은 면역제어물질 (TNFα, TL1-A, TRAIL, CD95L, PGE2, NO, IL-1Ra, IL-4, IL-10, TGF-β, chemokines, chemokine receptors 등) 등을 분비함 78

99 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 신경줄기세포는 (비)바이러스성 vector에 의하여 생체 외에서 쉽게 유전자 형질 이입이 가능하고 비교적 간편하고 안전한 방법으로 뇌 및 척수로 이식되어 신 경계에 생착된 후, 외부에서 이입한 유전자산물을 직접적, 지속적, 그리고 조절 되는 양상으로 분비 가능함 생분해성 합성 고분자화합물(bio-degradable synthetic polymer matrix) 및 나노 입자 (nanoparticles)등을 이용하여 세포의 성장, 증식 및 분화가 촉진시키고, 본 세포를 조직공학적 나노공학적 방법으로 이용하여 신경조직의 재생을 유도할 수 있음 참고 : 대표적 퇴행성 신경계 질환 알츠하이머 알츠하이머병은 노인에게 흔히 관찰되는 진행성 퇴행성 뇌질환으로 치매를 유발하는 가장 중요한 원인질환 가운데 하나로 전체 노인성치매 환자의 약 절반 이상을 차지 함 (기타 원인으로 혈관성 치매가 30~40%, 대사성 치매가 10~20%) 알츠하이머병은 기억력 장애와 사고능력 저하는 중추신경계의 전뇌, 소뇌, 편도, 해마 및 대뇌피질 등의 뉴런과 시냅스의 손실로 인한 신경파괴에 기인하며, 신경조직학적으로 신경원섬유농축 (neurofibrillary tangle)과 축색반 (Aβ plaque)이 관찰됨 신경원섬유농축은 tau 단백질의 과인산화에 의해서 뇌신경섬유의 엉킴 현상을 일으킴으로 신경원세포가 정상 기능을 하지 못하고 세포사멸을 일으키며, 최근 연구에 따르면 apolipoprotein E (APOE4) 대립유전자를 가진 경우 알츠하이머병 발병 확률이 증가 하는데, 이는 Aβ plaque 형성과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려짐 축색반은 신경세포의 축색돌기 및 수상돌기들과 얽히고 다시 신경세포와 얽힘으로서 염증 매개물질이 분비되고 식세포 작용을 일으킴으로, 염증면역반응과 관련된 항염증 약물을 통한 치료 연구도 진행되었으나 효과가 기대에 미치지 못함 베타 아밀로이드 전구 단백질 (APP; amyloid β precursor protein)이 β-secretase와 r-secretase에 의한 특이적 절단에 의해서 Aβ1-40/42가 생성 응집하여 Aβ plaque가 형성되고 이를 통해 신경세포 사멸을 유도함으로, Aβ의 생성을 억제하려는 약물들이 현재 활발히 연구 중이나 아직 뚜렷한 성과를 보이고 못하고 있음 현재 알츠하이머병 환자에게 콜린성 신경세포의 퇴화와 관련 콜린에스테라제 저해제 (cholinesterase inhibitor)인 Donepezil, Rivastigmine, Galantamine와 NMDA receptor의 antagonist인 Memantine 등을 통한 약물치료를 임상적으로 사용하고 있으나, 병의 진행을 지연할 뿐 근본적인 치료라 할 수 없고 주로 질병 초기에만 효과를 보이는 한계점이 있음 79

100 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 나. 해당기술의 핵심요소 신경줄기세포의 신경세포로의 발달과정 규명 기술 신경계 형성 시 신경줄기세포에서 각종 다양한 전구세포 및 특이 신경세포로의 발달과정을 밝히고, 줄기/전구/분화세포에 대한 특이적 세포 표지인자를 발굴하는 기술 필요 줄기세포 대량 배양 증식 및 분화유도 기술 줄기세포의 증식, 성장, 분화기전에 관한 기초연구를 통하여 이식에 적절한 세포를 안전하게 대량 배양ㆍ 증식하고 적절한 신경세포로의 분화유도 기술을 확립해야 함. 치료적 유용성을 보이는 유전자 혹은 단백질을 안전하고 효율적으로 세포 내로 전달 하는 방법 또한 개발할 필요가 있음 신경세포로 분화 가능한 다양한 종류의 성체줄기세포, 배아줄기세포 및 유도전분화능 줄기세포의 분화 다능성 및 세포치료제로서의 기능성에 대하여 비교 평가 필요 신경줄기세포의 분자생물학적 기전 규명 이식된 신경줄기세포가 생체 내 생착, 이주, 분화, 숙주 신경계에 적절히 통합되는 분자생물학적 기전을 규명하고, 내인성 신경줄기 혹은 전구세포에 의한 신경계 재생기전도 밝혀야 함 줄기세포를 이용한 세포치료의 적절성 평가 난치성 신경계질환의 병태생리기전 규명을 통하여 질환치료에 줄기세포를 이용한 세포치료의 적절성을 평가하고, 어떤 기능의 세포를 이식 및 대체하여야 질환치료에 도움이 되는지를 확인할 필요가 있음 안전하고 효율적인 줄기세포 이식기술 필요 세포 치료효과가 뛰어나며 비침습적 이식술을 통한 환자의 고통감소 및 이식세포의 이주, 생착 및 분화유도 등의 외부 제어 조절을 통한 세포이식 부작용 발생을 최소화할 수 있는 세포이식술 개발 필요 환자의 중추신경계에 세포이식술 후 이식세포를 장기적으로 추적/진단할 수 있으며, 부작용 발생 등을 효과적으로 평가할 수 있는 임상적용 가능 고감도 추적/진단 기술 개발 필요 신경줄기세포 이식 안전성 평가 난치성 신경계질환의 병태생리에 따른 기능적 이식술을 개발한 후, 세포이식이 신경기능 재생에 미치는 영향, 그리고 장기간에 걸쳐 신경계 기능에 미치는 안전성의 평가 및 대처기술을 개발해야 함 80

101 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 난치성 퇴행성 신경계질환에서 줄기세포를 이용한 세포치료와 다른 다양한 다원 적인 치료법을 융합하여 적용하는 치료전략 필요 [그림 5-2] 알츠하이머병에 적용 가능한 다양한 신경줄기세포 이식술 모델 및 치료효과 다. 국내외 기술개발현황 및 기술수준 국내외적으로 성체 신경줄기세포 혹은 전분화능 줄기세포 유래 신경줄기세포를 다양한 퇴행성 신경계질환 동물모델 * 에 이식하여 실험한 결과 손상된 신경세포 대체 재생, 항염증 면역반응 조절, 신경영양인자 제공 및 신경 가소성 촉진 등의 기전을 통한 치료적 유용성을 있음이 발표되었음 * 다양한 신경계질환 동물모델 : 파킨슨병, 알츠하이머병, 헌팅톤병, 근위축성 측삭 경화증, 척수손상, 허혈성/출혈성 뇌졸중, 다발성 경화증, 탈수초/이상수초화 질환, 간질, 척수 소뇌성 실조증 등) 국내 기술개발 동향 및 수준 인체 이식에 필요한 충분한 세포 수를 확보할 수 있으며, 줄기세포에 외부유전자 도입으로 줄기세포 이용 세포 유전자치료도 가능한 수준임 - 인간 태아 유래 신경줄기세포를 대량 배양하여 1년 이상 장기배양 가능 - 형질전환 없이 유전적으로 동질의 미분화된 신경줄기세포 증식ㆍ성장 가능 - 배양된 신경줄기세포는 임상적용시 안전성ㆍ유효성 판별의 표준화가 쉬우며, 높은 세포 생존율을 보이고 말초 신경세포로 분화할 수 있고, 동결보관 후 필요 시 해동ㆍ증식사용이 가능함 최근 인간 신경줄기세포를 식약청 허가 하에 중증 저산소성 허혈성 뇌 손상 영아와 외상성 경추 손상으로 사지마비를 보이는 척수손상 성인 환자를 대상으로 뇌 및 척수에 이식하는 연구자 임상시험을 시행하였는데, 줄기세포 이식에 따른 특별한 부작용을 관찰할 수 없었고 일부 환자에서 신경기능의 호전을 관찰할 수 있었음 81

102 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 - 급성 퇴행성 신경계질환 소아 및 어른 환자에서 인간 신경줄기세포를 이식 하는 세포치료법은 안전하고 적용 가능하며, 어느 정도의 신경기능 개선효과를 기대할 수 있음이 발표됨 - 인간 신경줄기세포를 알츠하이머병 모델동물의 뇌에 이식한 결과 신경보호, 신경접합증가, 신경 가소성 향상, 항염증작용, Aβ의 생성의 억제 작용을 관찰 할 수 있어 향후 임상시험을 통한 안전성 및 유효성 평가가 기대되고 있음 국외 기술개발 동향 및 수준 미국은 Decade of the Brain, 일본은 "Century of the Brain 을 선포하였고, 서방 7개국에서는 Human Frontier Science Program 을 시작하는 등 신경계 연구에 막대한 예산을 들여 투자에 박차를 가하고 있음 - 신경계질환의 예방 및 치료에 관한 획기적인 진전이 향후 10~15년 이내에 이루어 질 것으로 예상되고 있음 미국 및 유럽의 생명공학회사 (Stem Cell Inc., Neuralstem Inc., NeuroGeneration Inc., ReNeuron Ltd.)를 중심으로 인간 태아 뇌 및 척수 유래 신경줄기세포/성인 뇌유래 신경줄기세포를 선천성 대사성 퇴행성 신경계질환 (Batten's disease, Pelizaeus-Merzbacher disease), 척수손상, 파킨슨병, 허혈성 뇌졸중, 헌팅톤병 등의 퇴행성 신경계질환 환자의 중추신경계에 이식하는 임상시험이 진행 중에 있으며, 향후 알츠하이머병 및 노인성 황반변성에서도 임상연구가 계획되고 있음 [그림 5-3] 현재 진행중인 줄기세포 매개 임상적용 치료법 연구 중 신경줄기세포가 차지하는 비율과 줄기세포를 이용한 임상적 치료법 연구의 세계적 추이 82

103 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 라. 해당기술이 활용되는 미래의 모습 및 파급효과 1 고령화 사회 대응 관련 우리나라는 2000년에 65세 이상 노인 인구가 7%인 고령사회가 되었고, 2022년에는 65세 이상 노인 인구가 14% 이상인 고령사회가 될 것으로 예상하고 있어 향후 알츠하이머병 환자들이 급증하리라 예상됨 알츠하이머병은 발병률과 유병률은 나이에 따라 증가하여 60세 이후에 매 5년마다 두 배씩 증가함. 60~64세의 알츠하이머병의 유병률은 약 1%이고, 65~69세는 2%, 70~74세는 4%, 75~79세는 8%, 80~84세는 16%, 85세 이상은 약 35-40%에 달하며, 대략 65세 이상 노인의 10%가 알츠하이머병을 앓고 있음. 발병률은 75~79세 사 이에 2.3%이고 80~84세 사이는 4.6%, 85~89세에서는 8.5%에 달함 실제 2007년 우리나라의 치매 노인은 전체 노인 481만 명중 8.3%에 해당하는 39만 9000명으로, 2000년 28만 2000명에서 7년 새 11만 7000명 (41.4%)이 늘었음 국내 치매환자 비율은 일본 (3.8%), 영국 (2.2%), 미국 (1.6%), 스페인 (1.0%) 등과 비교하였을 때 최고 수준인데, 고령화 속도가 그 어느 나라보다 빠른 탓에 앞으로도 증가세가 가파를 것으로 보여, 2010년 46만 1000명 (전체 노인의 8.6%), 2015년 58만 명 (9.0%)으로 늘어 날 것으로 보임 현대사회가 고령화되어가면서 뇌졸중, 뇌척수손상, 파킨슨병, 알츠하이머병 등의 퇴행성 뇌질환이 사회적으로 심각한 문제로 대두되고 있음. 따라서 정책적 측면에서는 국민의 복지증진과 의료산업의 국내활성화를 위하여 뇌질환의 새로운 세포치료법 개발은 물론, 정부 차원에서 줄기세포 치료제의 약리적 평가 기준을 제시하여 그 안전한 연구개발의 지표가 되도록 해야 할 것임 2 그 외 경제사회적 파급효과 21세기에는 치매와 관련된 의약학 산업이 수천억 달러 규모의 시장으로 형성 할 것으로 예측되고, 우리나라의 경우 뇌질환을 비롯한 신경계질환 관련된 경제적 손실이 연간 약 100조원정도로 추산됨 지난해 우리나라에서 치매환자 직접 진료비는 3268억 원이나, 간접비용을 포함 할 경우 연간 3조 4000억~7조 3000억 원에 이를 것으로 추정되는 등 치매로 인한 경제적 손실은 막대함 미국의 경우 이미 520만 명의 알츠하이머병 환자가 있으며, 65세 이하의 환자도 50만 명이나 되고, 특히 베이비부머 세대에서 향후 18%에서 알츠하이머병이 발생할 가능성이 있어 향후 약 140만 명이 알츠하이머병에 걸릴 것으로 예상됨 83

104 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 미국에서는 국민의료보험의 50% 이상이 노인성 질환에 소요되므로 퇴행성 뇌질환의 세포치료제 개발에는 정책적 배려가 필요함 미국 환자의 70%는 가정에서 가족이 돌보고 있는데, 지난 한 해 동안 알츠하이머병에 걸린 가족이나 친지를 간호한 사람은 약 1000만 명, 시간으로 따지면 총 84억 시간, 금액으로 환산하면 890억 달러에 해당함 - 최근 알츠하이머병의 증상 개선ㆍ진행을 늦추는 약물들이 일부 개발되어 사용되고 있으나 근본적인 치료는 되지 못함. 향후 고령 인구의 증가로 본 질환의 직 접적 치료 및 간호에 소요되는 보건 의학적 경비는 막대할 것으로 예상됨 난치성 신경계질환에 있어서 인체 중추신경계 유래 신경줄기세포, 배아줄기 세포 및 유도전분화능 줄기세포 유래 신경줄기세포, 다양한 성체줄기세포 (골수, 제대혈, 지방조직 유래 중간엽줄기세포) 유래 신경전구세포 등을 이용한 세포 치료술의 개발은 과학기술적, 보건 의학적 및 사회경제적 파급효과가 막대함 난치병질환에서 줄기세포를 이용한 새로운 세포치료술 개발은 단순히 국내 의료시장에만 국한되어 적용되지 않고 전 세계적 의료시장으로의 접근이 용이 하기 때문에 이로부터 파생될 수 있는 경제 산업적 부가가치의 규모는 상상을 초월함 최근 보고된 Science (2008)의 한 논문에 따르면 세포치료기술의 부가가치는 연간 3,000억 달러에 이를 것으로 예상되며, 세포치료에 따른 고부가가치 외에도 이와 관련된 다양한 유관산업으로부터 파생될 경제 산업적 가치는 무한할 것으로 예측됨 줄기세포를 이용한 세포치료제 산업은 연평균시장성장율(CAGR)이 18.5%에 이르는 고성장 산업이며, 2015년에는 963억 달러규모의 전 세계 세포치료 관련 시장 중 줄기세포를 이용한 세포치료제 산업이 109억 달러의 시장을 점유할 것으로 예측됨 (Jain PharmaBiotech Report, '05) 미국은 5억 5,000만 달러의 연방 지원금 외에도 10년간 30억 달러를 지원하는 캘리포니아 주의 Proposition71'의 통과 ( 04년) 등의 주 단위 민간 투자가 활발하며, 최근 연방정부도 규제를 풀고 배아줄기세포에 대한 연구 투자를 허용해 세계적으로 가장 활발한 줄기세포 연구를 진행하고 있음 줄기세포를 이용한 세포 치료제는 첨단의 생명공학기술을 이용하여 인류의 난치성 질환을 치료하는 새로운 형태의 치료법으로 환자에게 직접 세포를 주입하여 손상된 세포의 기능이나 조직을 회복시키므로 기존의 수술요법이나 약물요법의 한계를 극복하는 미래의 의학으로 첨단 미래 바이오산업의 결정체임 줄기세포를 이용한 생명 산업은 국가 경쟁력을 선도하는 고부가가치의 최첨단 산업이며, 관련분야의 파급 효과가 높고, 높은 성장성과 뚜렷한 고용 유발 효과를 보일 미래 산업으로 세계 각국의 국가 연구개발 청사진에서 미래 유망분야로 선정 되고 있음 84

105 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 2. 초고속 유전체 해독 기술 가. 기술에 대한 정의 및 설명 유전체(일명 게놈; genome)는 한 개체의 유전자의 총 염기서열이며, 한 생물종의 거의 완전한 유전 정보의 총합으로, 유전체 정보는 대부분의 경우 DNA에 저장 되어 있으며 일부 바이러스에는 RNA에 저장되어 있으며, 이러한 DNA와 RNA를 총칭하여 유전체라고 함 2007년에 들어오면서 유전체 해독방식이 기존의 생거방식 서열결정기술의 단점을 보완한 차세대 염기서열결정기술(Next Generation Sequencing, NGS)이라는 새로운 개념의 염기서열 결정 기술이 소개되면서 NGS 기술이 급성장하였으며, 현재는 NGS 기술로 생산되는 서열의 양이 몇 십년동안 생산되는 서열의 양을 능가할 정도가 되었으며, 그 양은 기하급수적으로 증가 하고 있음 NGS 기술을 이용한 대표적인 기기는 처음 출시된 Roche사의 GS 454-FLX System이 있으며, 이후로 2007년 초에 시장에 나온 Illumina의 Genome Analyzer, 그리고 2007년 말에 시장에 소개된 AB system의 SOLiD system, 이렇게 세 가지 대표적인 NGS 기기들이며, 이들 기기들은 세계 각지에 보급되어서 유전체 및 전사체학 등의 모든 분야에서 널리 쓰이고 있음 현재는, Ion proton sequencer, PacBio RS, Oxford Nanopore 같은 3세대 시퀸서들이 소개가 되면서 새로운 방식의 차세대 염기 결정기술들을 이용한 시퀸싱이 시작 되면서 비용과 효율적인 측면에서 상당히 발전되었음 [그림 5-4] 차세대 서열결정 (NGS) 최신 기기들 NGS 기술을 이용하여 현재(2012년)는 1인의 전장 유전체의 염기서열을 결정하는데 수천만원 정도의 비용과 2주 정도의 시간이 필요하며, 이는 초기 인간 게놈 서열을 밝히기 위해서 필요한 14년의 시간과 약 3조원의 비용에 비해서 상상도 할 수 없을 정도로 획기적으로 절감하게 되었으며, 앞으로도 염기서열 결정 비용 및 시간은 지속적으로 낮아지고 있고, 수년 내에 유전체 전체를 읽는 비용이 수백만원 정도로 낮아질 것이라는 예상하고 있음 85

106 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 [그림 5-5] 유전체 정보의 활용분야 그에 따라서 NGS 기술의 발달에 따라서 각 개인의 유전체를 알아내는 것이 가능하게 되었으며, 개인 간의 유전체 정보의 차이를 밝히는 것이 가능하게되어서, 개인유전체 및 맞춤의료가 실현되는 시대가 되었음 나. 해당기술의 핵심요소 차세대 유전체 기술은 크게 유전체 정보 결정기술, 유전체 정보 해독기술로 구분할 수 있으며, 유전체 정보 해독기술은 대용량 유전체 정보 처리와 시스템 생물학적인 2개의 핵심기술로 나눌 수 있음 유전체 정보 결정기술 유전체 정보 해독기술은 대부분 시퀸싱 기기를 생산하는 Roche, Illumina, Applied Bioscience 등과 같은 회사에서 지속적으로 연구 및 향상 시키고 있으며 이러한 기술을 이용하여 다양한 NGS 기기들을 생산하고 있음 유전체 정보 결정기술 발달은 생산되는 핵산 단편의 길이가 길어지고, 생산 비용이 감소하는 방향 진행되고 있으며, 최근 3세대 시퀀싱 기기들이 보급되기 시작하면서 한 번에 생산되는 양도 증가하고 있음 그와 동시에 각 실험실 및 병원에서 직접 시퀸싱을 할 수 있는 MiSeq, Ion Proton sequencer 같은 값싸고 효율적인 소규모의 NGS 기기들도 보급 되고 있어서 비교적 저렴한 비용으로 유전체 정보를 생산할 수 있는 환경이 구축되고 있음 86

107 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 유전체 정보 해독기술 NGS 기술을 이용하여 다양한 종류의 유전체 정보들을 생산하고 이를 해독할 수 있는 생물정보 기법들이 개발되고 있으며, 대상이 되는 유전체 별로 다음과 같이 나눌 수 있음 - 엑솜(Exome) 분석: 엑솜은 전체 유전체의 1% (30Mb)에 해당하며, 생물학적 기능에 있어 매우 중요하며, 엑솜 시퀀싱은 모든 엑솜 지역을 타겟으로 하는 혁신적인 기술로 전장 유전체 시퀀싱에 비해 매우 경제적으로 현재 단계에서 비용대비 효과가 가장 크며, 암 및 생활성 습관 질환 관련 변이 유전자 발굴에 효과적으로 적용할 수 있음 - 전사체(RNA-Seq) 분석: 전사체란 특정한 조건 하에 있는 세포 및 조직에서 발현되는 mrna, 비단백질 코딩 RNA들을 모두 포함한 전사체의 총체를 말하며, 생체 내에 존재하는 유전자들의 발현에 의해서 생성되는 RNA들을 조사하여 어떤 유전자가 얼마만큼 발현되는지 알아보는 방법으로 기존에는 마이크로 어레이를 이용하여 측정을 하였지만, 전사체 서열방법(RNA-Seq)을 이용하여 기존 마이크로어레이 방법에서 측정할 수 없었던 저발현, 고발현 유전자들을 정확하게 정량화하고 이를 기반으로 각 조직(tissue)별, 환자별로 유전자의 발현의 차이를 알 수 있으며, 다양한 변형결합 유전자들(fusion gene)을 확인 할 수 있어서 암유전체 연구에 많이 사용되고 있음. - 스몰 RNA(small RNA) 분석: RNA에서 단백질로 발현되지 않으면서 발현을 조절하는 RNA들을 총칭해서 small RNA라고 하며, 이러한 스몰 RNA들의 타켓이 되는 mrna들과의 관계를 조사하여 스몰 RNA들의 조절기작을 하는 알 수 있음 - 후성유전체(epigenome) 분석: 후성유전체는 DNA 상에서 염기(A,C,G,T)에 메틸 레이션(methylation) 정보와 DNA를 둘러싸고 있는 뉴클레오좀의 위치와 히스톤 변형에 관한 정보로써 유전자 전사 조절에 중요한 역할을 하며, MeDIP-Seq, Bisulfite-Seq 등이 있음 유전체 정보 시스템 생물학적 해독기술 현재의 유전체 정보 분석은 엑솜, RNA-Seq, small RNA-Seq, 및 후성유전체 정보들을 종합적으로 분석하여 상호간의 관계를 이용하여 통합적으로 분석하는 멀티오믹스 (multi-omics) 분석기술을 이용하며, 기존에 하나의 플랫폼에서 설명이 불가능한 분석이 멀티오믹스 기술을 이용하여 설명이 가능하게 되었음 유전체의 시스템생물학 해독기술은 유전체 정보 해독에서 생산된 다양한 정보 로부터 단백질 상호작용, 신호전달 pathway, 대사회로, 전사조절 네트워크 등의 생체조절 네트워크는 생명현상을 연구하는 기술로서 최근에 각광 받고 있으며, 또한 유전자-질병-신약의 삼각관계를 구축하여 생명과학 연구의 결과를 신약개발 및 의료 서비스의 산업 분야로 응용하기 위하여 필요한 핵심 기술로서, 오랜 기간 동안 많은 연구의 대상이 되어 왔으며, 최근 오믹스 연구의 발전으로 새로운 관계가 대규모로 밝혀지고 있음 87

108 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 [그림 5-6] 차세대 유전체 결정기술을 이용한 정보생산에서 응용 흐름도 다. 국내외 기술개발현황 및 기술수준 유전자 분석 기술 시장의 급격한 확대 세계미래회의(WFS)는 2025년경에 유전자기술이 20세기 미국 소련 우주전쟁처럼 발전하고, 유전자 치료와 바이오의학 분야가 수십조 달러의 산업으로 성장할 것으로 전망(2010~2025 미래예측 트렌드, 10.1) - 맞춤의료, 농생명, 정보 산업화 수요증가 및 기술개발에 힘입어 맞춤의료시장은 향후 연간 11% 이상의 높은 성장성을 보일 것으로 전망하며, 유전자 검사 등에 의한 소요비용을 감안하더라도 추가적인 효과가 더 클 것으로 보임 (정보분석) 대형 IT 기업이 클라우드 기반의 대용량 유전체 인프라 사업에 진출 중이며, 그 중 일부 업체는 개인 유전체 분석 서비스를 사업화함 개인유전체 및 맞춤의료 수요의 급격한 확대 (시퀀싱 비용) 05년 차세대 시퀀서(NGSO)가 개발된 이후 개인 게놈 분석이 현실적 으로 가능해졌으며, 현재 3세대 시퀸서가 개발 보급되고 있음. 그에 따라서 개인 유전체 시퀸싱 비용이 100달러 시대로 접어들고 있음 88

