발행일 2017. 10. 30 발행처융합연구정책센터 2017 OCTOBER vol.93 Technology Industry Policy 2017 년세계경제포럼선정 10 대유망기술 김상식 융합연구정책센터
융합 2017 OCTOBER Vol. 93 Industry Technology 2017 년세계경제포럼선정 10 대유망기술김상식 융합연구정책센터 Policy 01 2012 선정배경 > 년부터매년세계경제포럼에서는가까운미래에세상을변화시키는데기여할것으로전망되는 10대미래유망기술을선정하여발표 - 2015년까지는매년 1월스위스다보스포럼과연계해발표하여왔으나, 2016년부터는사이언티픽아메리칸 * 과공동으로매년 6월에열리는하계다보스포럼과연계하여발표 * Scientific American : 1845년부터발간된미국의대표적인과학월간지 2017 년에는, 수년내사회에획기적으로영향을미칠수있는기술들이주로선정 > 02 최근 5년간세계경제포럼선정 10대유망기술 초기 3년간 ( 12~ 14년) 은질병, 생명공학, 에너지, 환경등과관련된기술중심으로 10대유망기술이선정 15, 16년에는인공지능, 유전공학, 자율주행자동차등 4차산업혁명을대비한 IoT를접목한융합기술들이중심 - 로봇, 인공지능, 드론등의인간친화형첨단기술들로써향후미래시대에중요한역할을할것으로기대 표1. 지난 5년간세계경제포럼선정 10대유망기술년도 10대미래유망기술 정보에가치를더부여할수있는정보학 Informatics for Adding Value to Information 합성생물학및대사공학 Synthetic Biology and Metabolic Engineering 식량과바이오매스를증산하는녹색혁명2.0 기술 Green Revolution 2.0 -technologies for Increased Food and Biomass 나노스케일의소재고안 Nanoscale Design of Materials 2012 체계생물학및화학생물학적시스템컴퓨터모델링 Systems Biology and Computational Modelling/ Simulation of Chemical and Biological Systems 이산화탄소를자원으로사용 Utilization of Carbon Dioxide as a Resource 무선전력전달 Wireless Power 고밀도충전시스템 High Energy Density Power Systems 개인맞춤의학, 영양그리고질병예방 Personalized Medicine, Nutrition and Disease Prevention 교육증진기술 Enhanced Education Technology 2 Technology
2017 년세계경제포럼선정 10 대유망기술 년도 2013 2014 2015 10대미래유망기술 무선충전전기자동차 Online Electric Vehicles(OLEV) 3D 프린팅및리모트제조 3D Printing and Remote Manufacturing 자기치유물질 Self-healing Materials 에너지효율적인정수기술 Energy-efficient Water Purification 이산화탄소전환및활용 Carbon Dioxide(CO 2 ) Conversion and Use 분자단위에서의영양소강화 Enhanced Nutrition to Drive Health at the Molecular Level 리모트인지장치 Remote Sensing 나노단위의효과적인약물전달 Precise Drug Delivery through Nanoscale Engineering 유기전자공학및광전변환공학 Organic Electronics and Photovoltaics 4세대원자로및폐기물재처리 Fourth-generation Reactors and Nuclear-waste Recycling 신체적응웨어러블전기전자기술 Body-adapted Wearable Electronics 나노구조탄소복합체 Nanostructured Carbon Composites 해수담수화과정에서금속체취 Mining Metals from Desalination Brine 전기저장그리드 Grid-scale