109 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 - 미국의 맞춤의료시장은 2009년 2,300억달러 규모에서 2015년 4,500억달러, 2020년 7,600억달러 규모로 성장할 것으로 예상되며, 특히, 차세대 유전체정보 생산 서비스 시장은 2003년 30만 달러규모에 불과하였으나, 2012년에는 3천 9백만 달러 규모로 성장할 전망(연평균 46.1% 증가) - TCGA(The Cancer Genome Atlas)를 비롯한 대규모 암 및 질병 유전체에 대한 대규모 대형 연구 프로젝트를 수행을 통하여 맞춤의료 시대를 앞당기고 있으며, 차세대 시퀀싱(NGS) 실험을 이용한 개인유전체 및 맞춤의료 서비스를 제공하는 회사가 확대되고 있음 (예, 23andMe: 2006.년 세계최초로 SNP 유전현분석 서비스제공) (맞춤의료) 맞춤진단 의약품 의료서비스 등을 모두 포괄하는 맞춤의료시장은 09년 2,300억불에서 20년 7,600억불까지 성장 예상하고 있음 (ex. Prince water house Coopers (2009), the new Science of personalized medicine) 국내에서는 NGS 기술을 이용한 다양한 유전체 정보가 쏟아지고 있으며 그에 따라서 유전체 정보분석에 대한 요구가 급격히 증가 최근 국내에서는 유전체 서열을 NGS 기반으로 생산하고 이러한 데이터를 해당 기관에서 분석 중이며, 대학 및 출연연을 중심으로 미생물 서열을 이용한 메타 게놈 연구를 수행하고 있음 유전체 정보분석을 위한 전산 알고리즘 개발, 비용이 많이 드는 통합적 오믹스 데이터베이스 구축 및 분석 소프트웨어 개발 등 분석 기술면에서도 선진국의 기술력에 비해 약세임 라. 해당기술이 활용되는 미래의 모습 및 파급효과 1 고령화 사회 대응 관련 인구가 고령화되면서 암과 같은 질병이 중요한 사회적인 문제로 대두되고 있으며, 미국의 경우 매일 1500명의 미국인이 암으로 사망하고 있는데 이는 1분 당 1명꼴에 해당하는 것으로, 이러한 추세는 고령화 사회가 되면서 더 심각해질 것으로 예측됨 암과 같은 질병으로 인한 고통을 경감시키고 삶의 질이 높은 노령화 시대를 맞이하기 위해서는 신체적인 질병에서 해방되는 것이 중요하며 이를 현실화 시키기 위해서는 암 및 질병의 원인을 밝히고 각 개인이 어떤 질병에 취약한지에 대한 정보와 개인에 적합한 약이 어떤 것인지에 대한 정보를 미리 예측하고 예방하기 위한 개인 유전체 연구가 중요함 89

110 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 최근 동일질병 환자에서 경험에 근거한 동일한 치료(one drug fits all)를 하는 방식에서, 질병을 예측ㆍ예방하거나 발병 이후 개인별 특성 및 차이에 따라 치료 하는 맞춤의학 으로 전환 중에 있음 특히 의사 중심의 치료에서 환자 중심의 치료로 현대의학의 한계를 극복하기 위한 새로운 의학으로서 P4 Medicine (4P의학; predictive, preventive, personalized, participatory)으로의 전환이 요구되어지고 있으며, 이러한 새로운 치료 방향으로 인간 유전체 (genomics) 및 단백 질체 (proteomics) 등의 연구를 통하여 밝혀진 바이오정보를 바탕으로 한 개인별 맞춤의학이 중심을 이루고 있음 맞춤의학용 개인 유전체 분석은 개인의 질병발생 위험을 예측하고 바이오마커 분석을 통해 질환감수성, 약물반응 예측, 유전성 질환에 대한 예측을 제공하는 비즈니스 라면서 "2010년 발표된 Business Insight에 따르면 2009년 3억6000만 달러 수준인 개인 유전체분석 시장은 연 평균 16.0%씩 성장하며 2015년에는 8억 7000만달러에 이르게 될 것으로 예상된다 함 국내에서는 NGS 기술을 이용하여 다양한 질병 및 암의 원인 규명을 위한 연구가 소 규모 실험실 단위로 진행 중이며, 일부 결과가 나오기 도하지만, NGS 기술을 이용하여 대규모 연구가 없는 실정이며, 이에 따라서 국가차원의 암 및 다양한 질병의 원인 규명을 위한 유전체 연구에 대한 지원이 시급히 요구됨 2 그 외 경제사회적 파급효과 해외 개인유전체 동향 전 세계적으로 약 2,500명의 유전체를 해독하고, 이를 이용하여 의학적으로 유의미한 유전적인 변이를 찾는 프로젝트(1,000 Genome project)가 진행 중에 있으며, The Cancer Genome Atlas (TCGA): 유전체 분석 기술을 활용하여 암에 대한 분자유전학적 이해를 추구하는 대 규모 연구 프로젝트도 진행 중에 있음(20종 암 대상, 향후 5년간 3000억원 투입 예정 (미국 NCI 중심 ; 현재 2단계)) NGS 기반의 유전체 정보를 이용한 유전체 의약, 맞춤의학, 분자 진단 관련 시장이 지속적으로 성장할 것으로 예측됨 NGS를 이용한 개인 유전체 시대의 도래에 따라 유전체 정보 기반의 분자 진단, 맞춤형 신약 및 치료법 개발 가속화되면서 NGS 기술은 최근 Nature, Science 등에서 향후 20년간 생명과학, 의약 산업에서 획기적인 발전을 주도할 핵심 기술로 전망 90

111 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 [그림 5-7] 개인유전체 포함 유전체 관련 시장의 증가 전망 자료 : "유전자 염기서열 분석 산업 동향 - $1,000 지놈 분석 시대로의 전진", 조병성, 김상우, 한국기술투자(주), 2009 암 등 난치성 질환의 맞춤치료법 효과예측 및 조기평가 방법의 개발로 생존기간 증가 및 삶의 질 향상과 치료비용 경감이 예상 된며, 극미량의 생체시료를 이용한 진단ㆍ치료가 가능해 질병의 조기진단으로 완치율을 증가시켜 질환이환에 따른 사회적 부담을 경감할 수 있으며, 나아가 암 줄기세포 추적 등 예방적 진단/ 치료를 가능하게 하여 인류의 삶의 질을 향상시킴 일반적으로 약물 치료를 받는 환자의 50% 정도만이 효과를 본다고 알려져 있으며 2008년 미국의 전체 처방약 시장의 50%를 차지하는 3000억 달러 규모의 약물이 환자에게 도움을 주지 못하고 있으며 그 절반은 개인의 유전자 차이에 기인한 것으로 보고된다. 따라서 개인 맞춤형 치료는 환자의 약물 반응을 미리 예측하는 것이 가능하여 치료 효과를 극대화 할 수 있으며, 부작용에 따르는 의료사고를 미연에 방지할 수 있어 의료비 절감에 혁신적인 기여를 할 것으로 예상이 됨 91

112 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 3. 대화형 자연어 처리 기술 가. 기술에 대한 정의 및 설명 대화형 인터페이스 기술은 사용자가 자연스러운 대화를 통하여 컴퓨터나 로봇과 같은 기계를 사용할 수 있도록 하는 기술이다. 이러한 대화형 인터페이스 기술은 크게 대화형 음성 처리 기술과 대화형 자연어 처리 기술로 이루어짐 대화형 음성 처리 기술은 사람이 말을 할 때 발생하는 음성파형을 문자로 변환하는 음성인식 기술과 응답 문장을 소리로 변환하는 음성합성 기술로 이루어짐 대화형 자연어 처리 기술은 사람이 일상생활에서 사용하는 매우 다양한 표현의 일상 언어를 이해하는 언어이해 기술, 대화를 유도하게 하는 대화 모델링 기술 및 시스템 의 응답/작업을 결정하는 응답/작업 추론 기술, 그리고 응답하고자 하는 내용을 일상적 인 대화 언어로 변환하는 문장 생성 기술로 이루어짐 대화형 자연어 처리 기술의 대표적인 응용사례는 음성인식 및 음성합성 기술과 접목하여 스마트 기기의 사용자 인터페이스를 지능화하는 것임 [그림 5-8]과 같이 사용자가 오늘 저녁 맘마미아 예약해줘 라고 말을 할 때 발생 하는 음성파형이 음성인식기술에 의해 자연어 문장으로 변환이 됨 언어이해 기술에서는 입력된 문장을 분석하여 오늘 저녁에 맘마미아 를 예약하고 싶어 한다는 사실을 이해하게 됨 대화 모델링 기술로 구성이 된 대화관리에서는 맘마미아 예약을 수행하기 위해서 지식 기반을 추론해본 결과 맘마미아 의 의미 중 예약이 가능한 것에 뮤지컬, 영화, 식당 세 가지가 있다는 것을 파악하고, 이러한 중의성을 해소하기 위해서는 사용자에게 물어 보는 대화를 시도해야 한다고 결정하고 생성을 위한 정보를 문장생성기에 전송 [그림 5-8] 대화형 자연어 처리 기술의 구성 및 응용 사례 92

113 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 대화형 자연어 문장을 생성하는 문장 생성 모듈에서는 대화 관리 모듈의 결과를 자연어 문장으로 생성하여 화면에 출력하거나, 음성합성기에 보내어 소리로 발화함 대화형 자연어 처리기술은 언어학, 심리학 등과 같은 인문학과 컴퓨터 기반 언어처리, 대화 모델링, 지식 추론 및 응답 생성 등의 공학기술의 융합이 기반이 되어 스마트 기기의 편리한 인터페이스, 지능형 로봇 인터페이스, 대화를 통해 원하는 정보를 정확히 찾을 수 있는 대화형 의미기반 정보 검색과 질의응답, 대화형 채팅과 NPC(non-playing character)들과 현실감 나는 대화를 할 수 있는 RPG (role playing game)등 다양한 활용분야에 적용 가능 [그림 5-9] 대화형 자연어 처리 기술의 활용분야 나. 해당기술의 핵심요소 대화형 자연어 처리 기술은 크게 사람이 사용하고 있는 일상 대화체 언어를 분석하고 이해하는 대화체 언어 이해 기술, 입력된 발화에 대하여 적절한 응답과 시스템 작업을 결정하는 대화 모델링 기술 및 응답/작업 추론 기술, 그리고 응답 내용을 대화체 문장으로 생성해 주는 문장 생성 기술로 구성 대화체 언어 이해 기술 대화체 언어 이해기술은 사람이 사용하고 있는 대화문장의 의미를 분석하는 기술과 그 문장에 내포되어 있는 사용자의 의도를 분석하는 기술로 분류가능 대화 문장으로부터 그 문장의 의미 정보와 대화 기능 정보인 화행(Speech Act) 정보를 추출하는 기술로써, 보통 문법이나 다양한 의미 규칙과 같은 규칙기반 알고리즘과 다양한 지도 학습(Supervised Learning) 방식의 통계적 자동학습 알고리즘을 주로 사용함 93

114 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 자동 입력된 대화체 문장은 가장 먼저 형태소 분석을 통하여 문장의 기본적인 형태소 단위로 분리/분석하고 품사정보를 결정함 이때 음성 후처리 과정을 거치면서 입력 문장의 오인식된 부분을 보정/보완하게 되는데, 다양한 서비스 영역들 중에서 지금 입력된 발화가 어떤 영역에 관련되는 지 판단하는 영역 분류기는 분석과정에서 필요한 영역 정보들을 효과적으로 선 택할 수 있도록 함 최종적으로 개체명/화행 분석 모듈은 입력 문장에 포함된 중요한 의미적 개체 (named entity)들과 대화의 기능정보인 화행을 분석하고, 해당 개체명/화행 정보 는 입력 발화에 내포된 사용자의 의도를 파악하기 위해 매우 중요한 정보로 대 화 모델링 및 응답/작업 추론 기술에서 사용됨 대화 모델링 및 응답/작업 추론 기술 대화 모델링 기술은 사람과 유사한 일상 대화가 되도록 대화 모델을 구축 하는 기술이며 대화 관리 모듈에 활용됨 대화 관리 모듈에서는 입력 발화로부터 알아낸 사용자의 의도로부터 사용자의 목적을 추론하고, 해당 목적을 달성하기 위해 수행해야 할 작업들을 결정하고, 사용자와 대화를 통해 작업 수행에 필요한 추가 정보들을 수집함 - 대화의 흐름을 관리를 위해 여러 가지 모델들이 제안되었으며, 기본적으로 다양한 상태 기반(State-based) 대화 모델이 많이 사용됨 - 이 모델에서는 하나의 대화 과정을 서로 구분 가능한 상태(State)들의 연속 으로 기술함으로써 강건하게 대화의 흐름을 파악할 수 있는 장점이 있음 - 대화의 진행은 상태들의 전이를 통해 이루어지며 전이는 행위(action)를 통해 구체화 됨 - 행위 선택은 대화의 효율적이고 자연스러운 진행을 위해 매우 중요하며 이것을 위해 규칙 기반과 통계 기반 모델을 하이브리드 형태로 혹은 선택적으로 사용함 또한 대화 모델은 대화의 문맥과 전략을 통해 보다 정교하게 대화의 흐름을 제어 하고, 대화 지식은 해당 서비스 영역에 필요한 정보들과 대화 전략을 구성하기 위한 지식들을 포함하고 있으며 서비스 영역마다 대화 지식들은 미리 정의되어야 함 파악된 사용자의 의도에 대하여 적합한 시스템 대응 전략을 만들기 위해서는 응답 /작업 추론 기술이 필요 - 이 추론 기술은 현재 진행 중인 대화의 영역에 대한 지식기반에 대하여 추론하여 시스템이 수행해야할 작업(system action)과 응답해야할 내용(communicative action)을 결정 - 이러한 지식기반과 추론 기술은 인공지능의 가장 핵심적인 기술로써 모든 영역에 공통적으로 적용되는 기술개발은 현재 매우 어려운 것으로 알려져 있지만, 94

115 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 제한된 영역에서 제한된 형태의 대화인터페이스를 위한 수준으로 특화시켜서 상용화까지 가능할 것으로 전망 - 향후 이 기술을 얼마나 일반화시킬 수 있는가 하는 것이 해당 대화시스템의 경쟁력을 결정 자연어 생성 기술 대화관리자가 응답 추론 기술를 사용하여 입력 발화에 가장 적합한 시스템 응답을 결정하면, 그 응답 내용을 대화체 문장으로 변환하는 기술이 필요하고 이런 기술을 자연어 생성기술이라 함 자연어 생성 기술은 표현하고자 하는 의미구조로부터 대화 문장으로 생성하는 기술로서 일반적으로 생성은 분석보다 쉬운 것으로 알려져 있지만, 대화 상황에 맞추어서 정확한 문장 표현을 생성하는 것은 결코 쉽지 않은 기술임 - 대화 상황에 따라 적당한 대명사를 선정해야하고, 필요시 다양한 생략 표현을 만 들어야 하며, 존칭과 하대, 애정과 미움 등 다양한 감정 표현을 포함하는데 있어 기술적 어려움이 있음 - 대화 영역이 제한적인 응용에 적용한다면 상대적으로 용이한 문장 프레임에 기반한 대화체 생성 기술을 사용할 수 있고, 이 경우 대화 관리자가 응답 생성시스템에게 생성할 문장의 의미구조를 전달하면 생성시스템은 이 의미구조에 대응하는 문장 프레임과 적절한 어휘선택을 통하여 응답 발화를 생성함 다. 국내외 기술개발현황 및 기술수준 대화형 자연어 처리기술 기반 UX/UI 시장의 급격한 확대 가트너(Gartner) 그룹에 따르면 2020년에는 모든 웹 및 스마트 기기의 50%가 대화형 자연어 처리기술에 기반을 두어 서비스가 개발될 것으로 전망 - 대화형 자연어 처리 기술이 음성인식, 합성 기술과 결합하여 웹과 스마트 기기뿐만 아니라 자동차, 스마트 TV, 다양한 의료 기기, 군사 장비 등에 필수적인 편리한 UX(User Experience)/UI(User Interface)로 자리 매김을 할 것으로 예상됨 대화형 자연어 처리기술을 이용한 대화형 의미기반 정보검색과 대화형 질의응답 기술 발전 의미 기반 자연어 처리기술은 기존의 정보검색 기술의 정확도를 정교하게 올림으로써 새로운 형태의 차세대 정보검색이 가능 - 현재 구글이나 네이버와 같은 키워드 기반의 1회성 검색이 아니라 대화를 통하여 사용자가 원하는 정보를 의미기반으로 검색하는 기술로 발전할 전망 95

116 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 - 대화형 질의응답 기술은 기존의 검색엔진들처럼 사용자가 원하는 정보가 포함된 문서를 검색해주는 것이 아니고 사용자 질문에 대한 정답을 찾아서 응답하는 엔진을 의미 - 현재 IBM에서 개발한 슈퍼컴퓨터 Watson에 개발된 대화형 질의응답 시스템은 대용량 백과사전과 문서들을 병렬로 처리하여 실시간으로 질문에 대한 응답 을 찾아 제시하는데, Jeopardy라고 하는 미국의 한 퀴즈 프로그램에서 다른 인 간 참가자를 물리친 수준까지 개발됨 대화모델링 기술 기반 개인 비서 수요 증가 대화모델링 기술은 August(KTH, 2007), SPELL(Univ. Edinburgh, 2005) 등의 대화형 교육서비스, MSN TV 등과 같은 대화형 TV예약녹화, POMDP에 기반한 지능형 Voice Dialer(AT&T, 2008)등의 여러 영역에 사용됨 애플 시리는 대화 모델링 기술의 대표적인 사례이며 사용자와의 대화추론을 통해 다양한 지식정보에서 사용자에게 필요한 정보와 서비스를 제시하고, 학습을 통해 개인화된 비서로서의 서비스를 제공 라. 해당기술이 활용되는 미래의 모습 및 파급효과 1 고령화 사회 대응 관련 총 인구 중에 65세 이상의 인구 비율이 7%이상을 차지하는 사회를 고령화 사회 라고 정의하는데 통계청 자료에 따르면 우리나라는 2000년에 고령화 사회에 진입하였으며, 2018년에는 14% 이상인 고령사회, 2026에는 20%이상이 되어 초 고령화 사회의 진입을 눈앞에 두고 있음 특히 인구가 고령화되면서 IT 기기의 사용법 습득에 둔감한 노인이 증가하게 되고 이는 IT Divide 현상을 낳게 되어 정보의 빈익빈, 부익부 현상이 도래하게 됨 IT Divide 현상을 제거하여 삶의 질이 높은 노령화 시대를 맞이하기 위해서는 IT기기의 사용법이 젊은 사람뿐만 아니라 노령화 인구에 적합하게 개발이 되어야 하고 이를 위해서 IT기기를 일상대화 형태로 제어할 수 있는 대화형 자연어 처리 기술이 중요 고령화가 진행됨에 따라 신체적/ 인지 능력 감퇴에 따른 점점 고도화 되어가고 있는 각종 정보화 기기 사용의 어려움을 극복하기 위해 사람 간의 의사소통과 가장 유사한 상호 작용 방식인 대화형 자연어 처리기술 대한 수요는 폭발적으로 증가할 것으로 예상 96

117 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 특히 대화형 자연어 처리 기술은 IT 기기뿐만 아니라 웹, 자동차, TV등 과 접목 되어 편리한 인터페이스 차원을 넘어 사용자의 경험에 기반을 둔 개인비서 형태의 개인화 인터페이스로 진화 대화형 자연어 처리기술은 인공지능과 결합하여 대화형 로봇의 등장을 가능케 하여 향후 급격히 증가할 것으로 예상되는 독거노인들의 대화 상대 역할을 하는 등 노인 계층의 정서적 소통의 역할을 할 것으로 기대됨 국내에서는 대화형 자연어 처리 기술을 이용한 연구가 정부의 지원으로 다양한 서비스에 접목하기 위한 대화형 자연어 처리 기술연구가 진행되고 있지만 목적은 주로 IT 기기 숙련자에 초점을 맞추고 있다. 따라서 고령화 사회를 준비하기 위한 연구가 없는 실정이며 국가차원의 노약자를 위한 대화형 자연어 처리기술 연구에 대한 지원이 시급히 요구됨 2 그 외 경제사회적 파급효과 산업화 및 연구 동향 미국 국방성(DARPA)는 CALO 라는 인공지능 프로젝트를 2003년부터 5년간 지원 하였고 이는 현재 애플의 Siri 로 발전하게 되었으며, 이 과제는 25개 대학 및 연구소에 재직하고 있는 300 여명의 연구원들이 수행함 애플이 아이폰에 Siri라고 하는 음성대화인터페이스를 상용화하면서 음성대화 UI가 미래 스마트 기기의 핵심적인 요소로 대두되었고, 구글, 누앙스, 삼성전자, 엘지전자, NHN등 국내외 리딩 업체들이 대화형 UI 개발에 집중 투자 2012년에는 DARPA에서는 DEPT(Deep Exploration and Filtering of Text)라는 과제를 공모 중에 있으며 이 과제의 목표는 웹 상에 산재해 있는 많은 대화형 문장을 심층 분석하여 그 의미를 파악하는 것을 목표로 함. - 최종 목표는 테러, 전쟁과 같은 중요한 이벤트에 관련된 정보를 웹상에 산재 되어 있는 자연어 텍스트로부터 찾아내는 텍스트 정보 분석 기술을 개발하여 방대한 문서 데이터로부터 주요 정보를 자동 추출해내는 기술을 개발하고자 함 - 이러한 새로운 기술 트렌드의 출현은 앞으로도 계속 자연어처리의 중요한 시도로 새로운 시장을 열 것으로 기대됨 대화형 자연어 처리기술은 스마트 기기나 로봇 등의 편리한 인터페이스 이외에도 지능형 의미기반 정보검색과 대화형 질의응답과 같은 차세대 정보검색 기술, 그리고 보다 말동무와 같은 대화형 채팅과 온라인 게임 등 다양한 산업에 적용할 수 있어 향후 20년간 다양한 산업의 획기적인 발전을 지원할 핵심 기술로 전망 97

118 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 4. 근력지원 로봇수트 가. 기술에 대한 정의 및 설명 입는 로봇은 로봇의 구동력과 신체 근력의 결합을 통해 무거운 물건을 가볍게 들 수 있거나 신체 기능이 약한 고령자나 장애인의 동작을 보조할 수 있는 장치를 뜻함 최근 구동기, 제어기, 센서 등의 로봇 기술이 급속히 발달함에 따라 입는 로봇 제작이 가능해 졌으며, 노인 및 장애인의 근력을 보조 및 재활치료 효과의 구현 같은 단순 동작보조뿐만 아니라 건강상태의 개선을 유도하는 치료기기 형태의 입는 로봇 기술 연구가 활발히 진행되고 있음 입는 로봇은 분류기준에 따라 다양하게 분류되며 세부내용은 다음과 같음 활용대상에 따른 분류 - 근력증강로봇 (Power augmentation robot) : 근골격계가 정상인 사용자가 착용하여 훨씬 큰 힘을 발휘하도록 도와주는 입는 로봇 - 근력보조로봇 (Power assistive robot) : 근력이 약화된 노인이나 환자를 보조하여 일상생활이 가능하도록 도와주는 입는 로봇. 근력증강로봇과는 달리 근력보조 로봇은 사용자의 움직임에 맞추어 근력을 보조하는 것뿐만 아니라 로봇이 사용자의 움직임을 유도할 수 있다는 점에서 큰 차이점을 지님 - 재활로봇 (Rehabilitation robot) : 노인 또는 환자의 현재 행동을 적절히 보조 또는 방해하여 사용자의 건강상태(경직, 진전 등)를 개선시키기 위한 로봇 시스템 근력증강로봇 (좌 : HAL, 우 : Sarcos) 근력보조로봇 (좌 : HAL, 우 : E-Legs) 재활로봇 (좌 : MIT-Manus, 우 : Lokornat) [그림 5-10] 활용대상에 따른 입는 로봇의 분류 98

119 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 신호측정 및 제어 원리에 따른 분류 - 생체신호기반 입는 로봇 : 착용 시 근육에 들어오는 신경의 전기적 신호를 순간 적으로 감지해 작동하는 입는 로봇 일본 Cyberdyne사가 근육에 전달되는 생체신호 8) 를 측정하여 근력을 계산하고, 그에 비례하여 관절에 장착된 모터를 제어함으로써 로봇이 사용자의 신체와 동기화되어 움직이는 HAL 로봇을 선보인 이후 세계 여러 국가에서 다양한 연구가 진행됨 신체에서 직접 신호를 측정하는 생체신호 측정방식의 불편함을 해소하기 위하여 근육이 팽창하는 정도를 측정하는 센서 9) 등이 연구되었음 생체신호의 불규칙성과 낮은 신뢰도로 인하여 최근에 연구 개발되고 있는 입는 로봇에서는 생체신호를 활용하지 않는 추세임 - 동작기반 입는 로봇 : 생체신호를 직접 측정하지 않는 대신 착용자의 동작 특성을 파악하여 근력을 보조하는 입는 로봇 방식 구동원리에 따른 분류 - 능동형 입는 로봇 : 전기모터, 공압구동기, 유압구동기 등을 이용하여 사용자의 모든 운동을 보조할 수 있는 입는 로봇. 운동의 형태와 상관없이 모든 상황에서 보조가 가능한 장점이 있으나, 입는 로봇 시스템의 무게와 부피가 크고, 구동기의 제어성능 및 제어기의 적절성에 따라 보조 및 근력강화효과가 크게 좌우되는 단점이 있음 - 반능동형 입는 로봇 : 근력을 발생시켜 신체의 운동을 유발하는 능동 동작은 보조할 수 없으나, 근육이 저항력을 발생시켜 운동을 제어하는 수동 동작 10) 을 보조하는 것이 가능함. 따라서 반능동형 입는 로봇은 계단을 내려가는 것은 보조가 가능하지만, 계단을 오르는 것은 보조하지 못하는 특성이 있음. 평지 걸음에서는 능동 동작과 수동 동작이 번갈아 나타나므로 반능동형 입는 로봇을 이용하여 보행 안정성을 향상시키는 것이 가능함. 또한 에너지 저장장치와 고출력의 구동기가 필요하지 않으므로 입는 로봇의 무게와 부피가 능동형에 비하여 작은 장점이 있음 - 수동형 입는 로봇 : 스프링과 댐퍼와 같은 수동 기계요소를 근육의 구조에 맞추어 설치함으로써 사용자의 보행안정성과 효율을 향상시키는 입는 로봇 형태. 미리 설정한 동작이 아닌 다른 동작에서는 사용자의 움직임을 방해할 수 있는 단점이 있음 8) 근전도 (Electromyography (EMG)) 9) 근섬유팽창센서 (Muscle fiber expansion (MFE) sensor) 10) 예를 들면, 앉은 상태에서 일어나는 동작은 능동 동작이며 일어나서 다시 앉는 동작은 수동 동작임. 99

120 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 나. 해당기술의 핵심요소 입는 로봇 기술은 크게 인체공학적 설계(Ergonomic design), 구동기(Actuator), 제어기 (Controller), 및 센서(Sensor)의 네 가지 핵심요소기술로 구성됨 입는 로봇의 사용대상 및 용도(근력강화로봇, 근력보조로봇, 재활로봇)에 따른 핵심기술 분류 근력증강로봇 핵심기술 - 고출력 고효율 구동기 기술 뛰어난 제어성능 11) 보장, 착용시 근력이상의 힘 발휘 등을 가능하게 하는 기술로 근력증강로봇의 성능을 결정하는 핵심기술 * 마스터(사용자)-슬레이브(입는 로봇) 방법으로 제어하는 경우, 구동기의 역구동성 12) 은 요구되지 않으나 뛰어난 제어성능은 반드시 요구됨 - 행동의지 파악기술 동작의 형태가 불규칙하거나 크게 일어날 경우 같은 임의의 동작에 대한 행동 의지를 파악하고 모든 동작에 대응 가능하게 하는 제어기술 근력보조로봇과는 달리, 근력강화로봇은 사용자가 매번 동작을 입력하기 불편 하므로 특정한 입력장치(버튼, 터치패트, 음성인식 등) 없이 행동의지를 파악하는 것이 가능해야 함 - 전력공급기술 고출력 구동기를 충분히 활용할 수 있을 만한 고효율 전력공급기술이 필요 리튬폴리머(LiPo) 등의 고효율 2차전지가 개발되었으나, 큰 용량의 전지는 입는 로봇의 무게를 증가시켜 활용성을 저하하는 단점이 있음 근거리에서 작업하는 용도로 활용할 경우 외부전원을 공급하는 전선을 연결 하는 경우도 있으며, 최근에는 일부 동작에서 전기를 재생산하여 효율을 극대화 하는 에너지재생방식(Energy-regenerative) 구동기에 대한 연구가 진행되고 있음 근력보조로봇 핵심기술 - 역구동성이 보장된 비저항 구동기 설계기술 마비환자 등을 보조하기 위한 마스터(입는로봇)-슬레이브(사용자) 방법을 이용 하는 경우 출력과 저항력이 큰 구동기가 효율적이나 일반 노인 또는 수술 후 환자를 보조하기 위해 동적특성보상 방법 또는 생체신호측정 방법을 사용할 경우 사용자의 행동의지를 로봇에 전달할 수 있어야 하므로 구동기의 완벽한 역구동성, 작은무게와 부피, 비저항 등이 필수적임 11) 제어성능: 구동기 입력(제어신호)와 출력(구동력 또는 구동토크)의 선형성과 빠른 응답성 등을 포함 함. 일반적으로 입는 로봇 시스템에서는 사용자의 동작 주파수 대역(약 8Hz까지)에서 원하는 응답을 얻을 수 있을 때 제어성능이 보장된 것으로 간주함 12) 역구동성: 구동기의 출력단을 강제로 움직였을 때 발생하는 저항력이 매우 작은 특성 100

121 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 노인이나 수술 후 환자를 대상으로 역구동성이 없는 고출력 구동기를 이용할 경우 사용자와 입는 로봇의 동작을 동기화시키는 제어방법이 필수적이며 사용자의 행동의지를 실제 동작이 일어나기 전에 미리 파악하는 것이 중요하지만 이러한 방법은 입는 로봇의 보조효과 및 안정성이 구동기의 제어성능과 행동의지 파악여부에 크게 의존하므로 최근 연구에서는 기피되는 추세 - 행동의지 파악기술 마비환자를 보조하는 경우 버튼이나 음성인식 등의 별도의 입력장치를 두어 사용자가 원하는 동작을 입는 로봇에 전달하는 경우가 많으나, 동작의 형태가 정해져 있지 않는 경우 자연스러운 동작을 통해 로봇에 행동의지를 전달하는 것이 더 바람직 하므로 별도의 입력장치 없이 사용자 행동의지를 파악하는 것이 중요 - 안전성 보장기술 정상인의 경우 비정상적 행동 발생시나 무게중심의 변동시 안전한 상태로 복귀하는 것이 가능하나 노인이나 환자의 경우에는 용이치 않으므로 사용자의 동적안전성 측정 및 평가하는 기술과 안전성에 문제가 발생할 경우 대처할 수 있는 방법이 필요함 재활로봇 핵심기술 - 역구동성이 보장된 비저항 구동기 설계기술 재활로봇의 경우 사용자의 동작을 기계에 구속시키는 것이 아니라 재활치료에 필요한 힘을 신체에 전달하는 것을 목표로 하므로, 재활로봇에 사용되는 구동기는 반드시 역구동성을 갖고 구동력의 정밀한 제어가 가능해야 함 - 재활정도 모니터링 및 정량화 기술 현재의 동작만을 보조하는 근력보조로봇과는 달리 재활로봇은 노인 및 환자의 건강상태를 주기적으로 측정하고 개선하기 위한 장치이므로, 재활치료정도를 정량화하는 방법이 필요함. 이와 관련하여 의사 및 물리치료사의 의견이 개입 되는 경우도 있으며 최근에는 환자와 데이터베이스, 의사 및 물리치료사가 모두 연결된 클라우드 형태의 건강 모니터링 및 정량화 기술에 대한 연구가 활발함 - 물리치료방법 구현기술 초기 재활로봇 연구는 사용자가 일정 동작을 반복하도록 하여 신경계와 근골격계의 재생 및 재조합을 유도하는 방법으로 진행되었으나, 최근에는 보다 다양한 물리치료방법을 구현하는 연구가 진행되고 있음 각 환자에게 가장 적합한 물리치료방법을 결정하기 위해 의사 또는 물리 치료사의 개입이 필요한 경우가 있으며, 입는 로봇이 정해진 물리치료방법을 안전 하고 효과적으로 구현하기 위한 측정 및 제어방법이 요구됨 101

122 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 입는 로봇의 구동 및 제어방법에 따른 핵심요소 분류 근력강화/보조로봇 핵심요소 - 생체신호측정방법 사용자의 신체로부터 근육의 움직임과 관련된 신호(예: 근전도, 근육팽창정도 등)를 측정하여 관절의 움직임을 예측하고 이에 비례하여 입는 로봇의 구동기를 제어하는 방법 사람의 움직임은 근력을 사용하지 않는 수동동작(Passive motion)이 포함되므로, 생체신호 크기가 작을 시 사용자의 움직임을 방해하지 않기 위해 기계적 마찰, 무게, 관성 등을 최소화하여 역구동성을 보장할 필요가 있음 - 마스터(사용자) 슬레이브(입는 로봇) 방법 근력강화로봇에 활용되는 대표적인 제어방법으로 대표적 사례는 Raytheon사의 XOS로봇이 있음. 입는 로봇이 사용자의 동작을 정확히 모사하도록 제어하고, 사용자가 로봇 안에 존재하는 형태임 - 마스터(입는 로봇)-슬레이브(사용자) 방법 마비환자를 위한 입는 로봇에 주로 사용되는 방법이며, Ekso Bionics사의 e-legs 로봇이 대표적인 사례임. 사용자는 버튼이나 음성인식 등의 별도의 입력장치를 통하여 원하는 동작을 로봇에 전달하고 입는 로봇은 전달받은 의사에 따라 동작을 구현함 - 동적특성보상 방법 입는 로봇을 착용한 사용자의 운동제어루프를 가정하고 운동제어기(뇌와 척수)의 출력단에 가상의 계수조절장치를 통해 운동제어루프의 민감도를 조절하는 가상계수 설정방법이 대표적인 예로 조절된 계수는 입는 로봇의 제어기 계수로 변환되어 사용자는 입는 로봇을 통해 신체의 민감도가 조절된 효과를 구현함 일반적으로는 입는 로봇을 포함한 사용자 신체의 물리적 모델을 설정하고 이를 보상 하여 사용자가 적은 힘으로 같은 동작을 구현할 수 있도록 하는 제어방법을 통칭함 재활로봇을 위한 대표적 제어 방법 - 임피던스(Impedance) 제어 방법 환자가 재활치료에 적합한 운동을 수행하는 동안 운동궤적을 모니터에 표시 하여 환자의 부족한 근력을 로봇이 보조해주는 방법 운동궤적과 환자의 특정 부위(예: 관절각도, 손의 위치 등) 사이에 가상의 스프링이나 댐퍼와 같은 임피던스를 부여하여 환자가 운동궤적을 보다 잘 따르도록 유도함. 보다 정확하고 큰 근력보조가 필요할 때에는 가상의 스프링과 댐퍼의 계수를 올려주고, 환자 스스로 재활운동이 가능할 때에는 계수를 낮춰주는 방법으로 보조 정도를 제어할 수 있음. 가상의 스프링이나 댐퍼를 실제 입는 로봇에서 구현하는 방법으로는 비례미분제어기가 주로 사용됨 - 순응(Compliance) 제어 방법 사용자의 동작에 따라 입는 로봇이 발생시키는 저항력을 제어하는 방법으로, 만약 입는 로봇이 완벽하게 순응하도록 할 경우 사용자는 큰 힘을 들이지 않고 무거운 짐을 이동시킬 수 있음 102

123 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 사용자와 입는 로봇 사이에 발생하는 상호작용력을 측정하기 위한 센서가 사용되며, 센서 사용에 따른 불편함을 줄이기 위하여 물리적 모델에 기반하여 상호작용력을 계산하는 방법도 연구된 바 있음 - 물리치료효과 구현방법 특정한 물리치료효과를 구현하기 위한 제어방법으로써, 수중물리치료 효과를 입는 로봇을 통하여 구현하는 방법 등이 연구된 바 있음 다. 국내외 기술개발현황 및 기술수준 국내 기술 동향 및 수준 국내에서도 지난 10여 년간 여러 형태의 입는 로봇 연구가 진행되어 왔으며 일부 연구팀의 경우 개발이 끝나 상용화를 준비하고 있는 상황 하지만 국내의 많은 연구기관이 구동기와 센서 등의 원천기술이 확보되지 않은 상황에서 입는 로봇을 개발하는 동안 많은 시행착오를 겪어 왔으며, 최근 국내 학계에서는 기초기술 없이 개발된 많은 입는 로봇 연구사례에 대한 부정적인 시각이 대두되었고, 완성체를 개발하기에 앞서 입는 로봇의 기초기술을 확보하려는 노력이 두드러지고 있는 추세 국내 기술개발현황 헥사시스템즈 - 헥사 (HEXAR: Hanyang Exoskeletal Assistive Robot)시스템 개발을 통해 외국의 개발 사례들과는 달리 상 하체가 분리/결합되는 모듈형 시스템을 고안하여 다양한 적용 분야를 고려한 광범위한 인체 근력지원 적용방안을 제안하였음 [그림 5-11] 헥사 시스템즈 관련 연구 103

124 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 한국생산기술연구원 - 국방 및 산업현장의 군인/노동자 근력지원 및 노약자의 보행 보조 등의 활용이 가능한 유압식 구동기를 이용한 고출력 외골격 로봇 슈트를 국내 최초로 개발 서강대학교 SUBAR - 서강대학교 BioMechatronics Lab 에서는 하지 근력이 저하된 노인 및 환자에게 실내 및 실외 환경에서 자유롭고 안정되게 보행, 부축, 앉기, 서기 등의 기본 생활동작을 가능하게 하여 운동 능력 향상 및 치유를 돕기 위한 목적으로 착용식 보행 보조로봇을 제안함 [그림 5-12] 생산기술연구원 관련연구 [그림 5-13] 서강대학교 SUBAR 관련 연구 NT리서치社 - 로보웨어 R3 을 개발하였으며, 근육의 경도를 측정하여 인체의 운동을 감지하며 양팔의 운동자유도 및 동작성을 개선한 유연한 움직임을 구현하기 위한 연구를 수행 [그림 5-14] 로보웨어 시리즈(NT리서치) 104

125 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 국외 기술 동향 및 수준 이동 보조 시스템은 약 8~9종으로, 상지 시스템에 비해 상대적으로 연구 하는 곳이 적으며 보행을 지원 해 줄 수 있는 시스템은 HULC(록히드마틴), HAL(츠쿠바 대학), Walking Assist(혼다) 정도로 나머지는 최근에 연구를 시작 했거나 일어서는 동작 정도를 보조해 주는 수준에 불과함 전체적으로는 버클리 대학이나 츠쿠바대학 정도가 1990년대 초부터 연구를 시작 했고 나머지는 2000년 초 중반부터 연구를 시작하여 전체적으로 완성도가 있는 연구가 이루어진 곳은 많지 않은 것으로 판단됨 국외기술개발 현황 Lockheed Martin사 HULC (미국) - 헐크(HULC: Human Universal Load Carrier)를 개발하였으며, 병사들이 로봇을 착용하였을 경우 90Kg의 군장을 메고 시속 16Km/h로 걷을 수 있는 성능을 발휘함 (2009, 디스커버리 채널) Sarcos사 XOS (미국) - 사람의 팔과 다리, 몸통을 감싸는 외골격 형태의 로봇으로 군 작전을 수행 할 수 있는 착용식 로봇 갑옷을 개발 Cyberdyne사 HAL (일본) - 일본의 츠쿠바대학의 벤처기업 Cyberdyne 社 는 무거운 물건을 들고 걸을 수 있는 형태의 로봇슈트 HAL(Hybrid Assistive Limb)을 개발하여 $2,200정도의 가격에 임대하는 사업을 시작하였고, 동 대학에서는 농사보조용 로봇을 개발하여 상용화를 목전에 두고 있으며, 2012년 일본 내 20만대 판매를 목표로 하고 있음 [그림 5-15] Hybrid Assistive Limb (HAL, Univ. of Tsukuba) 105

126 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 Honda사 WAD (일본) - 자동차 조립라인에 적용하기 위한 반 좌식 신체 자중 지지용 근력증강로봇에 관한 연구 및 노약자와 장애인의 보행을 보조하기 위한 고관절 착용식 로봇 연구를 수행하고 있음 [그림 5-16] Walking Assist Series (Honda) Activelink사 REALIVE (일본) - Panasonic 계열의 Activelink Co., Ltd.에서는 노인 및 환자의 상제 움직임을 보조 할 수 있는 공압 액추에이터 기반의 착용식 로봇 및 유압기반의 고가 반하중용 착용식 로봇인 'Power Loader'를 개발하고 있음 [그림 5-17] Activelink의 로봇 (좌 : REALIVE Power Assist Device, 우 : Power Loader) Yobotics사 RoboWalker (미국 MIT) - MIT Leg Laboratory에서 설립한 Yobotics Inc.는 RoboWalker 를 개발한바 있으며, 민간 상용화를 목표로 함. 별도의 상지 지원 외골격은 지원하지 않으며, 계단 보행에 특화된 구조를 지님 [그림 5-18] MIT Leg Laboratory의 RoboWalker 106

127 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 Argo Medical Technologies사 Rewalk (이스라엘) - 하지 중증 장애인용 개인 직립 보조 및 보행 보조 장치인 Rewalk'를 개발. Rewalk는 하체 직립 및 보행을 지원하는 하지 외골격과, 상체를 지지하는 지팡이 형태의 상체 지지 모듈을 함께 장착하여 운용되는 구조를 지니고 있음 [그림 5-19] Argo Medical Technologies의 REWALK 라. 해당기술이 활용되는 미래의 모습 및 파급효과 1 고령화 사회 대응 관련 고령화가 진행에 따른 노인기술(Gerontechnology)에 대한 관심 및 중요성 증가 입는 로봇기술은 고령자의 감각 운동 기능 퇴화를 감소할 수 있을 뿐 아니라 다양한 보조 장치를 이용해 노화된 신체의 복원 및 노화 속도를 늦출 수 있음 [그림 5-20] 노인기술 발전에 따른 고령자의 감각/운동기능 향상 고령사회에서 증가하는 간병 수요에 대응 및 복지국가 실현 초고령사회에 진입한 일본은 고령자나 장애인의 생활을 돕는 첨단 간병로봇을 공적보험대상에 포함하기로 함 107

128 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 년부터 간병 로봇 사용의 90%정도를 공적 보험에서 보조할 계획이며, 치료목적의 재활로봇 뿐만 아니라 일상생활의 운동 및 생활을 지원하고 간병을 보조하는 입는 로봇도 대상에 포함됨 빠르게 고령화가 진행되는 우리나라도 일본과 같은 간병인 부족 상황을 맞게 될 것임. 환자의 거동을 보조하고 간병인의 근력을 보조하는 입는 로봇은 복지국가 실현의 구체적인 한 실천방안이 될 것임 근신경계 환자의 재활속도 향상 및 은퇴 후 삶의 질 향상 고령화가 진행되면서 뇌졸중, 뇌출혈 등으로 인한 후유증과 재활치료의 수요가 늘어남. 입는 로봇을 이용하여 환자가 병원을 방문하지 않고도 일상생활에서 재 활치료를 받을 수 있으며, 항상 건강상태를 측정하고 관리하는 것이 가능하므로 효과적이고 신속한 재활치료가 가능할 것임. 노동인구의 사회복귀를 촉진시켜 여러 경제 사회 문제를 해결할 수 있음 관절염, 근력부족 등으로 보행이 불편하고 고통을 느끼는 노인들을 보조하여 은퇴 후 노인들의 야외활동을 야기 시키고, 노인 간병에 투입되는 젊은 인력들을 보다 효율적인 업무에 투입시킬 수 있음 2 그 외 경제사회적 파급효과 군용, 산업용 입는 로봇의 수요 증가 근력증강로봇의 경우 산업현장, 재해현장, 군사작전 등에서 활용도가 크므로 지속적인 관심과 수요가 늘고 있음. 국내에서는 지식경제부에서 산업원천기술개발사업의 하나로 지원하는 중이고, 자동차 조립공정과 제강공정에서 활용하기 위하여 현대자동차와 포스코 등의 기업에서 기술개발에 참여하고 있음. 최근 NASA에서 우주비행에 사용될 입는 로봇을 만들어 사용하기로 함. 우주실험에 더 많은 장비를 가지고 오랜 기간 적은 피로도로 작업할 수 있어 우주업무 수행에 큰 도움을 줄 것으로 예상 남북이 대치하고 있는 우리나라에서는 군사용 입는 로봇의 자체 개발이 필수적이며, 관련 기술은 전시에 활용 가능할 뿐만 아니라, 군사 기술을 과시하는 효과도 있음 빠른 상품화로 인한 내수시장 뿐 아니라 수출의 판로 개척 가능 전 세계적으로 휠체어 등의 보조기를 필요로 하는 노인이나 장애인이 1억3000만 명 정도로 추정됨. 전문가들은 재활치료용 입는 로봇 시장이 2014년 이후 연평균 69%씩 성장할 것으로 예측. 보행보조와 간병, 재활치료용 로봇의 수요가 계속해서 증가할 것임 108

129 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 - 기존의 재활/고령친화 의료기기 시장과 로봇시장이 융합되어 거대한 분야의 새로운 신 시장이 창출 될 수 있으며, 이는 단순 재활 장비에서 일상 생활 보조/재활을 포함하는 로봇으로 그 시장규모는 예측이 불가능할 정도로 매우 거대할 것으로 예상 - 병원에 내원하여 치료효과를 보지 못하는 잠재환자들이, 입는 로봇을 통하여 일상생활에서 재활치료를 받고 의사와 물리치료사에게 원격으로 진료 받을 수 있으므로 크기를 가늠하기 어려울 정도의 큰 잠재시장이 존재함 현재 의료 재활 장비의 경우, 대부분 고가의 수입품을 사용하고 있으며 국내 의 료/재활 산업분야 제조업체의 경우 매우 영세한 반면, 해외 대기업의 고가의 의 료장비에 경쟁조차 할 수 없었지만, 새로운 개념의 근력지원 로봇슈트 개발의 경우 지식재산권의 확보, 새로운 시장의 선점에 의해 국내 시장 뿐 아니라 해외 수출의 판로 개척가능 109

130 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 5. 분자영상 질병진단기술 가. 기술에 대한 정의 및 설명 우리가 살고 있는 현대 사회는 점차적으로 고령화 사회, 즉 노년층의 인구가 청년층의 인구보다 비율적으로 증가하고 있는 사회로 변하고 있으며, 이러한 고령화 사회의 문제점으로 생산성 저하, 국가 성장 동력의 저하 등의 산업적 문제가 언급되고 있으나, 무엇보다도 가장 큰 문제는 의료, 즉 고령화에 따른 난치성, 퇴행성 질환의 급격한 증가에 따른 의료비용의 증가 및 삶의 질 저하가 가장 큰 사회적 문제임 과거와 달리 의료기술의 발전으로 인간의 수명은 지속적으로 증가하고 있지만, 그와 반대 현상으로 노년층에 특징적인 퇴행성 질환의 관리를 위한 의료비용은 기하급수적으로 증가하고 있으며, 국가 의료보험의 재정의 어려움 및 기타 사회적 비용의 증가를 초래하고 있음 이러한 고령층의 의료비용의 증가 및 삶의 질을 저하시키는 질병은 치매, 파킨슨병 등 각종 퇴행성 뇌 질환 및 원인 불명성 통증과 각종 근골격계 질환이며, 이러한 질환의 대부분은 수술적 치료법으로 완치가 가능한 다른 질병과 달리 발병 후 오랜 시간이 경과하여야 환자가 병원을 찾고, 근골격계 질환을 제외 하고는 특별한 치료법 또는 치료약이 아직은 개발 중인 관계로 지속적인 관리를 위한 막대한 의료비용이 요구되는 상황임 사례로서 다음의 <표 5-1>을 보면 2008년부터 2012년까지 4년간 65세 이상의 고령인구는 17.4% 증가한 반면, 치매노인은 26.8% 증가하였으며, 2025년에는 100만명을 초과할 것으로 예상하고 있음. 또한 치매로 인한 총 진료비는 2010년 8,100억원, 1인당 진료는 연간 310만원으로 5대 만성질환보다 높은 수준임. (5대 만성질환: 뇌혈관, 심혈관, 당뇨, 고혈압, 관절염; 국가치매관리 종합계획 보건복지부 ) <표 5-1> 치매노인의 증가 추이 및 전망 (단위 : 천명) 연도 구분 08년 10년 12년 20년 25년 30년 40년 50년 65세 이상 인구 수 5,016 5,357 5,890 8,084 10,331 12,691 16,501 17,991 65세 이상 치매노인 수 ,033 1,221 1,851 2,379 치매 유병률(%) 자료 : 2008년 전국 치매 유병률 조사, 2009, 2010년 인구센서스 110