Electricity Storage 나노와이어리튬이온전지 Nanowire Lithium-ion Batteries 스크린없는디스플레이 Screenless Display 인간마이크로비옴치료제 Human Microbiome Therapeutics RNA 기반치료제 RNA-based Therapeutics 개인계량화및예측분석 Quantified Self(Predictive Analytics) 뇌-컴퓨터인터페이스 Brain-computer Interfaces 연료전지자동차 Fuel Cell Vehicles 차세대로보틱스 Next-generation Robotics 재활용가능한열경화성고분자 Recyclable Thermoset Plastics 정밀한유전공학기술 Precise Genetic Engineering Techniques 첨삭가공 Addictive Manufacturing 다가오는인공지능 Emergent Artificial Intelligence 분산제조업 Distributed Manufacturing 감지와회피드론 Sense and Avoid Drones 뉴로모픽기술 Neuromorphic Technology 디지털게놈 Digital Genome 2016 나노센서와나노사물인터넷 Nanosensors and the Internet of Nanothings 차세대전지 Next-generation Batteries 블록체인 The Blockchain 2D소재 2D Materials 자율주행자동차 Autonomous Vehicles 장기칩 Organs-on-chips 페로브스카이트태양전지 Perovskite Solar Cells 개방형인공지능생태계 Open AI Ecosystem 광유전학 Optogenetics 시스템대사공학 Systems Metabolic Engineering 출처세계경제포럼홈페이지및생명공학정책연구센터재인용 융합 Weekly TIP 3
Technology Industry Policy > 03 2017년세계경제포럼선정 10대유망기술 1 액체생체검사 Liquid Biopsies 비침습적 (non-invasive) 액체생체검사법은혈액이나오줌의체액검사만으로신체부위별체액내에서돌아다니는암세포유래 DNA 조각들을분석함으로써암발생, 전이등을상세히진단기존의조직샘플채취, 내시경검사등의침습적인방법에비해간편하게확인이가능하여편의성향상및비용감소견인가능 그림 1. 액체생체검사분석과정 출처 Qiagen(www.qiagen.com) 2 물획득기술 Harvesting Clean Water from Air 공기중수분을깨끗한물로전환하여획득하는기술로써, 독특한화학및구조적특성의기공을가지는물질로 만들어진필터시스템을활용 공기중에는약 1 천조리터의물이존재하여이를사용할경우, 물자원문제해소에크게기여할것으로기대 4 Technology
2017 년세계경제포럼선정 10 대유망기술 그림 2. 물획득기술도식도 출처아시아경제, [ 세계 10 대기술 ] 공기에서물 1000 조 l 추출한다, 2017.6.27 3 시각작업을위한딥러닝 Deep Learning for Visual Tasks 인공지능은시각처리분야에서비약적인발전을해왔으며, 최근의료분야에서는의료종사자들과비슷하거나더나은능력을보이고있음 특히, 피부암진단에서는더정확히세부암종류까지진단가능할것으로예상인공지능을활용하면정밀한의료진단시스템으로활용이가능하며, 전문의수가부족한개도국의의료진단에큰역할을할것으로기대 그림 3. 시각작업을위한딥러닝도식도 출처아시아경제, [ 세계 10 대기술 ] 공기에서물 1000 조 l 추출한다, 2017.6.27 융합 Weekly TIP 5