131 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 따라서 당연한 이야기 일 수 있으나 이러한 고령화 시대의 진료비용 감소를 위해서는 상기 질병의 초기단계에서 최대한 빠른 진단을 통하여 질병의 관리 또는 치료를 실시하여, 의료비용을 최대한 감소시키고, 고령층 삶의 질을 향상 및 확보하는 것이 당면한 과제임 분자영상(molecular imaging) 기술은 CT(Computed tomography)등의 영상의학 장비가 제공하는 해부학적 영상(anatomical image)과는 달리 체내의 장기 (organ) 또는 조직 (tissue)의 분자수준까지의 대사과정(metabolism) 또는 수용체 (receptor)등의 상태를 영상화 할 수 있는 기술임 이미 종양의 조기 진단 등에는 초기단계의 분자영상 기술이 활용 되고 있으 며, 종양의 정확한 위치, 치료효과의 확인 등에 일부 상용화된 기술이 사용되고 있음. 대표적으로 아래 그림에 제시된 바와 같은 [18F]FDG라는 분자영상용 방사성의약품을 이용하여 종양을 진단하는 PET/CT영상이 있음 그러나 퇴행성 뇌질환 등 고령층에 특화된 분자영상 기술은 아직은 대부분이 개발 단계이며, 실제 생활에 적용되기까지는 지속적인 연구개발이 필요한 단계임 대표적인 분자영상 적용 사례인 종양환자에서 [18F]FDG PET/CT영상: [18F]FDG는 글루코스에 18F-fluoride 방사성동위원소를 표지한 분자영상 의약품으로서 종양세포가 정상세포에 비해 글루 코스의 섭취가 높은 원리를 이용하여 종양의 진단에 활용이 가능한 분자영상 기술임. 노란색 화살표 부분이 폐 종양 부분이며, 가장 왼쪽의 사진은 PET, 중앙의 사진은 CT, 그리고 오른쪽 사진은 두 사진을 융합한 PET/CT사진임 [그림 5-21] 분자영상 적용 사례 고령층에 특화된 분자영상 기술의 적용은 주로, 알츠하이머성 치매, 파킨슨병, 각종 뇌 염증 등 퇴행성 뇌질환을 분자영상 기술 구현을 통한 영상을 이용한 진단 및 치료효과의 확인 및 관리를 위한 기술개발과, 통증을 비롯한 난치성 만성질환의 원인 규명 및 관리를 위한 분자영상 기술이 개발 중에 있음 분자영상 기술은 방사성동위원소를 이용한 방사성의약품과 PET/CT등을 활용한 핵의학 기술, 형광 발현이 가능한 프로브(probe)를 이용한 광학영상(optical image) 기술, MRI와 다양한 조영제를 이용한 기술 등이 거론되고 있으며, 현재 가장 실제 생활에 근접한 분자영상 기술은 핵의학 기술임 111

132 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 나. 해당기술의 핵심요소 고령층의 삶의 질 향상을 위한 핵의학 분자영상 기술의 개발을 위한 핵심요소는 분자영상을 얻기 위한 하드웨어인 스캐너(scanner) 개발 기술, 분자영상 구현을 위한 분자영상용 의약품 개발 기술 및 이 두 가지의 기술을 접목한 임상적용 기술의 개발임 먼저 하드웨어인 스캐너 기술개발의 경우 이미 상용화된 PET/CT (Positron Emission tomography-computed tomography:양전자 방출 전산화 단층 촬영) 이후 지속적으로 PET과 MRI를 융합한 장비인 PET/MRI의 개발이 이루어지고 있음. 시제품으로 개발된 PET/MRI의 사진이 다음의 [그림 5-22]에 있으며, 이 장비는 한 번에 기능적 영상(functional image)인 PET영상과 해부학적 영상 (anatomical image)인 MRI의 영상을 동시에 얻을 수 있는 장점을 가지고 있음 [그림 5-22] 일체형 PET/MRI 개요 및 뇌 종양 환자의 PET/MRI 영상. 특히 PET/MRI는 퇴행성 뇌질환의 적용에 있어서 기존의 PET/CT에 비해 좀 더 해상도가 높은 뇌 영상의 제공 및 정확한 진단이 기대되고 있는 기술이지만, MRI의 고자장(high magnetic filed)에 놓이게 되는 PET 검출기(detector)의 문제를 물리적으로 해결하여야 하는 문제점을 가지고 있음 MRI의 고자장에 영향을 받지 않는 PET용 반도체 검출기를 장착한 일체형 PET/MRI가 개발 중에 있으며, 일부 초기제품이 설치되고 있는 상태임 퇴행성 뇌질환 및 통증 등 고령층을 위한 분자영상용 핵의학 의약품, 즉 방사성 동위원소가 표지된 분자영상용 의약품은 직접 환자에게 주사하여 분자영상을 얻는 필수요소이자 상기 질병들의 정확한 진단을 위한 다양한 분자영상용 의 약품의 개발 및 응용이 진행되고 있음 알츠하이머 치매의 진단을 위한 분자영상용 의약품의 경우 알츠하이머 치매환자의 뇌에 침착된 Aβ amyloid라는 단백질에 특이적 결합성을 가지는 의약품 위주로 개발이 되고 있으며, 다음의 [그림 5-23]에 정상인과 알츠하이머 치매 환자의 뇌 사진이 있음 112

133 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 [그림 5-23] 치매환자의 Aβ amyloid 영상용 분자영상 의약품을 이용하여 얻은 PET 영상 자료: 서울아산병원 파킨슨병 환자의 진단을 위한 분자영상용 의약품은 뇌 선조체의 도파민운반체를 영상화하기 위한 분자영상용 의약품이 개발이 되고 있으며, 다음의 그림 4에 정상인과 파킨슨병 환자의 도파민운반체 영상이 있음 자료: 서울아산병원 [그림 5-24] 정상인과 파킨슨병 환자에서 도파민운반체 PET영상 상기 분자영상용 의약품 외에 통증, 뇌 염증(inflammation)등 다양한 퇴행성 질환의 진단 및 치료효과 확인을 위한 분자영상용 의약품이 개발이 되고 있으며, 향후 10년 이내에 실용화가 가능할 것으로 기대됨 분자영상 획득을 위한 하드웨인인 스캐너와 분자영상용 의약품을 활용한 임상 진료 기술은 사실상 분자영상 기술을 실제 고령층 환자에게 적용을 위한 핵심 요소기술임. 의학기술은 타 산업분야의 기술과 달리 인체 등에 직접적으로 주사, 처치 등을 하므로 적용이 어렵고 실제 결과를 얻는데 상당한 시간이 필요한 어려운 점이 있음 알츠하이머성 치매 등 퇴행성 뇌 질환과 같은 만성 질환은 1-2년의 단기간이 아닌 10년 가까운 장기간의 기간 동안 질병의 진행 및 변화가 이루어지는 질병이며, 이러한 질병의 주기적인 관찰 및 유지는 노년층 삶의 질과 직접적인 연관을 가짐 즉, 아직은 적절한 치료제가 없는 알츠하이머성 치매의 경우 분자영상 기술을 113

134 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 임상에 적용하여 조기진단을 할 경우 질병의 유무확인에서부터 발병 후 지속적인 추적관찰과 처치를 통하여 환자의 상태가 최상으로 유지될 수 있도록 하는 임상 적용 기술 개발은 아무리 좋은 스캐너와 분자영상용 의약품의 개발이 되어도 임상 적용 기술 개발이 않되면 사용이 불가능한 기술이 되므로 임상적용 기술은 필수 수반 기술임 다. 국내외 기술개발현황 및 기술수준 고령화 사회를 대비한 분자영상 기술의 개발 현황은 국, 내외의 기술 격차가 분야에 따라서 국내 기술이 외국을 앞서거나 혹은 일부 기술은 여전히 국내, 외의 기술 격차가 좁혀지지 못하고 있는 상황임. 알츠하이머 치매진단을 위한 Aβ amyloid 영상용 분자영상 의약품의 경우 다국적 제약회사들은 이미 임상3상을 완료하고, 의약품 출시를 위한 허가 과정을 진행 하고 있으나, 국내에서는 이러한 다국적 제약회사들의 임상적용을 준비하거나, 동일 부류의 선도 후보물질을 준비하는 단계임 하지만 알츠하이머 치매의 초기상태 진단을 위한 타우 단백질(tau protein) 영상화를 위한 분자영상용 의약품은 국내, 외 모두 아직은 선도 후보물질 조차 정하지 못한 초기단계이며, 향후 실용화에 10년 이상의 개발기간이 소요될 것으로 예측함 파킨슨병 진단을 위한 도파민 운반체 영상용 의약품은 이미 국내에서 순수 국내 기술로 2008년도에 개발되어 임상에서 사용하고 있음. 다른 어떠한 파킨슨병의 진단을 위한 검사보다도 객관적인 분자영상 영상을 제공하므로 90% 이상의 진단 정확, 정밀도를 제공하고 있으며, 외국의 동일 효능의 분자영상 의약품에 비해 높은 해상도를 가지는 영상을 제공하고 있음 통증, 뇌 등에서의 염증 등 만성질환 또는 치매, 파킨슨 병 등에 수반되는 뇌 질환의 진단을 위한 분자영상 의약품의 개발은 국내, 외 모두 아직은 극히 초기단계로서 지속적인 연구개발이 필요함 라. 해당기술이 활용되는 미래의 모습 및 파급효과 1 고령화 사회 대응 관련 알츠하이머 치매의 경우 뇌의 변화가 다음 그림과 같이 진행이 됨. 환자가 별 다른 치매증상을 인지하지 못하는 "preclinical" 단계에서 뇌에 알츠하이머 치매를 유발하는 Aβ amyloid(그림의 붉은색 선; Amyloid β)를 선택적으로 분자영상 114

135 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 기술을 이용하여 뇌를 영상화 할 경우 정상 및 치매발전의 초기 단계에서 진단이 가능할 것이며, 만약 치매로 진행될 가능성이 있는 환자의 경우 초기단계부터 집중적인 치료 및 관리를 할 경우, 삶의 질은 월등히 높아 질 수 있을 것임 [그림 5-25] 치매의 진행에 따른 amyloid β의 침착 및 뇌 인지기능의 변화 그래프 출처: Alzheimer' s & Dimentia 2011;7: 이러한 이유는 일반적으로 치매환자가 질병을 인지하고 병원을 찾은 시점은 상기 그림의 가장 오른쪽 단계이며, 이 시점에서는 이미 환자와 가족의 삶은 상당히 고통을 받는 시점이기 때문에, 조기진단 및 집중 관리는 환자 및 가족의 삶에 상당한 영향을 줄 수 있음 현재 개발된 알츠하이머 치매의 Aβ amyloid를 영상화 할 수 있는 분자영상 의약품의 경우 이러한 초기단계에서의 진단이 가능하도록 임상적용 기술만 개발할 경우 조기진단에 활용이 가능할 것으로 예상됨. 또한 아직까지는 개발단계인 알츠하이머 치매 치료제의 개발 역시 개발기간의 단축 효과를 기대할 수 있음 알츠하이머 치매 치료제의 대부분은 뇌에 침착된 Aβ amyloid를 제거하는 것을 목표로 하므로 이러한 분자영상 기술은 치료제의 객관적인 평가 및 치료효과를 객관적으로 평가하는 수단으로 활용이 가능할 것임 알츠하이머병 외에 파킨슨병의 진단 역시 조기진단이 가능하므로 통증 등 만성 질환의 진단이 가능한 분자영상 기술 개발이 완료될 경우 조기진단을 통한 고령층의 삶의 질 향상은 현재보다는 혁신적으로 개선될 가능성이 있음 하지만 이러한 분자영상의 기술개발과 더불어 해결하여야 하는 문제는 이러한 기술적용에서의 비용 상승임. 비록 발병 후 치료비용보다는 조기진단 및 치료 비용이 적은 것은 명확하지만 새로운 분자영상 기술의 적용이 고비용으로 될 경우 또 다른 경제적 부담이 될 수 있으므로, 개발비용의 절감 및 적용을 위한 비용 절감기술 역시 같이 개발이 되어야 할 것임 115

136 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 2 그 외 경제사회적 파급효과 새로운 분자영상기술의 적용은 향후 10여년의 시간이 추가적으로 필요하지만 이러한 기술의 실용화는 고령층의 삶의 질 향상을 높일 수 있는 기반이 될 것임. 핵심기술에 부분에 기술된 것과 같이 노년층을 괴롭히는 치매, 파킨슨병, 통증 등의 치료제는 향후 10여년의 기간이 경과하면 일차적인 개발은 완료가 될 것으로 예상하므로 이러한 분자영상 기술을 이용하여 질병의 조기 진단 및 주기적인 상태의 확인은 건강한 노년의 삶 및 고령층의 삶의 질을 향상시킬 수 있는 가장 근원적인 수단(tool)로서 적용이 가능할 것임 특히 발병시 가족의 모든 구성원이 상당한 피해를 가지는 치매의 경우 알츠하이머성 치매여부는 진단이 조만간에 가능할 것이므로 조기진단 또는 발병 전 주기적인 검진 등의 목적으로 활용이 가능할 경우 노년층 삶의 질 향상에 상당한 기여를 할 것으로 고려됨 미국의 시장예측 분석 보고서에 의하면 이러한 분자영상을 이용한 미국의 시장은 2010년에 1조 2천억에서 2018년에는 6조원의 대형 시장으로 성장할 것으로 예측 하고 있으며, 특히 PET/CT용 분자영상 의약품의 시장은 이러한 시장의 대부분을 차지할 것으로 예상하고 있음. (companiesandmarkets.com의 molecular imaging market보고서; Bio-tech systems Report 330: The US market for SPECT and PET radiopharmaceuticals 2011보고서) 하지만 이러한 분자영상의 진단기술의 개발은 많은 시간과 비용이 투입이 되므로 결국 분자영상의 적용 역시 적지 않은 비용을 지불하여야 하는 경제적인 문제가 도래할 수 있음 따라서 분자영상의 지속적인 기술개발과 더불어 이러한 경제적인 문제점을 해결할 수 있는 개발비용을 감소시킬 수 있는 신약평가기술, 제조 및 제제화 기술의 동반 개발을 통한 저렴한 비용으로도 분자영상 기술 구현의 가능하도록 하여야 할 것임 116

137 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 6. 나노바이오 의료센서 가. 기술에 대한 정의 및 설명 바이오센서는 바이오리셉터와 신호변환기로 구성된 것으로, 바이오리셉터(효소, 항체, 압타머 등)의 선택적인 결합 및 반응을 신호변환 값으로 전환하여 주어, 특정 물질을 간편하게 측정할 수 있는 바이오소자 ([그림5-26] 참고) [그림 5-26] 바이오센서의 개념도 바이오리셉터는 효소, 항체, DNA, 압타머, 세포 등이 있는데, 크게 생물촉매와 친화적 결합을 가지는 것으로 나눌 수 있음 효소로 대변되는 생물촉매는, 개개의 효소마다 특정 물질이 반응하여 전환하여 전자이동, ph 변화, 색 변화 등을 측정할 수 있음. 이를 측정하는 신호변환 방법은 전기화학, FET, 흡광 등 다양한 방법이 있음 친화적 결합을 가지는 바이오리셉터는 항체, DNA, 압타머, PNA 등 매우 다양한 종류가 있으며, 친화적 결합을 측정하는 방법은 SPR, QCM, 흡광, 형광, 전기화학, 캔틸레버 등 거의 모든 방식의 바이오센서 신호변환 방법이 사용되고 있음 기존 센서와 비교하여 바이오센서가 가지는 특징은 바이오리셉터의 특징에 의해 매우 선택적인 반응 또는 결합을 유도하여, 특정 물질에 대하여 선택적인 감지 가능 예를 들어 혈액 내 포도당을 측정하고자 할 경우, 바이오리셉터로 포도당 산화 효소를 사용하여 선택적인 산화반응을 전기화학적으로 측정 가능 바이오센서는 실시간으로 특정물질을 감지하므로 신호변환과 더불어 신호를 처리 및 보정하는 기능을 가지는 회로 및 소자를 포함함 바이오센서는 BT+IT+NT의 기술 융합이나 결합 및 복합 과정을 통해서 마이크로 바이오센서, 유도인지시스템, 지능형 나노바이오센서로 발전 117

138 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 전통적 측정분석 과정의 번거로움과 시간지연을 제거하며 최근 측정분석 과정의 중요성은 간편성, 신속성, 편리성, 정확성, 내구성에 있기 때문에 현재 시장 진입 단계의 제품들이면서도 폭발적으로 성장하는 사례들이 나타나고 있으며, 국내 기업들이 기술경쟁력을 갖추어야 하는 전략 분야 중 하나임 나. 해당기술의 핵심요소 바이오센서의 핵심기술은 바이오마커, 바이오리셉터, 바이오센싱 칩, 신호변환기 등으로 나눌 수 있음 바이오마커 혈당, 콜레스테롤, 요산 등을 포함한 대사물질, 단백질, 핵산, 화학유해물질 등 다양한 마커가 있음 이들 물질을 선택적으로 측정하기 위해서는 효소나 항체와 같은 바이오리셉터가 반드시 필요함 바이오리셉터 효소는 특정 바이오마커를 선택적으로 촉매 반응하여 다른 산물로 변환시켜 줌. 이를 통하여 생성되는 광, 전기적 신호를 측정함 - 대표적인 예로 혈당 측정을 위한 글루코스 산화효소, 콜레스테롤 분석을 위한 콜레스테롤 산화효소를 들 수 있음 항체는 이론적으로 거의 모든 물질에 대해 각각 선택적인 것을 제작할 수 있음. 단백질 및 대사물질 바이오마커를 분석함에 있어서 폭넓게 이용되고 있음 - 항체와 같은 역할을 하면서 핵산 구조를 가진 압타머 개발이 활발함. 압타머는 분자량 1000 이하의 저분자 물질의 선택적인 분석에 유리함 DNA, RNA 분석에서 이와 상보적인 DNA가 이용되고 있음 바이오센싱 칩은 상기의 바이오리셉터가 결합된 표면, 멤브레인 등이 있으며 대부분 1회용으로 사용되고 있으며, 필요한 경우 혈액을 전처리 할 수 있도록 일체형 칩으로 구성됨 신호변환기술은 다양한 전기화학적, 광학적 방법들이 이용되고 있으며, 고감도 바이오센싱을 위하여 나노입자, 나노선, 나노박막 등 다양한 나노기술이 응용 되고 있음 118

139 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 다. 국내외 기술개발현황 및 기술수준 바이오컨텐츠 동향 바이오컨텐츠는 바이오센서가 측정 대상으로 하는 마커와 이를 선택적으로 결합 또는 반응할 수 있는 바이오리셉터를 포함 마커는 핵산, 단백질, 대사산물, 세포 등이 있는데, 현재 다양한 종류의 마커가 개발되고 있으며, 후성유전체, 후변이 단백질과 같이 신개념 마커도 개발 중 바이오리셉터 소재는 항체, 효소, DNA 등으로서, 항체의 기능을 하면서 안정성이 높은 압타머, DNA의 기능을 하면서 안정성과 친화성이 높은 PNA, 기존의 효소 보다 안정성이 매우 높은 나노-효소 등과 같은 신기술 개발 중 신호변환기술 동향 신호변환기술은 전기화학, 광학, 질량 등 다양한 방식이 있으며, 최근 고감도 감지가 가능한 나노 센서 개발 활발 기존 FET 센서에서 나노선, CNT 등이 결합된 나노-FET 센서 구현에 의해 비표지 (label-free), 단분자(single molecule) 감지 가능 대표적 비표지 광학 센서인 SPR (Surface Plasmon Resonance) 센서와 더불어 금속 나노입자를 활용한 신호증강 및 LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance) 센서 개발이 활발하며, 또한 이를 위해 나노입자의 대면적 패터닝 연구 활발 대표적 질량방식 감지기술인 QCM (Quartz Crystal Microbalance) 센서 보다 감도가 크게 증가된 캔틸레버 센서기술 개발 면역센서 바이오센서 시장의 주 품목은 혈당센서인데, 차기 제품들은 대부분 항체를 이용한 면역센서이며, 효소를 이용한 혈당센서와 비교하여 면역센서는 혈액시료를 전처리할 수 있는 기능이 부가되어야 하여 복잡한 형태를 이룸 따라서 바이오센서 관련 회사에서는 간편하게 면역센서를 구현하는 다양한 광학적, 전기화학적 방식의 센서를 개발하였음 [그림 5-27] Emerging commercial POC 센서 119

140 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 초고감도 나노-바이오센서 효소를 사용한 전기화학적 방법의 경우 H2O2의 LOD(Limit Of Detection)는 10 nm, glucose의 LOD는 100 nm 정도로 충분하나, 환경유해물질 검출을 위해 민감도 향상을 위한 나노센서 기술 요구 하버드 대학 Lieber 그룹에서는 실리콘 나노와이어(SiNWs)를 이용하여 고감도, 실시간 전기적 바이오센서 구현 FET (field-effect transistor)형 바이오센서에서 source와 drain을 나노와이어로 연결하여 준 나노 FET 센서는 기존 FET형 센서와 비교하여 고감도의 표면 전하 변화 측정 가능 기존 FET 바이오센서는 효소를 바이오리셉터로 사용하여 효소반응에 의해 표면 전하의 큰 변화가 있어야 측정이 가능한 정도에서 나노 FET는 단백질-단백질 결합에 의한 미세한 표면 전하 변화를 측정할 수 있는 정도로 민감도 증가 나노 FET를 이용하여 비오틴화 표면에서 streptavidin을 picomolar 농도 측정이 가능하며 Lieber 그룹의 최근 보고에 따르면 전립선 특이항원(PSA)을 비롯한 암 진단에 사용되는 마커 분자들을 0.9pg/ml의 농도까지 측정할 수 있는 실리콘 나노 와이어 어레이 바이오센서를 보고한 상황임 [그림 5-28] 나노와이어 어레이 이미지 및 나노 FET 도식도 나노소자 및 나노소재를 활용한 바이오센서는 분석감도가 획기적으로 향상 - 초소형화가 가능하여 단일 세포내 물질도 분석이 가능한 기술들이 개발 중 - 최근 나노-바이오센서의 예로 전술한 나노선, CNT (Carbon Nanotube), 나노- 광섬유, LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance), 나노갭 바이오센서 - 최근 연구에 의하면 대량생산이 가능한 나노바이오센서 개발로 상용화될 것 으로 예상 120

141 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 국내 기술 동향 한국전자통신연구원(ETRI)에서는 CMOS 공정을 이용하여 동시 다종 암 센싱이 가능한 Si FET 소자를 제작하여 1 fg/ml의 감도의 소자를 제작하였으며, 희석이나 탈염분 과정 없이 직접 혈청/혈장에서 단백질을 분석해 내는 비희석 분석법 개발 한국과학기술연구원(KIST)에서는 MEMS 기술을 이용하여 집적광학을 이용한 고감도 멀티어레이 바이오센서 개발 중 박막 캔틸레버 압전 물질로 구동하도록 MEMS 공정을 통해 제작하여 혈액 내에 존재하는 1pg/mL ~ 100ng/mL의 극미량 생체 물질을 감지하였으며, 전립선암과 심혈관계 질환의 빠른 진단이 요구되는 급성심근경색의 표지 단백질 감지에 적용할 수 있음을 증명 한국화학연구원(KRICT)에서는 Bottom-up방식의 CNT-FET 바이오센서를 제조하여 압타머를 바이오리셉터로 이용하여 250pM의 IgE와 10nM의 thrombin을 검출하여 고감도 센서의 가능성 제시 전자부품연구원(KETI)에서는 Top-down의 나노선 전이 방법으로 Si FET 소자를 제작하였고, 30pM의 streptavidin, 1pM의 CEA 및 single mismatch DNA를 검출할 수 있음을 증명 나노갭 바이오센서 소자는 KAIST, KRIBB, KRISS 등에서 포토리소그래피 공정을 활용한 대량생산 및 고감도 바이오센싱 연구가 활발함 Cantlever 바이오센서는 KIST, 연세대, 포항공대 등에서 개발 중 SPR 바이오센서는 KRIBB, 강원대 등에서 개발 중이며, KRIBB 연구소기업인 미코 바이오, 반도체 측정장비 회사인 케이맥에서 최근 소령 SPR 센서를 개발. SPR 센서는 비표지 측정 센서로 재현성이 매우 높아 연구용 센서로 상용화 되었으며, 최근 소형화 기술의 발달로 진단용 센서로도 가능할 것으로 기대되고 있음 자기나노입자를 측정하는 GMR 바이오센서는 ETRI, 충남대, LG 이노텍 등에서 개발 중에 있음. 자기나노입자는 시료로부터 특정물질을 분리에 사용되기 때문에, 이와 결합된 센서로 활용할 수 있는 장점이 있음 라. 해당기술이 활용되는 미래의 모습 및 파급효과 1 고령화 사회 대응 관련 인구가 고령화되면서 암 뿐만 아니라 심혈관질환, 고혈압 등 다양한 급만성 질환이 사회적 이슈로 대두되고 있으며, 건강한 노후 생활에 대한 필요성과 이를 대비할 수 있는 환경조성이 필요함 시기임 121

142 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 현재 바이오센서는 당뇨병, 고혈압과 같은 만성질환을 관리하는데 폭넓게 활용 되고 있으며, 이 보다 더 다양한 곳에 활용될 필요성이 제기되고 있음 심근경색, 뇌경색과 같은 급성 심혈관질환을 집에서 예측할 수 있는 바이오센서 개발에 대한 연구가 필요하며, 이에 적합한 바이오마커 및 측정센서 신기술 개발 되어야 할 것으로 예상됨 암의 경우 다중 측정능과 정확성이 우수하면서, 가정에서도 측정 가능한 고성능, 휴대형 면역 바이오센서 구현이 되어야 하며, 의료법적인 문제도 해결되어야 함 인체 질환 뿐만 아니라, 환경유해물질, 식품안전과 관련된 다양한 범위의 바이오 센서 개발이 중요할 것임 현재 대부분의 바이오센서는 전문적으로 훈련된 사람이 사용가능하나, 노년층이 손쉽게 측정할 수 있는 기술개발이 실현되어야 함 주사기 채혈 없이 극미량의 모세관 혈액으로도 면역 센싱이 가능한 바이오센서 기술이 구현되어야 함 혈액 뿐만 아니라 뇨, 타액을 시료로 측정할 수 있는 바이오마커 및 바이오센서 개발이 활발할 것임 2 경제사회적 파급효과 시장동향 BT/NT/IT 융복합 진단기술인 바이오센서 세계시장규모는 2008년 약 62억달러로서 년 연 평균성장률은 9.5%를 기록 [그림 5-29] 바이오센서 세계시장 규모 자료 : "World Biosensors Market", Frost & Sullivan,

143 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 바이오센서의 응용 분야별 시장은 가정진단(home diagnostics), POC 등 진단 분야가 가장 큰 비중을 차지하고 있으며 단일 품목으로 가장 큰 비중을 차지하고 있는 것은 혈당 바이오센서임 [그림 5-30] 응용별 바이오센서 세계시장 비율 (2007년) 자료 : "World Biosensors Market", Frost & Sullivan, 2007 고령화 사회에서 요구되는 바이오센서의 시장은 home diagnostics 분야가 가장 큰 비중을 차지 할 것이며, 이를 충족하기 위해 간편한 측정 방법, 최소침습형 측정기술, 모바일 기술 연동 등이 중요할 것임 이를 통하여 U-헬스케어형 바이오센서 개발이 가능할 경우, 기존 시장대비 10배 이상의 시장 파급력이 있을 것으로 기대됨 123

144 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 7. 생체신호 인터페이스 가. 기술에 대한 정의 및 설명 생체신호 기반 사용자 인터페이스는 뇌전도 및 근전도와 같은 인체에서 발생 되는 세포간의 전기적 신호를 이용하여, 컴퓨터 또는 다른 전자 장치 등을 제어하는 인터페이스를 말하며, 이러한 생체신호 기반의 사용자 인터페이스 시스템은 크게 신호 획득, 전처리, 특징 추출 및 분류과정으로 구성됨 [그림 5-31] 생체신호 기반 사용자 인터페이스 시스템 구조도 신호획득 과정 : 인체에 바늘을 직접 삽입하여 전기적 신호를 측정하는 침습방식인 침 전극법 또는 피부 표면에 전극을 붙여 전기적 신호를 측정하는 비침습방식인 표면 전극법이 있음 - 침습방식 : 인체 내부의 세포에서 직접적으로 신호를 측정하기 때문에 극소 부위의 활동 전위를 기록할 수 있고 잡음이 비침습방식 보다 적어 보다 좋은 질의 신 호를 얻을 수 있지만 시술에 대한 부담, 생체적합성, 디자인 등의 문제가 있음 - 비침습방식 : 잡음과 정보 손실로 인해 신호를 분석하는데 어려움이 있지만, 시술에 대한 부담이 없고 인체에 무해함. 이러한 이유로 인터페이스의 입력은 비침습방식인 표면 전극법이 많이 사용되고 있음 전처리 과정 : 획득한 신호를 증폭시켜 데이터 분석을 위한 정보가 포함된 특정 요소들을 강화 시키거나 획득한 생체신호에 필터를 적용하여 불필요한 주파수대역의 신호 또는 잡음 등을 제거하는 과정 124

145 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 특징 추출 과정 : 전처리된 신호에서 창함수를 이용하여 사용자가 원하는 명령이나 의도가 포함된 일부 신호의 시작과 끝을 찾은 후 찾은 신호 구간에서 사용자가 원하는 명령이나 의도를 예측하는데 영향을 줄 수 있는 정보 즉, 특징을 추출하여 선택하는 과정 - 추출된 특징이 많아 시스템의 복잡도가 증가할 경우 사용자의 명령이나 의도를 예측하는데 큰 영향을 주지 않는 특징은 제거하고 큰 영향을 주는 최소한의 특징만을 추출함 분류 과정 : 이미 알고 있는 사용자의 명령이나 의도에 해당하는 특징을 사용하여 분류 모델을 만들고, 알고 있지 않은 새롭게 획득한 특징이 사용자의 어떤 명령이나 의도에 속할 것인가를 결정함 - 입력되는 생체신호를 사용하여 사용자가 원하는 명령이나 의도를 예측하는 모형을 만들며, 분류 과정을 통해 출력된 값은 모바일 기기 및 컴퓨터 등을 제어 조작하거나 사용자에게 즉각적이고 직접적인 feedback을 주는 인터페이스의 입력값으로 사용됨 생체신호 기반 사용자 인터페이스 시스템은 경우에 따라 일부 과정이 필요하지 않는 경우도 있고, 학습 단계 자체가 필요하지 않는 경우도 있으나, 비슷한 신호 처리 과정을 가진 학습과 인식 단계를 기반으로 하여 시스템이 구성됨 본격적인 고령화 사회가 도래하면서 상당수의 고령자들이 운동 및 인지 장애를 겪게 되고, 이에 따른 생산성 및 삶의 질 저하를 심각하게 경험함. 또한 산업화의 발달로 장애인의 비율이 계속적으로 증가 추세에 있어 이로 인한 각종 사회적 비용이 급증하고 있으므로 이들의 일상생활을 보조하기 위한 생체신호 기반 인터페이스의 개발이 요구됨 생체신호(근전도, 안전도, 뇌전도 등)를 이용한 인터페이스 기술은 디지털 컨버전스 디바이스의 서비스를 편리하고 효과적으로 수행할 수 있도록 직관적인 상호작용 기반의 인터페이스 제공 및 설계의 기초가 되고 있음 닌텐도 wii와 애플의 iphone과 같은 제품들은 직관적이고 혁신적인 인터페이스를 통해 제품 자체의 경쟁력을 향상시켜 성공을 이끌어 냈으며, 게임과 스마트폰 시장의 판도를 크게 바꿈으로써 각 시장의 새로운 발전방향을 제시하였음 사용자 인터페이스는 기존의 인터페이스와 달리 사용편의성과 만족감뿐만 아니라 몰입감도 경험할 수 있게 해줘야 하며, 이와 같은 자연스럽고 직관적인 상호작용을 제공해 줄 수 있는 사용자 인터페이스 설계가 디지털 컨버전스 디바이스에도 필요함 현재 디지털 컨버전스 디바이스에서 사용 중인 음성인식, 영상인식, 햅틱과 같은 사용자 인터페이스가 위와 같은 기준에 완전히 부합했다고는 할 수 없으며, 보다 125

146 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 나은 사용자 인터페이스를 위해 생체신호 기반 사용자 인터페이스 연구 및 개발이 국내외적으로 많이 이루어지고 있음 모바일 및 유비쿼터스 환경에서 등장하는 각종 정보 단말기의 선택 기준이 이동성과 착용성, 사용성에 맞춰질 것을 고려한다면 생체신호 인터페이스는 가장 자연스럽고 직관적인 인터페이스로써 문자, 음성, 제스처, 표정인식 이후의 차세대 사용자 인터페이스가 될 것으로 예상됨 나. 해당기술의 핵심요소 생체신호 기반 인터페이스 기술의 핵심요소는 생체신호의 획득을 위한 하드웨어 및 생체신호 처리 기술로 나눌 수 있음. 이러한 하드웨어 및 소프트웨어 기술의 개발이 완료되면 생체신호 처리 전용 보드나 on-chip 형태로 만들어 활용될 수 있음 생체신호 기반 인터페이스가 범용성을 갖고 실생활에서 활용되기 위해서는 센서의 탈부착 및 조작이 쉽고 간편하게 측정할 수 있는 기술과 실시간 정보 처리를 요구하기 때문에 많은 양의 데이터를 빠른 시간 내에 분석할 수 있는 분석 기술이 요구되며, 오작동을 막기 위해 잡신호를 제거하고 생체신호를 정확하게 측정하는 기술이 필요함 핵심대상인 생체신호에는 근전도, 안전도, 뇌전도 등이 있음 사용자의 움직임이 그대로 적용되는 인터페이스는 직관적이기 때문에 사용편의성을 높여주어 남녀노소 모두 쉽게 이용할 수 있고, 또한 근육으로 전달되는 신호는 사용자의 실제 움직임보다 빠르기 때문에 기존의 인터페이스보다 더 빠르게 반응 할 수 있는 장점이 있음 [그림 5-32] 근육힘이 변함에 따른 근전도 - 사용자의 움직임을 획득하기 위해, 사용자가 움직임을 수행할 때 수축하는 근육에서 발생되는 활동전위를 도출 및 증폭해서 측정하는 근전도를 이용함 126

147 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 - 근전도는 약 10μV ~ 10mV 의 전위, 30ms의 지속시간과 5 ~ 10,000Hz의 주파 수 대역을 가지고 있음 - 근전도는 일반적인 표면전극을 사용하여 측정할 경우, 넓은 피부표면에서 발생하는 전기적인 현상에 매우 민감하게 반응하여 다양한 잡음이 포함되며, 심한 수축 시에는 측정하고자 하는 근육뿐만 아니라 근접근육의 활성전위가 포함된 신호가 측정므로, 원하지 않는 잡음들을 제거하는 것이 필요함 - 근전도는 근육 힘의 변화에 따라 비교적 선형적으로 변하지만 근육의 유형이나 피부저항의 형태에 따라 선형성에 차이가 나기 때문에 근전도는 절대적인 값보다는 상대적인 값으로 보아야 함 안전도는 연속된 암순응과 명순응기에서 기록된 각막과 망막 사이의 전위차에 의해 생성된 전기적 신호이며, 이러한 전위차는 각막에 비해 망막에서 전기적으로 신경활동이 크게 발생되기 때문에 생김 - 안구전위는 망막에서 음극을, 각막에서 양극을 가지는 고정적인 전기 쌍극자로 생각할 수 있음 [그림 5-33] 망막과 각막에서의 안전도 발생 원리 - 안전도는 다른 생체 신호에 비해 상대적으로 진폭이 커서( μv) 파형을 감지하기가 쉬우며, 안전도와 눈동자 움직임 사이의 관계는 거의 선형적이므로 안전도 기반 사용자 인터페이스는 다른 생체신호에 비해 정확도가 높음 - 만일 눈이 정면을 주시하고 있는 경우에는 안정된 Baseline Potential을 기록할 것이고, 안구운동이 시작되면 전위가 바뀌게 되어 안구의 운동방향에 따라 일정한 파형을 보여주게 됨 생각만으로 사물을 제어 조작할 수 있다면, 신경계 이상으로 근육을 움직이지 못하는 장애우들과 움직임에 제약이 많은 노약자들도 사물을 제어 조작할 수 있을 것이며, 이를 위해 인간의 사고와 행동을 조절하는 뇌에서 발생하는 뇌전도를 획득해야함 - 뇌전도는 뉴런 사이에 신호가 전달될 때 생기는 전기의 흐름 즉, 대뇌피질을 구성하는 신경 세포들의 시냅스 전위를 반영하는 신호로 1924년에 독일의 신경정신학자인 Hans Berger가 처음으로 인간의 뇌전도를 측정하여 기록함였음 127

148 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 - 뇌전도는 주파수 대역에 따라 크게 5개( )로 구분되나, 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구에서는 새로운 주파수 대역인 파를 추가로 사용함 - 뮤파는 1952년 Gastaut et al.이 발견한 것으로 인간의 신체 움직임과 직접적으로 관련된 대역임. 아래 표는 뇌전도의 주파수 대역의 특징과 모양을 나타냄 <표 5-2> 주파수 대역별 특징 및 모양 종류 대역 (Hz) 특 징 모양 깊은 수면 시 잘 나타나는 파형 정서안정 또는 수면 상태로 가기 전(졸린상 태)에 잘 나타나는 파형 각성상태의 뇌전도로 휴식시 나타나는 파형 흥분, 긴장, 불안, 계산시 나타나는 파형 30 이상 정서적으로 초조, 극도의 흥분, 각성 시 잘 나타나는 파형 - 움직임 상상 또는 실제 움직임 시 나타나 는 파형 다. 국내외 기술개발현황 및 기술수준 생체신호 기반의 사용자 인터페이스에 관한 많은 연구의 대부분은 국외 연구가 주를 이루고 있으며 국내 연구는 아직 초기단계에 있음 근전도 기반 사용자 인터페이스 : 근전도는 사람의 실제 움직임보다 빠르게 발생하기 때문에 사용자 의도에 즉각적으로 반응하는 보조장비나 재활로봇의 입력으로 적합하다고 볼 수 있음 국내 근전도 기반 사용자 인터페이스 연구현황 및 수준 - 국내 근전도 기반의 인터페이스 연구는 단순한 게임 인터페이스부터 고령자나 장애우를 위한 재활로봇에 이르기까지 여러 분야에서 연구 및 사용되고 있음 김강수 등은 근전도 기반의 게임 인터페이스를 위해 4 가지 손목 동작을 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽으로 정한 뒤, 획득한 근전도로부터 설정한 문턱치와 각 채널간의 비교를 통해 방향을 구분하는 연구를 하였음 최창목 등은 의수/외골격 로봇 인터페이스 분야에서 인간의 움직임 의도에 따른 로봇의 섬세한 동작을 보여주기 위해 근전도 기반의 손가락 힘 추정 연구를 하였음 곽재경 등은 신체가 불편한 장애인들도 운전을 할 수 있도록 손목 움직임에서 발생하는 근전도를 이용하여 핸들과 속도를 제어하는 연구하였고, 실제 자동차에 적용함으로써 근전도 기반의 인터페이스 가능성을 확인하였음 128

149 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 한국전자통신연구원의 한정수 등은 사지마비환자를 위해 머리 움직임에 따라 발생하는 목의 근전도를 이용하여 세 방향(좌, 우, 전진)에 대한 제어가 가능한 근전도 기반의 휠체어 인터페이스를 연구하였음 강희수 등은 근전도와 비전을 융합한 인터페이스를 개발하였음 벤쳐기업 피앤에스미캐닉스는 마우스의 명령 제어를 위해 손가락 움직임을 사용했고, 이 손가락 움직임은 손목에서 얻은 근전도를 통해 추론되었으며, 마우스의 이동은 약지에 부착된 컬러 마커를 카메라로 인식하였음. 또한 사용자로부터 다리의 근전도를 획득하여 환자의 의지에 맞게 장시간 반복적인 재활 훈련을 할 수 있는 재활로봇인 워크봇 을 개발하였음 국외 근전도 기반 사용자 인터페이스 연구현황 및 수준 이란 Tarbiat Modares University의 Firoozabadi S M. P. 등은 이마 중심과 양쪽 관자놀이 근처에 부착된 양극전극을 통해 근전도를 획득하여 휠체어를 제어 (눈썹이 올라가면 후진, 입술이 올라가는 웃음을 지으면 전진, 왼쪽 입술만 올라가면 좌회전, 오른쪽 입술만 올라가면 우회전이 되도록 4개의 명령어로 구성)하는 시스템을 개발하였음 영국 University of Essex의 Lai Wei 등도 5가지 얼굴 움직임에 대한 근전도와 안전도를 결합하여 좀 더 믿을 수 있고 유연한 휠체어 제어 인터페이스를 연구하였으며, 이 시스템은 제어에만 집중해야하는 기존 연구와는 달리 사용자가 말하고 주변 환경을 보는 동안 생기는 눈 깜박임과 얼굴 표정에 대한 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있어 사용자가 휠체어를 제어함과 동시에 주변 환경을 볼 수 있음 중국 Nankai University의 Xing Shusong 등은 근육이 굳어져 가는 뇌졸중 환자들이 수동적으로 재활 물리치료를 할 수 있도록 특정 근전도 신호를 입력받아 로봇의 행동을 조종할 수 있는 근전도 유발 컴퓨터 게임을 개발 하였으며, 또한 신경-퍼지 제어기와 EPP(Extended Physiological Proprioception) 피드백 시스템을 이용하여 하지 재활 로봇 시스템도 개발하였음 일본 University of Tsukuba의 팀은 팔과 다리에 착용할 수 있는 HAL(Hybrid Assistive Limb) 시스템을 개발하였으며, 이 시스템은 사용자가 움직임이고자 할 때 발생하는 근전도를 획득하여 동작 신호로 이용함 안전도 기반 사용자 인터페이스 : 안전도 기반 사용자 인터페이스는 아직 상업적으로 이용할 수 있을 만한 기술을 선보이지 못하고 있음 국내 안전도 기반 사용자 인터페이스 연구현황 및 수준 국내에서 가톨릭대학교 김재호 등은 사용자 간의 안전도 차이를 고려한 적응형 문턱치 알고리즘과 적응형 윈도우 알고리즘을 이용하여 눈동자의 좌 우 움직임에 따른 안전도 신호를 분류하였음 129

150 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 이동훈 등은 사용자 자신의 머리를 움직이지 않고 안전도와 스크린의 기준점 매칭과 비틀어진 각도를 일치시키기 위해, 디스플레이의 좌표와 이를 응시 할 때 발생하는 안전도의 크기에 대한 기준점의 차이, 각도의 차이, 스크린 거리와 크기에 따른 비율 차이를 이용하여 오차를 보정하는 연구를 하였음 강선경 등은 신체의 일부를 사용하지 못하는 사용자를 위해 안전도와 마커 인식을 이용한 u-홈네트워크 시스템의 사용자 인터페이스를 연구하였음 림스테크놀로지에서는 RC 자동차의 방향, 전진, 후진, 정지 동작을 눈동자의 상 하 좌 우 움직임에 따른 안전도 신호를 이용하여 수행하였음 국외 안전도 기반 사용자 인터페이스 연구현황 및 수준 스페인 University of Alcala de henares의 Barea R. 등은 장애인의 눈동자 움직임에 따라 휠체어가 전진, 후진, 좌회전, 우회전을 수행할 수 있고, 눈동자의 좌, 우 움직임 크기에 비례하여 좌회전, 우회전의 회전각도를 제어하는 시스템의 연구하였음 터키 The NCO Academy의 Ali Bulent Usakli 등은 환자가 눈동자 움직임을 이용하여 가상 키보드의 아이콘을 선택함으로써, 상대적으로 짧은 시간 내에 자신의 요구를 알릴 수 있는 시스템을 개발하였음 대만 St. John s University의 Lawrence Y. D. 등은 Eye-sight Level Checking System을 이용하여 안전도로 눈동자 움직임을 추정함으로서 상, 하, 좌, 우, 멈춤 기능을 가진 안전도 기반 TV 원격 제어 리모콘 인터페이스를 구성하였음 일본 The University of Electro - Communications의 OTA TAKUOMI 등은 눈동자의 수직과 수평 움직임을 HMD(Head Mounted Display)와 안전도를 사용하여 결정하는 인터페이스를 개발하였음 스위스 ETH Zurich의 Andreas Bulling 등은 EOG 신호를 이용하여 드라이 전극이 부착된 고글형태의 인터페이스를 만듦으로써 쉽고 편리하게 사용할 수 있는 HCI 어플리케이션으로서 눈 깜박임을 제거하고 순간적인 눈동자 움직임을 검출할 수 있는 continuous wavelet transform을 이용한 방법을 제안하였음 뇌전도 기반 사용자 인터페이스 : 뇌전도 기반 사용자 인터페이스는 실생활에 적용하는 등의 실용적이고 상업적인 용도의 연구에 초점을 두고 있으며, 특히 뇌전도를 획득하기 위해 이동성, 사용편의성 측면에서 사용자에게 부담이 없는 비침습형 방식을 중심으로 다양한 연구가 진행 되고 있음 국내 뇌전도 기반 사용자 인터페이스 연구현황 및 수준 국내에서 가톨릭대학교 이다빛 등은 BCI 시스템의 분류 정확성을 향상시키기 위한 분류 알고리즘 연구를 하였으며, 이것의 분류 알고리즘은 노이즈와 과적합에 강건한 성능을 보이는 가우시안 혼합 모델(Gaussian Mixture 130

151 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 Model : GMM)로 생성한 Support Vector와 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine : SVM)을 이용하여 특징을 분류함 안민규 등은 노이즈의 영향을 줄이기 위해 신호원 영역을 영상화함으로써 센서영역뿐만 아니라 신호원 영역에서 확인 될 수 있는 정보에 초점을 두는 연구를 하였음 최지원 등은 정규화 분포를 사용하여 측정한 뇌전도를 제어 신호로 사용하는 방법을 연구하였음. 이 방법을 바탕으로 BCI 영어단어 학습 프로그램을 개발함 이새벽 등은 상용화 제품을 이용하여 움직임 상상으로 커서를 움직이는 기능성 게임 브레인 맞고와 함께 게임을 진행하는 동안 게이머의 감정상태를 측정 할 수 있는 시스템을 개발하였음. 이내현 등은 기존 상용화 제품을 이용하여 노인들의 집중력 향상을 위한 활쏘기 게임을 개발하였음 서울대학교 차세대융합기술원에서는 2010년 경기 기능성 게임 페스티벌에서 뉴로원더 라는 두뇌 개발과 집중력을 향상시킬 수 있는 뇌전도 기반의 기능성 게임을 소개하였음. 게임은 상용화된 제품을 사용하여 뇌전도를 측정한 뒤 뇌전도의 집중도에 따라 게임 속 행동에 영향을 주는 방식임 브레인테크에서 만든 뉴로하모니는 뇌 발달에 필요한 뇌파를 스스로 조절하고 발달시키는 세계 최초의 상용화된 제품으로서 휴대용 뉴로피드백 훈련시스템임 Laxtha에서 개발한 밴드형 뇌전도 인터페이스 제품은 이마 위치에 있는 2개의 전극을 통해 뇌전도를 검출할 수 있고 이를 통해 자동차 속력 제어 게임, 과녁 중심 맞추기 등의 게임 인터페이스로 사용됨 국외 뇌전도 기반 사용자 인터페이스 연구현황 및 수준 대만 National Cheng Kung University의 Hsu W. Y. 등은 연속 웨이블렛 변환(Continuous Wavelet Transform CWT)과 two-sample t-test 을 이용하여 움직임 상상에 대한 특징을 추출하고, 상관계수(correlation coefficient)를 통해 움직임 상상을 분류하는 움직임 상상에 대한 효과적인 뇌전도 분석 시스템을 연구했음 스페인 University of Zaragoza의 Iturrate I. 등은 휠체어에 부착된 컴퓨터 화면의 그래픽적인 인터페이스 메뉴 중 원하는 메뉴에 집중을 하여 발생하는 뇌전도를 획득하고 분석함으로써 실시간으로 휠체어를 제어하는 연구를 하였음 영국 University of Plymouth의 Miranda E. R. 등은 소프트웨어 음향 합성기를 뇌전도로 조절하는 연구로서 음향 합성기에서 각각의 조절 장치를 알파, 베타, 그리고 세타파와 같은 파형에 하나씩 연결함으로써 뇌파에 따라 각각의 조절 장치를 움직이는 Brain-Computer Music Interface(BCMI)을 개발하였음 오스트리아 Graz University of Technology와 영국 University College London의 가상 현실 연구실 팀은 가상현실 환경에서 아바타의 움직임을 뇌 전도로 컨트롤하는 연구를 진행하였으며, 사지가 마비된 환자가 다리 움직임 131

152 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 상상에 대한 뇌전도를 이용하여 가상현실 공간에서 전동휠체어의 움직임을 컨트롤하여 거리에 있는 아바타들에게 가능한 가까이 다가가 멈추는 실험하였음 상용화된 제품인 호주의 Emotive System은 헤드셋 형태의 Emotive EPOC를 개발하여 게임 인터페이스로 판매하고 있음. 이 제품은 14개의 전극과 2개의 기준전극을 통해 뇌전도를 분석함으로써, 사용자의 감성을 인식할 수 있고 전기 휠체어, 게임의 인터페이스로도 사용할 수 있으며, 또한 2축의 자이로 센서가 내장되어 있어 머리의 움직임과 방향을 인식할 수 있음 미국의 NeuroSky가 개발한 헤드셋 형태의 MindWave는 이마의 전극과 귀밑의 접지 전극을 통해 사용자의 알파파와 베타파의 크기를 측정하고, 이를 통해 사용자의 상태를 파악할 수 있어 단순한 집중력 응용 게임의 인터페이스로 사용하였음 미국의 OCZ Technology는 얼굴 근육 움직임을 통해 표정 변화와 눈동자 움직임을 탐지할 수 있는 헤드밴드 형태의 NIA를 개발함 라. 해당기술이 활용되는 미래의 모습 및 파급효과 1 고령화 사회 대응 관련 다양한 장치들이 상호관계를 이루면서 서비스를 제공하는 모바일 및 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서는 터치, 음성, 비젼 기반의 사용자 인터페이스 방식에서 한발 더 나아가 생체신호를 기반으로 하는 사용자 인터페이스가 활용될 것으로 예측됨 생체신호 기반 인터페이스 기술은 센서를 몸에 부착하여 사용자의 의도에 따라 자연스럽게 발생된 생체신호를 이용하기 때문에 일반인 뿐 아니라 운동 능력이 제한된 고령자나 장애인들도 널리 응용할 수 있을 것으로 기대됨 노인을 위한 도우미 기능으로는 일상생활을 지원하는 기술, 사회참여를 지원하는 기술, 신체기능을 보조하는 기술 등으로 구분할 수 있음 - 신체적으로 불편한 노인들이 단지 생각하는 것만으로 텔레비전, 컴퓨터, 에어컨 등과 같은 가전제품을 제어하고, 휠체어 및 각종 보조기기 등을 손쉽게 사용할 수 있음 - 노인들의 비침습 생체신호에 기반하여 손, 팔의 상지기능 보조와 이동성과 독립성을 보장해줄 수 있는 하지 보행 보조기술 개발에 적용할 수 있음 노년인구의 노동력 손실은 국내 총생산의 약 1.5%로 국가 경쟁력을 약화시키지만, 일상생활 보조 기기의 개발은 노인의 생산성 향상 및 재사회화를 가능케 하여 국가적인 이익 향상 및 노인의 삶의 질 향상에 기여할 수 있음 생체신호 기반의 사용자 인터페이스는 사물을 조작하는 인터페이스로 활용될 뿐만 아니라 사용자의 건강모니터링에도 활용될 수 있음 132

153 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 생체신호 기반의 사용자 인터페이스는 빠르게 정보화, 고령화되고 있는 현대사회에서 노약자나 장애인이 복잡할 수 있는 디지털 컨버전스 디바이스를 쉽고 편하게 사용할 수 있도록 도움을 줄 수 있음 특히 건강상태를 관리 진단하여 적절한 운동 처방, 운동 강도 조절 등을 알려 줄 수 있는 유-헬스케어(U-Health Care) 서비스에도 도움을 줄 수 있음 2 그 외 경제사회적 파급효과 생체신호 측정 및 처리 기술은 사용자 인터페이스로의 활용 이외에도 생체신호를 이용한 모니터링 기술로 개발되어 각종 재활 분야, 건강검진 분야 등 의료분야에도 응용될 수 있는 등 향후 세계적인 고령화 사회 추세에 미루어 볼 때 그 활용성 및 사용성에 대한 무한한 잠재력을 지니고 있음. BT 형태로 전달되는 생체신호를 NT 기술을 근간으로 하는 측정 기술과 측정 데이터 전송을 위한 인터페이스 그리고 이러한 생체 신호의 분석은 인체 정보에 대한 IT 기술의 접목이 이루어지면서 산업의 융화와 신규 산업의 도출에 지대한 영향을 줄 것임 의료 IT 융합 세계 시장은 2010년 1,200억 달러에서 2020년 5,000억 달러로 성장할 전망(출처: SERI 보고 2010, 보건복지부 노인복지시설현황 2007, 한국보건산업 진흥원 2007, 연평균 6.7% 성장기준) 133

154 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 8. 라이프케어 서비스로봇 가. 기술에 대한 정의 및 설명 라이프케어 로봇은 가정, 실버타운, 요양원, 병원 및 일반 사회 환경에서 고령자의 일상 및 재활 치료에 도움을 제공하여 독립적 생활을 지원해주는 지능형 서비스 로봇을 뜻함 저출산 고령화 사회로의 진입에 따른 고령화로 한국의 고령인구 비중은 빠른 속도로 증가하여, 2030년이 되면 미국, 영국보다 고령인구 비중이 높아지고, 고령자가 인구의 25% 정도를 차지할 것으로 예상됨 이에 따른 노동력 감소 및 고령자를 돌보아 주는 사회적 역할이 중요한 이슈로 부각 되리라고 예상되며, 이러한 고령자를 도와줄 수 있는 기술로써 라이프케어 (life-care) 로봇의 중요성이 같이 부각될 것으로 예상됨 또한 현재 증가 추세인 장애인구에 대응하여, 향후 장애인들의 삶의 질 향상에 기여하는 기술(Prosthetics, 재활 로봇)로 필요성이 더욱 증가하리라고 예상됨 [그림 5-34] 장애인구 비율 현황 IT/BT/NT/Cogno의 발전 및 융합화와 더불어, 컨버전스, 지능화, 네트워크, 인간화 방향으로 로봇 기술이 진보함에 따라 로봇기술이 인간친화 및 지능화 될 것 임 인간을 닮고, 인간을 돕고, 인간 능력을 증진시키는 기술들이 각광을 이룰 것이며, 그 중에 라이프케어 로봇은 중요한 역할을 하리라고 예상 134

155 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 나. 해당기술의 핵심요소 노인과 정서적 교감 형성 및 심리적 치유를 위한 로봇 감정 교류 시스템 노인을 위한 로봇 감정 교류 시스템의 핵심요소 기술로는 주변의 정황적 정보를 토대로 사용자 상황을 인지하는 기술, 로봇뿐 아니라 스마트폰, 디지털 TV등 다양한 유형의 기기가 주어진 상황에 대해 적합한 감정을 대응하는 기술, 사회 보편적 정서에 어울리는 감정 표현 기술 이 있음 [그림 5-35] 감정 교류 시스템의 핵심요소 기술 - 사용자 상황을 인지하는 기술 : 기존의 인공 지능 및 인간-로봇 상호작용 연구 분야의 주요 핵심 기술로써, 사용자와 로봇의 교류 과정에 따라 변화하는 상황을 분석 및 이해하여 사용자와 로봇간의 일치된 공감대 형성을 목표로 함 : 로봇의 감정 교류 시스템은 로봇과 인간간의 언어기반 의사소통 방식과 달리 비언어식 의사 전달이 필요함이 주요 특징임 현재 음성 인식에 의한 언어 기반 대화 기술이 시제품 개발 및 문장의 맥락 해석 수준에 도달한 반면, 비언어 기반 대화 기술은 기초 연구 단계에 머물러 있는 실정 : 비언어 기반 대화 기술은 인간의 표정, 시선, 제스쳐, 음성 변화를 토대로 사용자의 상황을 해석함. 이는 음성 인식과 비교하여 변화에 따른 단순 의도 파악에 장점을 가지나, 순환적 대화의 전체 맥락 파악에 어려움이 있음 : 센서 네트워크 기반의 상황 인지 기술은 로봇의 언어-비언어 기반 대화 방식과 달리 네트워크에 접속된 주위 환경의 다양한 센서 정보를 토대로 종합된 상황 해석을 수행하는 기술임. 치매 노인과 같이 대화 방식의 상호작용이 어려운 경우, 주위의 센서 네트워크 정보를 이용하여 노인의 쓰러짐, 혈압 변화 등의 응급 의료 상황을 종합 처리함 135

156 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 [그림 5-36] 센서네트워크 기반 상황 해석 및 이벤트-환경-동작 맵 - 감정을 대응하는 기술 : 로봇이 주어진 상황을 이해하고 이에 적합한 감정을 대응함으로써 사용자와 로봇 간의 상호작용을 증진시킴으로써 로봇이 단순한 기계적인 모습을 넘어 사람에게 보다 친근하고 자연스러운 지능형 에이전트의 모습을 갖추는 것을 목표로 함 : 적합한 감정 대응을 구현하기 위해서는 사람과 로봇 간 상호작용 중 겪게 되는 상황에 대한 심리학 및 사회학적 분석이 필요하며 이를 체계적으로 모델화하여 로봇 감정 생성 엔진에 적용시킴 : 현재 감정 대응 기술은 실험실 환경의 한정된 상황에 대해서만 국한되어 있으며 이를 실환경 어플리케이션에 적용시키기 위해서는 상호작용 상황의 이해에 대한 확장이 요구되고 있음 - 사회 보편적 정서에 어울리는 감정 표현 기술 : 감정 표현 기술은 비언어 기반의 직관적 의사 소통이 가능한 장점이 있으며, 크게 인간과 유사한 얼굴 및 제스쳐를 이용한 휴머노이드 타입 방식과 로봇의 구동부, 디스플레이, LED 조명, 사운드 등을 이용한 비휴머노이드 타입 방식으로 구별됨. 로봇의 감정 표현 기술은 활발히 진행된 분야임에도, 로봇 장치에 의한 표현의 어색함과 미묘한 감정 변화를 나타냄에 어려움이 있음 : 인간과 유사한 휴머노이드 타입에서의 부자연스러운 감정표현은 혐오감을 상승 시키는 단점이 있음. 이에 초기의 휴머노이드 타입의 감정 표현과 달리 일본의 파로 로봇과 같이 비휴머노이드 타입에 의한 감정 표현이 효과적임 : 로봇의 기계적 구동장치에 따른 비용 및 유지 보수의 어려움에 의해, 실 서비스 환경용으로는 터치 및 디스플레이 기반의 표현 방식이 증가하고 있는 추세임 136

157 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 다. 국내외 기술개발현황 및 기술수준 국내 기술 개발 현황 고령자를 위한 일상생활 도우미 로봇은 EU 및 일본을 중심으로 연구개발이 활발히 진행되고 있으며, 국내의 경우 프론티어 사업을 통해 노인 도우미로봇 연구를 진행하고 있음 - 유진 로봇 및 한국 전자통신연구원은 뉴질랜드 및 충북의 양로원을 대상으로 고령자 도우미 서비스 로봇의 시범 사업을 실행함. 심장 박동, 혈압 등의 생리 신호를 통해 노인의 신체 상태를 파악하고, 원격지 의료진과의 진단 서비스를 시행함 (2011) [그림 5-37] 노인의 헬스케어 서비스 시범 사업 - 한국과학기술원의 인간기능 생활지원 지능로봇 기술개발사업단은 노인용 로봇인 실벗과 메로를 개발함. 감정 상호작용 기능을 토대로 노인을 위한 엔터테인먼트 컨텐츠 개발 및 인지 능력 향상 기능을 수행 (2010) 국외 기술 개발 현황 세계적 기술 수준은 아직 연구 개발 단계이며, 정보서비스 기능을 갖는 로봇은 10년 이내에, 그리고 조작 기능을 갖는 로봇은 20년 이내에 고령자를 위한 일상 생활 도우미 로봇으로서 실용화가 예상됨 - EU의 SMEPP 프로젝트의 경우, 네트워크 상의 다양한 센서 간의 정보교환을 위한 원활하게 하기 위해 Peer-to-Peer 방식의 미들웨어를 개발함. 또한 노인 쓰러짐, 침입자 감지와 같은 상황 해석 연구를 수행 (2007) - 일본의 파로 로봇은, 노인의 심리 치유 및 정서적 안정을 목적으로 개발됨. 사용자 선호를 학습하는 기능을 통해 행동 선택이 이루어져, 살아있는 반려 동물과 같은 효과가 가능함. 노인 뿐아니라 2011년 대지진시의 쓰나미 피해자를 대상으로 심리 치유 효과가 입증되었으며, 미국내 2급 치유기기로 채택됨. (2001) - 일본의 미쯔비시중공업에서 발표한 '와카바루봇'은 일본의 노령화에 따른 대책의 137

158 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 일환으로 항상 노인의 거취를 지켜보며 담당 의사나 가족들에게 화상을 전송 하고 10,000단어의 말을 하고 간단한 서빙 기능도 수행함 [그림 5-38] 노인용 서비스 로봇인 와카바투봇 - 미국의 로봇 청소기 전문 업체인 아이로봇사는, 노년층의 안전한 주거 생활을 위해 서비스 로봇인 아바(Ava)를 개발함. 장착된 태블릿 기반의 모니터를 통해 의사가 가정의 환자를 문진하거나, 원격지의 의사에게 의학적 조언을 받는 기능을 수행하여 서비스의 편리와 경제성을 고려한 사례임 [그림 5-39] 노인용 주거 생활 도우미 로봇인 아바 라. 해당기술이 활용되는 미래의 모습 및 파급효과 1 고령화 사회 대응 관련 1가구 1로봇 시대의 도래 저출산 고령화 사회는 노동력의 감소를 가져오고, 여성들 또한 경제적 활동의 증가에 따라 돌봄(care) 서비스 역할이 감소하리라고 예상됨 고령화 사회는 또한 노인의 장기요양보호비용의 증가를 야기함과 더불어 돌봄 서비스 수요를 증가시킬 것으로 예상 로봇은 이러한 미래 사회의 변화에 대하여, 노인들의 일상생활 및 독립생활을 138

159 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 지원해 주는 유용한 도구로써 자리매김을 하며, 이는 모든 가구가 로봇을 보유 하는 계기가 되라고 예상됨 노인을 위한 네트워크 기기로서의 로봇 로봇은 노인을 위한 가장 중요한 네트워크 기기로써도 동작할 것이며, 이는 가족 구성원들간의 원격 만남지원, 노인들의 일상생활 정보 지원 및 U-health 지원에 있어 가장 중요한 역할을 하는 도구가 될 것으로 예상 2 그 외 경제사회적 파급효과 65세에 이상 고령인구의 33%, 75세 이상 고령인구의 50%이상이 독거 상태로, 사회적 유대감의 단절 및 정서적 고립에 대한 지속적 관심과 치유가 필요함. 전체 노인 가구의 27%인 80만 세대에서 반려동물을 키우고 있으며 반려 동물의 연간 진료비는 5000억으로 추정됨 이러한 반려동물의 주 역할은 노인의 우울증 치료 및 치매예방, 신체 건강의 증진에 효과적이나, 지속적 관리 및 비용 증대와 함께 면역력이 약한 노인 건강에 부정적 관점도 증가하고 있는 실정임 - 반려동물의 주요 기능은 로봇기술을 기반으로 한 서비스 로봇의 기능성과 매우 유사하여, 향후 고령 친화 산업에서의 로봇 활용성에 대한 잠재력이 예상됨 경제적 양극화와 더불어 로봇 활용의 질적/양적인 면에서도 고령자들간에 양극화가 발생할 수 있음 로봇활용에 대한 고령자들의 양극화는 미래 정보화 시대에 있어 정보 격차 및 사회적 소외감을 더욱 키울 수 있음 취약 계층은 로봇으로 돌봄 서비스를 받고, 고소득 계층은 사람에 의한 돌봄 서 비스를 받는 미래사회가 될 수도 있음 139

160 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 9. 무인자율주행자동차 가. 기술에 대한 정의 및 설명 자동차 산업은 지난 100여 년간 성능 및 효율 중심의 내연기관 시대에서, 운전자의 안전과 편의를 중심으로 하는 인간친화형 미래자동차 시대로 패러다임 변화 자율주행 자동차는 인간의 안정성과 편의성을 극대화할 인간친화형 자동차의 궁극적인 형태로서, 스스로 주변 환경을 인식하고 차량의 움직임을 판단 및 경로를 계획하여 운전자의 조작 없이 스스로 주행이 가능한 차량 자율주행자동차 기술 실현을 통하여 교통사고 감소, 사용자 운전 부담 감소 및 에너지 효율 증대 등의 경제적, 사회적 효과 기대 - 정밀한 차량 주변 환경 인식 시스템 및 주행 판단 알고리즘을 통하여 운전자 부주의에 의한 교통사고 감소 - 차량 운전자의 운전 부담을 줄이고 시간적 여유를 제공함으로써, 차량은 단순 수송시스템 개념에서 사회적, 경제적, 문화적 공간으로 개념 변화 - 최단경로분석, 교통흐름분석 등의 정보통신(IT) 기술과 자율주행기술의 융합을 통하여 에너지 사용 최소화 및 주행시간 단축 나. 해당기술의 핵심요소 자율주행(Autonomous driving) 기술은 크게 4가지 핵심요소 기술과 자율주행 시스템 기반 기술로 나눌 수 있음 ([그림 5-40, 5-41] 참조) [그림 5-40] 자율주행자동차 핵심기술 140

161 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 핵심요소 기술로는 자율주행차량의 위치정보를 제공하는 차량 위치측정 기술, 자율주행차량 주변 환경 및 도로상황을 인식하는 환경인식 기술, 인식된 환경 정보를 기반으로 차량의 움직임을 결정하는 경로 및 주행계획 기술, 계획된 경로 및 움직임을 안정적으로 추종할 수 있게 차량 움직임을 제어하는 차량제어 기술 등 4 가지 핵심기술을 기반으로 하고 있음 - 자율주행을 위한 정밀지도생성(Mapping) 및 위치측정(Localization) 기술 : 자율주행을 통하여 사용자가 원하는 목적지까지 효율적이고 안정적으로 도달 하기 위해 차선, 신호등, 횡단보도 등 다양한 도로정보를 1m 위치오차 이하로 정확하게 표현하는 정밀지도생성(Mapping) 기술 : 현재 많은 위치기반 서비스들이 GPS 시스템에 의존하여 위치정보를 제공받고 있으나, GPS 시스템은 위성 신호를 기반으로 위치를 측정하기 때문에 터널이나 고층 건물 주변과 같은 GPS 신호 수신이 불안정한 지역에서는 자율주행을 위해 사용 불가하므로, 자율주행을 위한 위치측정 시스템은 GPS 위치정보의 신뢰성을 보완할 수 있는 관성센서, 차량의 수학적 모델 및 정밀지도를 통한 위치보정 기술 - 주행환경 및 교통상황을 인식하는 환경인식(Environment Perception) 기술 : 충돌을 회피하고 주행 가능한 경로를 생성하기 위해서 주변 장애물 및 움직이는 물체 (차량, 보행자, 이륜차 등) 인식 기술 : 다양한 센서정보를 융합하여 열악한 인식환경 조건에서도 안정적으로 주변 환경을 인식할 수 있게 해주는 센서정보융합 기술 : 차량과 차량, 차량과 도로인프라 간의 통신(V2X)을 통하여 주행환경에 대한 정보(주변 주행차량의 상태정보, 주행도로의 실시간 교통정보 등)를 인지할 수 있는 차량용 무선 통신 기술 - 자율주행차량 움직임을 결정하는 경로 및 주행계획 (Path and Behavior Planning) 기술 : 안전한 자율주행을 위하여 환경인식 기술을 통해 생성된 주행환경 정보를 기반으로 교통량, 교통신호 상태 및 해당구역 도로규정을 판단하고, 최소 에너지 소비 경로, 최단 시간 경로 등을 계획하는 기술 : 도심 또는 자동차전용도로에서 원하는 목적지까지 안정적으로 이동하기 위하여 정지/이동 장애물 회피 경로 생성, 차선변경 경로 생성, 분기 및 합류 주행 경로 생성, 공사구간 경로 생성, 주차 경로 생성 등과 같은 다양한 차량 움직임 경로 생성 기술 - 차량제어 (Vehicle Control) 기술 : 경로 및 주행계획 알고리즘에서 생성된 차량 이동 경로를 안정적으로 추종 할 수 있도록 차량의 조향,구동 및 제동 시스템 제어 기술 : 자율주행자동차 탑승자의 안전 및 승차감을 고려한 인간중심의 차량 제어 기술 141

162 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 자율주행자동차를 위한 시스템 기반기술로는 자율주행 알고리즘의 구현을 위한 소프트웨어 플랫폼 설계 기술 및 효율적인 정보공유를 위한 차량 유 무선 네트워크 설계 기술 로 구성 - 복잡한 자율주행시스템 소프트웨어 개발 및 유지보수를 위한 소프트웨어 플랫폼 기술 : 자율주행자동차는 센서 및 인식시스템, 무선 네트워크 등으로 인하여 소프트 웨어 복잡도가 증가하게 되므로, 자율주행 소프트웨어 플랫폼 설계기술을 통하여 소프트웨어 성능 최적화, 신뢰성 증대, 확장 및 적용 용이성 증대, 개발비용 절감 및 재사용성 극대화 기술 필요 - 자율주행의 구현을 위하여 인식, 판단 및 제어시스템 간의 효율적인 정보공유 필수 : 유 무선 네트워크의 통합 설계기술을 통한 분산 컴포넌트 간 정보공유 최적화 기술 : Ehternet 또는 차량용 네트워크인 CAN, FlexRay, MOST 등의 유선 네트워크 통합 설계를 통한 정보 공유의 신뢰성 확보 기술 : 차세대 차량용 무선 네트워크 표준인 WAVE (Wireless Access In Vehicular Environment), DSRC (Dedicated Short Range Communication), CALM (Communications Access for Land Mobiles) 등을 통한 차량과 차량, 차량과 도로인프라 간의 무선 통신(V2X) 기술 [그림 5-41] 자율주행자동차 소프트웨어 플랫폼 및 센서정보융합 시스템 다. 국내외 기술개발현황 및 기술수준 미국도로교통안적국(NHTSA)에서 제시한 자율주행자동차 개발단계는 운전자 보조, 감시된 자율주행, 조건부 자율주행, 그리고 완전 자율주행 4단계 로드맵으로 점진적 구성 사고위험을 감지하여 운전자에 경고하는 운전 보조 시스템 주행환경 인식센서가 사고 위험을 감지하여 시각적, 청각적, 촉각적 방법을 통하여 운전자에게 경고 142

163 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 현재 해외 완성차 업체인 GM, 토요타, 폴크스바겐 등과 국내 완성차업체인 현대 자동차, 한국 GM, 르노 삼성, 해외 자동차 부품회사인 Bosch, Denso, Continental, Valeo, TRW 및 국내 자동차 부품회사인 만도, 현대모비스 등에서는 차선 이탈 경고, 충돌 방지 경고, 차선변경 보조시스템, 적응형 순항제어 (SCC) 등의 운전 보조 시스템들을 일부 양산차에 적용하여 사용자의 편의성 및 안전성 확보에 기여 제한된 운전 보조 시스템은 능동적인 운전 조작 없이 운전자에게 경고만 하기 때문에 사고예방에 한계 운전자의 판단이 필요한 감시된 자율주행 감시된 자율주행의 경우 차선 및 선행차량과 같은 주행환경을 인식하고, 이를 바탕으로 자율주행시스템이 조향, 가속 및 제동과 관련한 동작을 제한적으로 조작 이와 관련하여 안전시스템 개발에 필요한 각종 센서 및 인프라 구축을 위해 PReVENT( 2004~2008년, 약 780억 원 규모), INTERSAFE2(2008~2011년, 약 170 억 원 규모) 등의 프로젝트가 유럽을 중심으로 수행되었고, 통신기술을 바탕으로 사고회피 및 교통흐름 개선을 위해 Connected Vehicle Safety Pilot 프로젝트 (2011~2014년, 약 166억 원 규모)가 미국 디트로이트에서 진행 중 하지만 이러한 시스템은 운전자가 주행 상황에 대하여 직접 판단하고 필요시 차량 조작에 직접 개입해야 되기 때문에 안정성 및 신뢰성에 한계 존재 제한된 환경에서 운전자 개입 없이 자율주행 가능한 조건부 자율주행 자율주행이 가능한 특정 환경조건에서 운전자 개입 없이 자율주행 시스템만으로 주행하며 자율주행이 불가능한 환경에서는 운전자가 직접 운전 조건부 자율주행 기술 개발을 위한 다양한 프로젝트가 유럽 및 미국에서 진행 중 - HAVEit(Highly Automated Vehicles for Intelligent Transport) : 복잡한 도로 환경에서의 능동적 안전 확보와 임시적 자율주행 가능 : 콘티넨탈 오토모티브 주관으로 시작한 유럽의 프로젝트로 2008년부터 4년 간 약 240억 원을 투자하여 자율주행 관련 핵심기술 개발을 목표로 수행 : 폭스바겐, 볼보, 콘티넨탈, Haldex, DLR, INRIA, LCPC, WIVW등 유럽 주요 완성차 업계 및 부품업체 참여 - SARTRE(Safe Road Trains for the Environment) Project : 이 프로젝트에서 제시하는 로드 트레인 기술은 고속도로에서 무선 센서를 통해 노련한 운전자가 운행하는 선행차를 후속차들이 그룹 주행함으로써 연료 및 에너지 절감 효과와 주행 시간 단축을 기대할 수 있음 : 유럽에서 2009년부터 4년 간 약 6000억 원의 예산이 투입되고 있는 FP7-Project (Seven Framework Pragramme) 중의 하나로, 영국의 리카르도 주관 하에 독일 및 스웨덴의 여러 연구소가 참여해 진행 143

164 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 : 하지만 선행차 안정성에 대한 높은 의존도로 인해 대형사고 발생에 위험이 있고, 로드트레인 시행지역이 고속도로에 국한되어 있어 일부 운전자에 이용자가 제한되는 한계가 있음 - GM, 세미-무인자동차 기술 테스트 : 2012년 4월 중순, GM은 고속도로 주행용 세미-무인운전(Semi-autonomous) 기술인 슈퍼 크루즈 기술을 발표하며 향후 2년 내 본격 상용화시킬 수 있을 것으로 전망 : 슈퍼 크루즈 기술은 레이더, 초음파, 카메라센서, GPS지도를 이용해 운행 중 자동제동, 차선 중앙 지키기, 사고 위험감지 등을 할 수 있는 고성능 크루즈 컨트롤 기능임 : GM은 무인자동차에 앞서 운전자와 자동차가 함께 운전하는 슈퍼 크루즈 컨트롤 방식을 우선적으로 상용화 시킨 후 점진적으로 무인자동차 시장으로 진출 폭을 확대시키겠다는 전략 주행 환경 인식, 상황판단 및 차량제어에 대한 모든 역할을 자율주행시스템이 담당하는 완전 자율주행 시스템 운전자는 목적지와 같은 최소한의 정보 입력만 수행하여 원하는 목적지까지 안전하고 편안하게 갈 수 있음 세계 각국의 유수 자동차 회사, 연구소 및 대학들은 자율주행시스템 개발 및 기술력 확보를 위해 실제 차량에 구현 및 테스트하고 도심 및 자동차전용도로에서 검증 함으로써 자율주행 자동차 실현 가능성 제시 - 미국 Stanford University는 모하비 사막 내 227 km 구간을 완주하는 2005년 DARPA Grand Challenge에서 우승 ([그림 5-42] 참조) - 미국 CMU (Carnegie Mellon University)는 미 국방성이 주최하는 2007년 DARPA Urban Challenge에 참가하여 가상 도심 환경에서 자율주행으로 가장 빠르 게 대회구간을 주파 ([그림 5-43] 참조) - BMW는 독일의 고속도로인 아우토반에서 자율주행시험에 성공 ([그림 5-44] 참조) - 독일 Audi 社 는 험난한 산악코스에서 고속 자율주행을 성공 ([그림 5-45] 참조) - 미국 Google 社 는 2012년 5월 미국 네바다주 교통국으로부터 스스로 주행하는 Google Self-driving Car에 정식 번호판 발급 ([그림 5-46] 참조) - 국내 한양대학교는 현대자동차그룹이 완성차업체 최초로 국내 자율주행자동차 기술발전을 도모하기 위해 대학 팀을 대상으로 개최한 2010, 2012년 자율주행 자동차경진대회서 2회 연속 우승 ([그림 5-47] 참조) 구글은 자율주행자동차 개발을 위해 매년 80억 원 규모의 투자를 하고 있으며, 현재 무인자율주행과 관련된 60여명의 기술 인력을 향후 60% 더 늘려 핵심 기술 개발에 주력할 계획 144

165 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 [그림 5-42] Stanford Stanley [그림 5-43] CMU BOSS [그림 5-44] BMW Connected Drive [그림 5-45] Audi TT Self-driving Car [그림 5-46] Google Car [그림 5-47] Hanyang University A1 라. 해당기술이 활용되는 미래의 모습 및 파급효과 1 고령화 사회 대응 관련 인구가 점차 고령화 되고 고령인구의 사회활동이 증가함에 따라 고령운전자 증가 도로교통공단에 따르면 현재 국내 65세 이상 면허 보유자는 증가추세에 있으며, 미국 교통안전위원회(NTSB)에 따르면 65세 이상 면허 보유자가 2010년 3900만 명에서 2030년 7000만 명으로 증가 예상 ([그림 5-48] 참조) 145

166 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 [그림 5-48] 국내 65세 이상 운전자 수 및 면허소지자 비율 자료: 도로교통공단 고령운전자의 교통사고 증가 및 교통사고 원인 분석 1999년을 기준으로 2008년도 전체사고가 78.2%로 꾸준히 감소한 것에 비해 65세 이상 고령운전자 사고는 369.4%인 4배가량으로 급격히 증가하였고 전체 비율도 1%에서 4.7%로 증가 고령자는 감각기관에서 수집된 정보를 의식적인 수준에서 처리하고 평가하는 지각기능이 저하됨에 따라 환경의 변화에 즉각적으로 대처하지 못하여 사고를 당하는 비율이 상승 고령운전자는 장년층에 비해 좌ㆍ우회전 등과 같은 교통상황에서 10만명당 사고 발생 건수가 높으며, 이는 노화에 따른 인식능력, 운동능력 저하로 판단력과 대처 능력이 떨어져 차량의 움직임을 예측하기 쉽지 않기 때문으로 판단됨 청장년층에 비해 고령운전자의 법규위반으로 인한 교통사고 사망발생 건수가 많은 것은, 좁아진 시야, 근육의 민첩성 저하에 따른 반응속도 감소, 약물복용 등으로 인한 주의력 저하가 원인으로 판단됨 자료: 도로교통공단 [그림 5-49] 1999년 기준 10년간 교통사고 현황 146

167 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 [그림 5-50] 연령대별 10만명당 행동유형별 교통사고 사망발생 자료: 국토해양부 [그림 5-51] 연령대별 10만명당 법규위반별 교통사고 사망발생 자료: 국토해양부 고령운전자 교통사고 방지를 위한 기술 ADAS 기술: 주행 환경을 파악하여 사고가 발생하지 않도록 미리 예방하기 위해 운전자에게 경고하거나 차량운전에 개입하는 능동/수동형 안전기술 ([그림 5-52] 참조) ADAS 기술은 기본적으로 운전자의 주의가 필요하고 제한된 상황에서 동작하기 때문에 교통사고 예방에 한계가 있음 147

168 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 [그림 5-52] 교통사고 예방을 위한 ADAS 기술 자료: 도로교통안전공단 자율주행 기술은 운전자 부담 없이 안전한 주행이 가능하기 때문에 고령운전자 뿐만 아니라 시각 장애인 등의 운전이 불가능한 사람도 이용 가능하며 교통사고 발생률도 현저히 저하시킬 수 있을 것으로 예측 현재 구글의 무인자동차 팀은 시각 장애인 스티브 마한씨가 구글 무인 자동차 (Self driving car) 운전석에 앉아 일반도로를 달리는 모습을 공개함으로써, 노인, 장애인들과 같이 교통약자를 위한 자율주행자동차의 실현 가능성 제시 [그림 5-53] Google 자율주행자동차 시각장애인 시승 2 그 외 경제사회적 파급효과 현재 지능형 자동차 운전자보조시스템(ADAS), 관련 센서(RADAR, LIDAR, Camera 등) 및 자동차-IT 융합기술에 대한 시장규모가 지속적으로 확대되고 있으며, 이를 기반으로 자율주행을 실현하기 위한 센서 관련 산업 활성화 및 시장규모 확대가 이루어질 것으로 기대 148

169 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 안전주행을 위한 운전자보조시스템(ADAS)은 시장초기 고급승용차를 중심으로 장착되어 개발이 진행되어 왔으나, 2008년 이후 중/소형차량 확대 적용을 통한 급격한 시장 성장을 바탕으로 2020년에는 시장규모가 최대 2000억 유로에 달할 전망 (출처: Bosch) 지능형 차량용 센서 (RADAR, LIDAR, Camera 등) 시장규모는 2015년까지 600억 달러로 성장할 것으로 전망 IT 기술과의 융합을 통하여 자율주행에 필요한 교통정보제공 및 자동차 공간 내 스마트 서비스를 제공할 수 있으며, 이러한 자동차-IT 융합 스마트 카 시장은 2015년까지 2,112억 달러로 증가할 것으로 전망하며 국내 시장은 123억 달러로 전망 (출처: ETRI) 자율주행자동차의 실현을 통하여 교통사고의 빈도를 급격히 감소시키고, 이를 통하여 교통사고로 인한 사회적 비용 발생 및 국가적 불안요소 감소시킬 것으로 예상 도로교통공단의 교통사고 종합 분석센터 자료에 따르면 2008년도 기준 도로교 통사고의 사회적비용(인적피해비용, 물적피해비용, 사회기관비용)을 환산하면 약 10조 8,135억원에 이르며, 이 금액은 2008년도 GDP의 약 1.1%, 국가 예산의 약 6.2%, 산업재해비용의 66.7% 규모임 자율주행자동차의 실현을 통하여 사회적 불안 요소인 교통사고를 급격히 경감 시키고 연간 발생하는 교통사고 사회적비용(약 11조원)의 절약 도로지형정보 및 실시간 교통상황 정보를 활용한 최적 에너지 소비 자율주행을 통하여 자율주행자동차의 주행 에너지 소비를 감소시키고, 이를 통하여 CO 2 및 유해가스의 배출을 감소시킴 무인자율주행자동차 개발 확대로 자율주행자동차 시장형성 및 관련 기술, 부품, 인력 수요 급증 J.D. Power & Associate의 조사결과, 1만7400명 응답자 중 37%는 무인자동차를 구매할 의사가 있다고 밝혔으며, 전체 20%는 무인자동차 프리미엄 3000달러를 지불하고도 무인자동차를 구매할 의향이 있다고 응답 구글, GM, BMW, 폴크스바겐, 아우디 등 무인자율주행자동차 개발을 추진 중인 업체에서는 제품 상용화를 앞당길 수 있는 관련 기술에 대한 적극적인 투자와 이러한 기술을 연계할 수 있는 기술업체 탐색 중 자율주행에 관련된 기술전문인력, 자율주행 인프라 관련 인력 및 차량 IT 기술 연관 인력 등 많은 일자리 창출 파급 효과 예상 149

170 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 10. 실감형 스마트워크 가. 기술에 대한 정의 및 설명 고령화란 고령자의 수가 증가하여 전체 인구에서 차지하는 고령자 비율이 높아 지는 것을 말하며, 고령화의 동향은 일반적으로 고령화율로 나타냄. 고령화율이란 65세 이상의 고령자 인구(노령인구)가 총인구에서 차지하는 비율로 나타내는 것이 일반적임 고령이란 한국의 고령자 고용촉진법시행령에서는 55세 이상을 고령자, 50~54세를 준 고령자(2조)로 규정하고 있음 UN은 65세 이상의 인구가 총인구에서 차지하는 비율이 7% 이상일 때 고령화 사회라고 보고 있으며, 인구의 고령화 요인은 출생률의 저하와 사망률의 저하에 있음 통계청의 2010년 인구총조사 결과'에 따르면, 우리나라 전국 16개 광역자치단체 전체가 65세 이상 노인 인구 비중이 7%를 초과하여 고령화사회'로 진입하였음 저출산 고령화에 따라 경제 성장잠재력 하락이 예측됨. 오는 2020년까지 우리나라의 잠재성장률은 3.8%를 유지하다가 2021~2030년에는 2.9%, 2031~2040년에는 1.9%로 하락할 것이라고 예측되며, 특히 2021년부터 노 동력이 부족하고 2030년엔 부족 규모가 280만명 수준이 될 것이며 2060년에는 인구 10명당 4명이 노인이고, 생산 가능인구 100명이 노인 80명을 부양하는 1대1 부양시대에 진입 예상 (출처: 한국개발연구원). 고령화 사회의 문제점으로서, 1) 노인 실업의 증가, 2) 젊은 인구의 감소로 인한 노동력 부족, 3) 젊은 층의 부양비용 증가, 4) 노인복지시설 및 휴식공간의 부족 등을 꼽을 수 있음 스마트워크 기술이란 종래의 사무실 근무를 벗어나 언제 어디서나 효율적으로 일할 수 있는 업무개념을 뜻하며, 스마트 워크에는 모바일 기기를 이용해 업무를 수행할 수 있는 모바일 오피스, 영상회의 시스템 등을 활용하는 원격근무, 재택 근무 등이 포함됨 고령화 극복을 위한 실감 스마트워크 기술 이란 고령자에게 일자리와 복지시설을 제공함으로써 경제적 자립을 도울 수 있는 기술을 의미함 정부는 최근 고령화 대책의 일환으로 고령자에 대한 고용보장에 각별한 노력을 기울이고 있지만 그 수준은 아직 시작 단계임 150

171 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 - 일본의 경우 정년을 65세로 의무화하는 한편 고령자를 고용하는 기업에 대해 지원금과 다양한 세제 혜택도 주고 있으며, 특히 계속고용제도를 도입해 계속고용 정착촉진 조성금을 지원하는 등 실질적인 정년을 70세로 늘리는 방안도 함께 추진하고 있음 - 우리나라의 경우, 65세 이상 노인을 대상으로 공익, 교육, 복지 등 공공 분야에서 16만개의 일자리를 창출하는 등 고령자를 대상으로 한 고용창출과 기준 고용률 제도를 통한 일자리 유지에 집중하고 있는 반면, 일본의 경우 은퇴자 재고용 제도 운영 및 중고령자(55 64세)에 대한 재취직 지원 등 고령자 취업시장 활성화에 따른 전반적인 고용촉진에 초점을 두고 있음 나. 해당기술의 핵심요소 현장감을 높여 주기 위한 실감형 스마트워크 기술 텔레프레즌스 기술은 고화질 오디오, 비디오 기술을 이용하여 사용자가 마치 현장에 있는 경험을 느낄 수 있도록 하는 기술을 의미하며, 현재 Cisco, Polycom 등에 의해 제품 시장을 주도되고 있음 최근 스마트 단말, 비디오 게임 등의 발달로 인해 주목받고 있는 UI/UX 기술은 3D, HCI(Human Computer Interaction)등의 기술 상용화로 인해 고실감형 서비스와 다양한 센서, 카메라, 실행소자를 활용하여 대화형(interactive) 서비스를 제공하는 추세로 발전하고 있음 [그림 5-54] 텔레프레즌스 기술 [그림 5-55] 텔레프레즌스 UI/UX 기술 언제 어디서나 타인과 연결할 수 있는 스마트워크 기술 모바일 (오피스) 기술은 3G, LTE, Wibro, WiFi 등 다양한 모바일 기술을 통해 사용자가 언제 어디서나 업무를 수행할 수 있는 기술을 의미하며, 우리나라의 경우 주로 통신사업자(KT, SKT)를 중심으로 기술개발이 이루어지고 있음 - KT의 경우, 클라우드 기반 가상 데스크탑(Virtual PC), Smart UC, Mobile Office가 결합된 토탈 솔루션 형태로 기술 개발 151

172 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 - SKT의 경우 스마트폰 기반 모바일 오피스 구축을 위한 통합 솔루션을 개발 하며, 위치정보, T Map, 증강현실(AR), RFID, 지그비 등 다양한 업무 효율성 향상 기술을 적극 개발 SNS기반 사용자-기업, 사용자-사용자간 상시 연결을 통해, 다양한 일자리 소개, 인력 제공 및 다양한 형태의 협업이 가능함. - 모바일 기반 청소사업관리시스템 (행복ICT) 의 경우, ICT 기술을 이용하여 건물 관리주와 청소부간 실시간 인력 제공서비스를 시범 운영 중임 [그림 5-56] 모바일 오피스 기술 자료: 삼성 SDS 모바일데스크 [그림 5-57] SNS 기반 모바일 일자리 앱 기술 자료: 행복 ICT, 모바일 기반 청소사업관리시스템 통합, 재사용할 수 있는 편리한 스마트워크 기술 UC (Unified Communication)기술은 다양한 통신매체들을 통합할 수 있는 서비스로서, 전화, 팩스, e메일, 핸드폰, 메신저 등의 다양한 통신 수단을 단일 플랫폼 상에 통합함으로써, 사용자 들이 단일한 플랫폼 상에서 실시간 협업을 가능케 하는 기술임 워크 플로우 기술은 업무의 구성, 수행 주체, 순서, 동기화, 업무 추적등을 지원 할 수 있는 일종의 동적 그룹웨어 시스템으로, 기업 내외의 업무들과 관련된 사람들과 정보 및 기타 자원들의 흐름을 통합적으로 관리, 지원할 수 있는 자동화 기술로, 정보관리 노하우등을 업무 앱스토어 를 통한 유통이 가능함 152

173 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 [그림 5-58] UC 기술 [그림 5-59] 워크 플로우 기술 회사 밖에서도 결재가 가능한 믿을 수 있는 스마트워크 기술 보안관리 기술로서, 바이러스 백신, IDS(Intrusion Detection System)/IPS(Intrusion Prevention System), 가상화, 망분리, 사용자/그룹/장소별 다양한 보안정책 설정 가능, 비인가자에 대한 접근을 원천적으로 차단 할 수 있어야 함 네트워크 보안 기술은, 원격지에 있는 컴퓨터와 통신을 함에 있어, 보안된 채널을 통하여 기밀을 요구하는 데이터를 보낼 수 있는 네트워크 보안 기술 기업 정보 유출 및 비인가된 사용자의 불법 접근을 방지하고, 기업 클라우드 서비스의 안전성을 보장하는 보안 기술 다. 국내외 기술개발현황 및 기술수준 우리나라의 경우 적극적인 정부의 주도로 스마트워크 활성화를 추진 중 정부의 스마트워크 인프라 고도화 및 민간 활성화 기반 조성(안)에 따르면, 2015년까지 근로자의 30%가 스마트워크를 수행할 수 있는 환경 조성할 수 있도록 공공부문 50개, 민간부문 450개 스마트워크센터 구축 계획이 추진 중 - 행안부의 경우, 사무실, 회의실, 휴게실 등을 포함하는 스마트워크 센터를 현재 전국적으로 11개 운영 중임 현재 정부는 갈수록 심각해지고 있는 저출산과 고령화 문제를 해결하기 위한 범 정부 차원의 종합대책인 2차 저출산 고령화 사회 기본계획(2011~2015년) 으로 향후 5년간 75조 투입 예정 153

174 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 민간 부분에서는 주로 모바일 기반 스마트워크 활성화에 주력을 기울이고 있음. KT는 UC 솔루션 '올레 비즈톡' 출시하여, 기업 조직도를 기반으로 채팅 쪽지 팩스 전화 음성(포토)메시지 단체문자발송 등 메신저와 메세징이 결합된 다양한 기능을 제공하는 기업용 통합 커뮤니케이션(UC) 서비스 운영 중 삼성 SDS는 기업형 모바일 솔류션으로 모바일데스크 서비스를 개발하여, 현재 삼성그룹을 비롯해 CJ 코오롱 빙그레 하이트진로 등 100개 기업 이상에서 사용 중 한국마이크로소프트와 (주)LG는 오피스 365' 시범서비스를 통하여 기존에 개인이 혼자 처리하던 문서작업 방식을 협업 솔루션인 셰어포인트 포털 을 이용해 여러 담당자가 실시간으로 동시에 접속해 관련 문서를 처리함으로서 업무 생산성 향상 기대 SKT에서는 클라우드 기반 유무선 통합 경영지원 솔류션으로 T비즈포인트 스마트 워크 플랫폼을 개발하여, 중소기업도 적은 비용으로 스마트워크를 도입할 수 있도록 함 해외의 경우 스마트워크 센터 도입과 각국 실정에 맞는 스마트워크 활성화에 초점을 맞추고 있음 미국의 경우 공공 부문 스마트워크 활성화에 초점을 두어, 1992년부터 워싱턴 인근에 14개의 스마트워크센터를 운영하고, 원격근무 가능자의 원격근무로 전환 추진 중임 유럽의 경우 노동 유연성 확보를 위한 스마트워크 도입을 추진 중에 있으며, 노동자들의 사회적 삶의 균형을 유지할 수 있게 하고 업무 수행에 있어 자율성을 제공하고자 함 - 네덜란드의 경우 2007년 전체 사업체의 49%가 원격근무를 운영중이며 스마트워크 센터 99개를 공공과 이 공동 구축해 운영하고 있음. 특히 500인 이상 사업체의 경우 91%가 원격근무를 도입한 상태임 - 영국의 경우 BT(British Telecom)에서 20년 이상 스마트워크 활용 중임 일본의 경우 민간 중심의 스마트워크 수요 창출에 주력 중에 있으며, 기업과 정부의 지원을 통해 원격근무자 비율을 취업인구의 2011년도까지 20%로 확대하기로 하고 스마트워크센터를 개설 운영 라. 해당기술이 활용되는 미래의 모습 및 파급효과 1 고령화 사회 대응 관련 노동 인구 부족에 따른 사회적 문제를 고령 인구의 재고용으로 인한 경제적 자립으로 해결 가능함 154

175 제5장 10대 미래유망기술 선정결과 및 기술 현황 인구가 고령화되면서 노동 인구 부족 등의 중요한 사회적인 문제로 대두되고 있으며, 65세 이상 노인인구 비율은 2008년 10.3%(501만6000명)에서 2017년에는 14.0%(711만9000명)로 늘어날 전망임 년 통계청 자료에 따르면, 남성은 77.6세 여성은 84.5세로 이미 OECD 평균을 추월한 이후 높은 수준을 유지하고 있으며, 이는 전년도에 비해 약 0.5% 증가한 것임 국내의 경우 65세 이상 노인을 대상으로 공익, 교육, 복지 등 공공 분야에서 16만개의 일자리를 창출하는 등 고령자를 대상으로 한 고용창출과 기준 고용률 제도를 통한 일자리 유지에 집중하고 있음 편리하고 믿을 수 있는 실감형 스마트워크 기술을 통하여, 굳이 회사에 출근하지 않아도 자신이 할 수 있는 맞춤형 일감을 찾을 수 있어, 고령자들의 재근무 기회 제공이 가능함 새로운 개념의 실버 일자리 창출을 통해 노인 복지, 세대간 사회적 문제 동시 해결 가능 신체적 노쇠 등의 문제 등으로 경제 활동을 하기 어려웠던 고령자들에게 새로운 서비스 기회(가령 스마트 서당, 스마트 돌봄이 )를 제공함으로써 새로운 일자리를 창출이 가능하며, 이를 통해 노인들의 자아 실현과 더불어 신구 세대간 이해와 융합 도모 2 그 외 경제사회적 파급효과 스마트워크 사회 경제적 효과는 그 자체 효과보다 스마트워크 도입을 통해 기대 되는 2차, 3차 효과가 더 클 것으로 예상 업무 효율성뿐만 아니라 출퇴근시간 교통 정체 해소, CO2 감소를 통해, 보다 살기 좋은 환경 기대 - 만일 860만명이 스마트워크를 이용할 경우, 연간 111만톤의 탄소배출량과 1조 6000억원의 교통비용이 감소할 것으로 분석하고 있음 2014년까지 스마트워크 시장은 4조 8000억원 규모로 성장하고 누적 일자리는 38만개가 창출될 것으로 전망되는데, 이가운데 중소, 중견기업의 스마트워크 시장 규모는 1조 5400억원까지 확대될 것으로 보여 중소기업에 큰 기회를 제공할 것임 - 이러한 국내 스마트워크 산업의 경제적 파급효과는 총생산유발액 2011~2020년까지 누적개념으로 약 85조원, 총부가가치유발액 약 28조원, 총고용유발인원은 약 60만명에 이를 것으로 전망됨 155

176 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 <표 5-3> 스마트워크 시장의 경제적 파급효과 (단위 : 10억원, 명) 구 분 합계 생산 유발액 부가가치 유발액 고용 유발인원 3,672 4,322 5,087 5,990 7,051 8,298 9,767 11,496 13,531 15,926 85,141 1,208 1,422 1,673 1,970 2,319 2,729 3,213 3,781 4,450 5,238 28,003 26,187 30,822 36,277 42,717 50,278 59,178 69,652 81,980 96, , ,152 자료 : ETRI 기술전략연구본부 기술경제연구부 자체 추정치 (2012.1) * 생산유발계수(1.248), 부가가치유발계수(0.410), 고용유발계수(8.899)는 2007년 산업연관표(한국은 행)를 재구성하여 도출 쉽고 편리한 스마트워크 기술 제공을 통해 고령자의 사회 경제 재참여 비율을 높여 생활수준을 높일 수 있을 것으로 기대됨 스마트워크 환경을 통해 다양한 형태의 1인 기업 설립, 시간제 원격 근무 등이 가능하므로 사회적 일자리 창출과 조기은퇴자 및 고령자에게 새로운 실버 비즈니스 기회제공 KT가 저출산, 고령화, 저탄소 녹색성장을 해결하고 업무효율화에 기여하고자 중소 기업(Small & Medium Business, SMB) 100여개사에 스마트워킹 무료컨설팅을 진행, 스마트비즈센터 및 에코노베이션센터를 운영 및 다양한 API 개방 등 1인 창업기업 및 IT벤처기업 지원(KT, 2010) 스마트워크를 전략적 지렛대로 삼아 생산성 향상, 일자리 창출, 저출산/고령화 대책, 정부 혁신, 저탄소 녹색성장 등 국가사회 현안 문제를 해결 예상 영국 BT의 경우, 1993년부터 BT워크스타일이라는 탄력근무제 도입(BT직원 9만 2000여명 중에 85%가 스마트워크 기술을 기반으로 한 재택근무, 원격근무, 출퇴근 자율제 등의 참여)으로 기업경쟁력 향상, 전체 고용인원 증가, 업무공간 자산화로 2006년 산정 9억 5000만달러에 달하는 비용 절감(디지털타임즈, 2010) 156

177 제6장 결론 및 시사점 제6장 결론 및 시사점 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술 선정작업은 지난 4년간의 미래유망기술 선정 작업과 비교하여 다가올 미래한국사회의 핵심 트렌드를 선정하고 트렌드의 세부 이슈 대응을 위한 미래기술을 선정하였다는 점에서 의미를 가짐 웹 검색 데이터 분석을 통해 미래 한국사회 변화를 검토하여 인구구조의 고령화 를 핵심 트렌드로 선정하여 미래 이슈를 심층 분석함 고령화 사회의 미래 이슈 대응을 위한 제품과 서비스를 도출하고 이를 구현하는데 필요한 핵심기술을 기술의 파급력, 실현가능성, 이슈 대응성 등을 기준으로 미래 유망기술 선정 이러한 과정을 통해 미래유망기술을 도출함으로써 향후 인구구조의 고령화 에 따른 한국사회 변화에 대한 기술의 사회적 책임을 반영하였다는 점에서 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술의 의미가 있음 <표 6-1> 2013년 KISTEP 10대 미래유망기술과 2009~2012년 유망기술과의 비교 년도 선 정 관 점 주 요 특 징 선 정 방 법 2009년 향후 10년간 예상되는 경제적 파급효과를 강조 미래성장성이 높은 4개 기술 협업지성(Wiki)을 활용한 전문가 분야(IT, BT, NT, ET)를 중심으 들의 활발한 토론과 협의 로 추진 2010년 과학기술 전 분야를 대상 기술수요자의 의견과 으로 범위 확대 시각을 담을 수 있도록 시민패널 구성 운영 추진 전문가 평가 함께 진행 후보기술 도출을 위한 설문 조사 시민패널 평가 및 전문가 평가 함께 수행 2011년 2012년 2013년 사회적 단 중기 현안 및 이슈에 대응할 수 있는 미래유망기술 국가 경제 사회적, 기술적 파급효과가 큰 미래유망 기술 미래 핵심 트렌드(인구 구조의 고령화) 대응을 위한 미래유망기술 미래사회 전망 등을 토대로 중 단기 미래이슈 발굴 미래 핵심이슈 도출을 위한 일반 국민 설문 핵심이슈 대응형 미래유망 기술 도출 핵심이슈 선정을 위한 일반 국민 대상 설문조사 이슈별 과학기술적 대응방안 및 미래유망기술 후보군 도출 전문가 워크샵 후보기술 도출을 위한 정부출 기술적 특성이 가져올 수 있 연연구기관 전문가 및 정부연 는 경제 사회적, 기술적 파급 구과제 참여 연구진 대상 설 효과가 클 것으로 예상되는 문조사 기술 발굴 최종검토대상 선정을 위해 일 경제적 파급효과 중심의 유 반인 평가결과와 전문가 평가 망기술 도출 결과 동시 활용 인구구조 고령화의 미래 이 슈 대응을 위한 미래기술 도 출 제품 및 서비스 도출을 위한 고령화 미래 이슈 분석 전문가와 제품과 서비스 구현 을 위한 미래기술 발굴 157

178 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 이렇게 선정된 미래유망기술은 각 연구개발 주체가 연구개발을 하고자 할 때 의사결정을 위한 주요 기준 중 하나로써 활용될 것으로 기대 다가올 고령화 사회에 대응을 위해 시급히 개발하여야할 기술들의 우선순위를 설정하고, 국가적 차원 또는 기업 차원에서 이러한 우선순위에 따른 연구개발 자원을 배분함으로써 연구개발 효율성 제고 가능 현재 뿐 아니라, 미래 사회의 변화에 기반을 둔 R&D 기획을 통한 자원의 효율적인 배분과 연구개발의 위험성 관리를 통해 수익 창출 시기 단축 가능 그러나 본 연구를 통해 도출한 10대 미래유망기술은 방법상의 제약으로 인해 다음과 같은 한계점을 갖음. 미래 한국사회 트렌드 변화를 위해 활용한 웹 검색 퀴리 데이터 분석에 활용된 기간 및 데이터량에 대한 한계로 인해 결과 활용에 있어 일정한 한계가 있음. - 따라서 향후 미래 환경변화 분석을 위한 데이터 활용 폭의 확대 및 방법론의 정교화를 통해 핵심 트렌드 도출 결과에 대한 신뢰성 제고 필요 또한, 이슈 검토 및 기술도출 과정에서 이슈 및 기술 누락을 방지하기 위해 다양하고 많은 전문가를 활용하였음에도 불구하고, 인적 데이터를 활용한 방법상의 한계로 인해 참여자의 전문분야를 벗어나는 분야에 대해서는 충분한 고려가 이루어지지 않을 가능성을 내포하고 있음 기술의 실현가능성은 문자 그대로 가능성이므로 향후 10년내에 명확하게 실현 된다는 보장은 할 수 없음. 다만, 현재 해당 분야의 기술수준 및 투자현황 등을 고려하여 최대한 불확실성을 줄이려고 노력하였음 마지막으로 본 연구를 통해 도출된 KISTEP 10대 미래유망기술이 해당 기술이 포함된 분야에 대한 정부 투자의 단방향적인 확대를 의미하는 것은 아님 최종 미래유망기술 선정과정에서 경제 사회적 파급효과의 정량적 객관적 분석은 미흡 연구개발 일선 현장의 연구진의 시각에서 해당 기술이 가진 특성이 불러올 수 있는 경제적 파급효과에 따라 후보기술을 도출하였으나 전문가들 개개인의 정 성적, 주관적 평가에 의존하는게 현실 따라서, 미래유망기술 선정과정에서 해당 기술을 통한 직접적인 미래시장 전망 자료 외에 기술적 또는 사회적 파급효과에 대한 정량적 분석은 한계가 있음 향후 선정된 기술의 경제적 파급효과 분석을 위해 기술분야별, 기술개발단계별, 기술수준별 파급효과 발생경로와 그 차이, 그리고 기술의 특성에 따른 파급효과 크기 측정방법에 대한 추가적인 연구가 지속적으로 필요 158

179 제6장 결론 및 시사점 국가 과학기술 기획 및 평가, 예측의 중추 기관으로서 선정된 미래유망기술에 대한 정책방향 및 투자방향 설정 등에 대한 연계방안 연구 필요 향후 KISTEP 설립목적에 부합할 수 있도록 선정된 미래유망기술의 정착 및 진흥을 위한 정책방향 및 투자방향, 정부 및 민간차원의 연구개발 전략 수립 등과의 연계 방안 수립 필요 159

180

181 참고문헌 참고문헌 한국산업기술평가관리원(2012), IT 기술예측조사 2025, 지식경제부, 한국산업기술평가관리원 한국과학기술정보연구원(2012), KISTI가 바라보는 미래유망기술 탐색 지식경제부 R&D 전략기획단(2012), IT KOREA를 넘어 SMATOPIA KOREA로, 지식경제부 보도자료 특허청(2012), 원천 핵심 특허 확보 가능한 30대 유망기술 나왔다, 특허청 보도자료 통계청(2011), 장래인구추계: 2010~2060 IMF(2012), World Economic Outlook OECD(2009), Society at a Glance, 레스터 서로우(2005), 세계화이후의 부의 지배, 청림출판 한국보건사회연구원, 한국노동연구원(2007), 소득분배 및 공적이전 조세의 재분비 국가통계포탈(2012), 가계동향조사, 통계청 기상청(2010), 2010 이상기후 특별보고서 연합뉴스(2011), < 日 대지진> 후쿠시마 제1원전 3호기 폭발 전후 보건복지부(2012), 치매환자, 믿고 입원할 병원 늘린다, 보건복지부 보도자료 김종대 외(2011), 2010 건강보험통계연보, 국민건강보험공단, 건강보험심사평가원 보건복지부, 한국자살예방협회(2011), 노인 자살예방을 위한 가이드라인 기획재정부(2012), 2060년 미래한국을 위한 중장기 적정인구 관리방안 노동연구원(2005), 중장기 인력수급 전망 2005~2020 한국보건산업진흥원(2011), 고령친화산업 현황 및 전망 한국보건산업진흥원(2011), 베이비부머의 삶의 다양성에 관한 연구 한국인터넷진흥원(2012), 2011년 인터넷 이용실태조사 유성호 외(2008), 고령화 사회와 고령자 고용정책, 교육과학사 김상진(2012), "늙은 대한민국", 친디루스 161

182 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 조성남(2004), "에이지붐 시대(고령화 사회의 미래와 도전)", 이화여자대학교 출판부 임춘식(2001), "고령화 사화의 도전", 나남출판 박경숙(2003), "고령화 사회 이미 진행된 미래", 의암출판 조지 매그너스(2010), "고령화 시대의 경제학", 부키출판 Business Information Research(2011), "고령화시대의 실버기기 장애 복지기기 시장과 기술개발 동향" 이소정 외(2010), "저출산 고령사회 대응관련 쟁점 연구", 한국보건사회연구원 염지혜 외(2010), "저출산 고령화시대 노동력부족과 인력활용 방안", 한국보건사회연구원 윤석명 외(2010), "저출산ㆍ 고령화에 따른 사회보험제도 개편방안", 한국보건사회연구원 김은지 외(2010), "저출산ㆍ 고령화가 가족형태 및 개인의 삶의 질에 미치는 영향", 한국보건 사회연구원, 한국여성정책 연구원 정경희 외(2009), "노인의 생산활동 실태 및 경제적 가치평가", 한국보건사회연구원 정경희 외(2008), "국제적 관점에서 본 고령화 대응 현황과 과제 - 고령화에 관한 마드리드 국제행동계획(MIPAA)을 중심으로", 한국보건사회연구원 한국노인인력개발원(2011), "2010 노인일자리 통계동향" 국회예산정책처(2009), "저출산ㆍ 고령화의 영향과 정책과제" 최숙희, 민승규(2008), "고령화 정책의 우선순위 분석", 삼성경제연구소 정호성 외(2010), "베이비붐 세대 은퇴의 파급효과와 대응방안 - 주요국(미일) 비교포함", 삼성경제연구소 조황희 외(2007), "고령자의 삶의 질 증대를 위한 과학기술 활용방안", 과학기술정책연구원 오영희 외(2008), "저출산고령사회관련 주요현안 및 대응방안 연구", 한국보건사회연구원 장현숙 외(2007), "고령화사회 대응 연구개발 추진 및 지원방안 기획", 한국보건산업진흥원, 과학기술부 보건복지부(2011), "제2차 저출산ㆍ 고령사회 기본계획(2011~2015)" 한국보건사회연구원(2011), "저출산고령사회 정책동향", 보건복지부, 한국보건사회연구원 정완교(2010), "고령화와 의료서비스 비용", 정책연구시리즈 , 한국개발연구원 이재광 외(2009), "정보통신기술을 활용한 고령층의 사회참여활동 촉진을 위한 서비스 모델 개발", Journal of welfare for the aged vol,45, pp, 179~206 선우덕 외(2005), "고령화 사회에서의 노인보건의료체계 구축방안",한국보건사회연구원 162

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184 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 Young Gil Kim et al(2008), Visualization of patent analysis for emerging technolog MIT(2012), Breakthrough technologise, MIT Technology Review IBM(2012), The 5 in 5, 2012, < _for_future /ideas/index,html> Gatner(2012), Gartner Identifies the Top 10 Strategic Technology Trends for 2013, < gartner.com/it/page,jsp?id= > Global Agenda Council on Emerging Technologies(2012), Top 10 Emerging Technology, World Econimic Forum, < 10-emerging-technologies/> New york times(2012), 32 innovations that will change your tomorrow, < interactive/2012/06/03/magazine/innovations-issue,html> World Futuer Society(2012), Top 10 Forecasts for 2013, The FUTURIST, Marvin J, Cetron and Owen Davies(2009), 52 Trends Shaping Tomorrow s World, World Future Society, < Foreign Policy(2009), The Next Big Thing, < the_next_big_thing> 164

185 부록 1_ 기존 10대 미래유망기술 목록 [부록 1] 기존 10대 미래유망기술 목록 165

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187 부록 1_ 기존 10대 미래유망기술 목록 <표 1> 2009년 KISTEP 선정 10대 미래기술 기술명 뇌-기계 인터페이스 RNA기반 치료제 개발 기술 그래핀 나노구조체 무공해 저급석탄 에너지 기술 염료감응 태양전지 지능공간 인지통신 기술 역분화 줄기세포 인체통신 기술 인지로봇 기술 퍼스널 라이프로그 기술 기술내용 뇌파신호를 이용하여 기계를 제어하는 기술로써, 컴퓨터의 발달로 실시간 뇌 내의 신경세포들의 활동에 관련된 데이터를 처리함 으로써 장애인의 신경보철의 개발을 현실화시키는 기술 특정 염기서열을 가지는 인공 RNA를 제조해 원하는 유전자를 선택적으로 제어할 수 있는 기술로 특정질병의 유전자를 제어하여 치료에 활용할 수 있으며, 줄기세포 등의 세포를 조절하여 세포 치료에 이용할 수 있는 기술 그래핀은 탄소가 서로 연결되어 벌집 모양의 평면 구조를 이루는 물질로 그 두께가 불과 원자 한 층에 불과하면서도 구조적, 화학적 으로 매우 안정하며 실리콘 소자를 대처할 기술 석탄은 크게 고등급 석탄(무연탄, 유연탄)과 저등급석탄(아역청탄, 갈탄)으로 구별되는데 높은 수분과 자연발화성으로 인해 사용이 제한되고 있는 저등급석탄을 원료로 무공해 청정연료를 생산할 수 있는 기술 염료감응 태양전지에서는 염료가 햇빛을 받아 들뜬 전자를 생성하고, 나노입자 타이타늄 산화물이 전자 전달계 역할을 하여 전자를 전극으로 이동시키며, 이를 응용해 단순한 공정과 저렴한 비용의 태양전지 생산을 가능하게 하는 기술 지능공간 인지통신 기술은 만물지능 세상의 신경망을 구축하는 기술이며, 만물이 지능화 되어 만들어지는 지능공간이 인간을 중심으로 인간을 위하여 사용할 수 있도록 만들어 주는 기술 역분화 줄기세포(iPS)는 배아줄기세포처럼 모든 세포로 분화할 수 있고 분열능력에 한계가 없으면서도 환자 자신의 세포를 이용 하기 때문에 유용하여 이를 활용하는 기술 인체통신 기술은 유선 혹은 무선을 사용하는 기존의 통신 방식과는 달리 사람의 몸을 통해 몸에 부착된 각종 정보 단말장치들 사이에 데이터를 주고 받는 기술 인지로봇(cognitive robotics) 분야는 로봇의 지능을 구현하는데 있어서 인간 혹은 생물체의 인지적 모형을 로봇에 접목시켜 인간과 유사한 기능의 로봇을 만드는 기술 개인의 일상생활에서 경험하는 모든 정보를 수집하여 활용이 편리하도록 분류하여 필요한 때 검색해서 용이하게 확인하도록 하는 기술 167

188 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 <표 2> 2010년 KISTEP 선정 10대 미래기술 기술명 입는 컴퓨터 3차원 디스플레이 간병 도우미 로봇 다목적 백신 유전자 치료 Home Healthcare System 고효율 휴대용 태양전지 기술내용 몸에 착용하거나 옷처럼 입는 형태의 개인용 컴퓨터를 총칭하는 기술로서, 머리 손목 손가락 착용형, 티셔츠 바지 형태 등 다양한 상품 등장 군사용에서 시작하였으나 의료, 물류 등의 분야에도 광범위하게 적용 가능 사람과 사물을 입체 영상으로 표현하는 기술로, 사용자의 직접 체험과 상호작용을 가능하게 하여 호기심 유발 및 정보전달의 효율성을 높일 수 있음 현재 극장 등에서 상업화가 이루어져있으며, 향후 무안경식 가정용 3D 디스플레이나 홀로그램 TV가 등장하여 가정에서 3차원 영상을 즐길 수 있을 것 사람의 행동과 표정을 인식하여 주인의 의도와 상태를 파악함으로써 상황에 따라 적절히 대응하는 로봇 인공피부 및 촉각센서와 함께, 인간의 몸을 안전하게 부축하기 위한 기능도 갖추어 현재의 간병사들이 수행하는 환자보조 업무의 일부 보조 다양한 질병을 예방할 수 있는 백신으로 병원균의 변종에 의한 질병을 대부분 예방하고, 여러 백신을 자주 맞는 어린이들의 불편을 감소시키는 효과 안전하고 효과적인 항원을 찾아내고 백신의 안정성 확보가 가장 중요하며, 주로 여러 병원균들의 공통적인 DNA를 타겟으로 하는 DNA 백신 이용 유전자 변형에 의하여 발생하는 질병의 근본적인 치료를 위하여 질병의 원인이 되는 유전자를 치환하거나 치료용 유전자를 새로 넣어주는 치료법 대상 유전자 발굴, 유전자전달체 설계, 유전자 발현 안정성 확보 등을 비롯하여 유전자를 도입하는데 따르는 윤리적 문제의 해결이 선결조건 바이오센싱 및 IT 기술이 발달하면서 가정에서 측정한 생체정보를 병원으로 전송하여 진단받고, 이상이 있을 경우 신속히 대응할 수 있는 시스템 고령화 사회에 대한 대비 및 삶의 질 향상을 위한 기본 기술로서, 간단하거나 만성인 질환의 경우 이 시스템을 통한 간단한 처방 역시 가능 화석연료의 부족과 개인용 전자기기의 확산에 따라 휴대가능한 소규모 에너지 생산장치의 중요성 부각 낮은 전력생산단가와 높은 효율이 보장되면, 개인 휴대 전자장치, 자동차 등 관련 산업의 범위가 넓어 2020년에는 1,000억 달러 이상의 세계시장 전망 168

189 부록 1_ 기존 10대 미래유망기술 목록 기술명 스마트 원자로 무선전력송 수신기술 Eco- Energy Zero 건축 기술내용 분산전원이 필요하거나 낮은 전력망 용량을 가진 국가 또는 원 자력을 해수담수화에 이용하고자 하는 국가 등을 중심으로 중 소형 원자로의 수요 증가 2020년까지 700억 달러의 세계시장이 형성되고, 우리나라는 10기 내외의 수출 가능성 전망 일정 범위 내에서는 콘센트와 플러그가 없어도 전력을 주고받을 수 있는 기술로서, 전자기기의 유비쿼터스 환경 구축에 필요 현재 40%에 불과한 전력전달 효율의 개선과 송수신기 크기를 휴대용으로 소형화하는 것이 과제 단열기술, 건축자재 개발, 자원 재활용, 재생에너지 활용, 에너지 효율 극대화 등 건축물의 에너지 소비량을 줄이는 다양한 기술을 활용한 건축 에너지소비총량제의 도입에 따라 건축물의 에너지 소비 감축이 의무화되며, 기존 주택 역시 개보수를 통한 에너지절감형 건축 으로의 개조가 이뤄질 것임 <표 3> 2011년 KISTEP 선정 10대 미래기술 기술명 전기자동차 급속 충전기술 기술내용 10년 이내에 전기자동차의 보급률은 급속도로 높아질 것으로 예상 되며, 이러한 변화에 최대 수요처이자 견인차 역할을 담당할 기술이 충전기술임 다만, 충전속도의 획기적 개선이 필요하며, 최종적으로는 현재의 주요 시간과 비교할 수 있는 수준의 기술 개발이 중요해 질 것임. 양자암호 기술 광자의 양자역학적 특성을 이용하여 광자의 편광이나 위상차에 정보를 저장하여 신호를 전송 및 해독 신호의 양자역학적 특성을 이용하여 원천적으로 해킹이 불가한 통신 시스템 구축 가능 $2 LED 램프 기존의 조명을 대체할 수 있는 핵심제품으로 LED가 에너지 효율 및 제품수명 등으로 인해 각광을 받을 가능성 높음. 다만, 현재의 가격이 백열전구 이하로 낮춰져야 하는 문제가 있음 저가의 LED 램프가 가능해 지면 백열전 등 사용 금지에 따른 조명 시장 관련 환경 무역 장벽 극복에도 기여할 것으로 예상 169

190 2013 KISTEP 10대 미래유망기술 선정에 관한 연구 기술명 원터치 건강 진단 서비스 $100 Rollable Tablet PC CO2 흡수 저장 소재 리튬에어 전지 전염성 병원체 검지 로봇 시스템 광범위 작용 항미생물 제제 현장 진단 유전자 증폭기술 기술내용 통신기술의 발전 및 휴대정보기기의 발전 등으로 개인의 건강을 원격으로 진단하는 서비스가 실생활에 활용될 수 있는 가능성이 매우 높아질 것임 예를 들어 스마트폰에 연결되는 패치 형태의 진단모듈을 손바닥에 부착하면 이를 통해 바이오 시그날 및 혈액분석을 수행하여 그 결과를 의사에게 전송하는 애플리케이션의 등장도 가능 또한, 질병 위험군 환자의 실시간 진단도 가능할 것임 향후 10년 동안에도 정보통신기기의 발전은 급속도로 진행될 것으로 보이나, 여전히 정보격차 등은 지속될 가능성이 높음 이러한 문제의 해소를 위해서는 단순히 보급형 저가형 PC가 아닌 충분한 성능과 휴대성을 갖춘 저가형 고성능 휴대 컴퓨터의 등장이 필요 지금의 아이패드와 갤럭시 탭의 업그레이드 형으로 휴대성을 한층 높인 싼 가격의 컴퓨터 수요가 매우 높아질 것임 지속가능 성장, 환경보호 이슈 등으로 인해 CO2 감축에 대한 국제적 관심을 지속될 것으로 예상됨. 따라서, CO2를 선택적으로 추출 및 저장할 수 있는 다공성 신 나노재료의 성공적 개발은 매우 큰 파급효과를 가져올 것으로 판단됨. 또한, 저장 뿐 아니라 필요시 효과적으로 추출하여 이용 가능한 기술에 대한 관심도 높아질 것임 Li 금속과 대기 중 산소의 결합에서 발생하는 전기 에너지를 사용 하는 2차 전지 종래 전지 보다 10배 가까운 용량으로 전기 자동차를 비롯한 이동 전화, 노트북 등의 이동 전원으로 사용이 매우 폭 넓을 것임 신종 전염병의 발생 가능성 및 빈도가 높아질 것으로 예상되며 이에 신속한 진단 및 대응의 필요성도 매우 중요해질 것임. 따라서 현재의 접촉식 방식으로 인한 부작용을 획기적으로 줄일 수 있는 획기적 기술이 필요 이를 위해 검체처리에서 병원체 탐지에 이르는 일련의 과정을 비 접촉식으로 처리하는 무인진단기술의 중요성이 높아질 것으로 판단 슈퍼박테리아 감염 등을 포함한 신종전염병에 효과적으로 대응할 수 있는 기술의 필요성이 매우 높아질 것이며, 광범위 작용 항미 생물제제 개발이 중요한 기술로 등장할 것으로 예상 유전자 증폭기술인 PCR(PolyMerase Chain Reaction)을 이용해 유전자를 직접 현장 검사하는 기술 사람의 타액, 혈액 등에서 병원체의 유전자 정보를 담고 있는 DNA, RNA를 추출한 후 증폭해 질병 감염 여부를 확인 신종플루 이후 가장 빠르고 정확한 방법으로 각광받았고, 호흡기 질환 검사, 성병검사, 약제내성 검사, 암 진단을 위한 체세포 돌 연변이 검사 등 적용범위가 갈수록 확대되는 상황 170