> Technology Industry Policy 4 태양광이용액체연료제조기술 Liquid Fuels from Sunshine 태양광활성화촉매를이용하여이산화탄소를직접액체연료로바꾸는친환경인공광합성기술 - 청색기술 * 과학자들을중심으로활발한연구가진행되어왔으며, 최근사막과같은극한환경에서도광합성이가능한인공잎개발중 * Blue Technology: 자연과생물이가진기능을이용하여환경오염을방지하는자연친화적기술 방출된이산화탄소를연료로변환하여태양 풍력산업에이용이가능하며, 토양에서식물생장을촉진하는 물질을만드는데도활용 그림 4. 물부족환경에서작동이가능한인공잎시스템 출처과학기술정보통신부보도자료, 사막에서도광합성가능한 인공잎 개발, 2017.9.28 5 인간세포도감 The Human Cell Atlas 인체내모든생물분자들의위치와세포종류에따른기능을밝히는기술프로젝트 - 분자들의활동방식과세포들의상호작용규명등을통하여생명공학과의학분야에활용가능한인간세포의도감완성을목표 2016년 10월, 인간세포도감프로젝트창설및기획회의가열렸으며, 당시마크저커버그 ( 페이스북창립자 ) 등유명글로벌투자자들이후원 게놈 ( 유전체 ), 전사체 ( 유전자로만든 RNA), 프로테옴 ( 단백질 ), 대사체 ( 당, 지방산, 아미노산등 ), 흐름체 ( 다른 조건하에서속도가다를수있는대사반응 ) 를탐구하는각연구들을통합하고결과를세포에매핑 - 신체의모든유형과상태를시뮬레이션하고, 질병발현과정에대한분석을통해새로운치료방법개발이가능 6 Technology
2017 년세계경제포럼선정 10 대유망기술 현재기술개발이매우빠르게진행되어, 이미 1 천만장이상의세포이미지가만들어졌으며, 30 개의세포구획및 1 만 2 천개이상의단백질위치에관한고해상도지도생성 그림 5. 인간세포도감프로젝트도식도 출처조선경제, 액체생검부터인간세포도감까지...WEF 가꼽은유망레드바이오기술, 2017.8.21 6 정밀농업 Precision Farming 토양과작물의생육특성을반영한맞춤형농업관리기술 - 큰면적에균일한농작업을하는기존의기계화농업과달리, 작은면적의위치특성에맞게변량농자재를처방하는정보화농업기술 센서와이미징기술을활용하여실시간으로식물의생장과관련된정보를수집 분석하고, 대응함으로써수율을획기적으로향상 - 센서, ICT, 정보관리등의다양한기술의융복합을통해적은노동력으로도충분한생산성확보가가능할것으로기대 융합 Weekly TIP 7
Technology Industry Policy 그림 6. 정밀농업의작업프로세스 < 관찰 > < 처방 > < 농작업 > < 피드백 > 출처 LG 그룹, 정밀농업, 함께싹틔우다, 2016 LG Global Challenger 최종보고서, 2016 7 환경친화이동수단촉매 Affordable Catalysts for Green Vehicles 친환경이동수단의에너지로각광받는수소연료전지에사용되는백금촉매의양을범용으로사용가능하게하는효율적인촉매기술 현재전극촉매에쓰이는백금은매장량이적고가격이비싸서대량생산에는한계가존재 백금과팔라듐을섞어쓰거나저가의금속을넣고겉만백금을가지게하는방법등을활발히연구중 그림 7. 수소연료전지에활용되는대체촉매개발예시 기존의백금촉매대신이용한아황화몰리브데넘촉매의수소반응특성 ( 한국화학연구원김형주박사팀개발 ) 출처연합뉴스, 친환경수소연료생산위한저렴한촉매개발, 2017.9.27 8 Technology
2017 년세계경제포럼선정 10 대유망기술 8 게놈백신 Genomic Vaccines 기존의전염병예방표준백신및암치료제는미생물로부터추출한병원균, 단백질등으로구성 - 항체제조가느리며, 새로운전염병이나독감바이러스창궐시기존백신과계통이일치하지않아효과가약함 게놈백신은 DNA나 RNA로만들어진백신으로인체내에서직접항체제조가가능하여효과적인치료가가능 - 유전체백신을인체내주입하면유전자가세포에들어가선택된단백질을만들기때문에항체제조시간과비용이획기적으로감소할것으로예상 조류인플루엔자, 에볼라, C형간염, HIV, 유방암, 폐암, 전립선암, 췌장암, 기타암등의질병치료에활용 그림 8. 게놈백신도식도 출처조선경제, 레드바이오에돈몰린다...WEF, 생체생검 인간세포지도 게놈백신유망기술선정, 2017.8.2 9 공동생활권지속가능한디자인 Sustainable Design of Communities 개인의영역을뛰어넘어공동생활권에서에너지, 물등을절약하는시스템을이용하여우리사회의지속가능한생활을가능하게하는기술 - 하나의집을기준으로에너지, 물등의사용을최적화하는것이아닌공동생활권의다수의집들의총체적최적화를의미 융합 Weekly TIP 9
Technology Industry Policy 그림 9. 공동생활권지속가능한디자인도식도 공동생활권미래전경 지속가능한디자인효과도식도 출처아시아경제, [ 세계 10 대기술 ] 공기에서물 1000 조 l 추출한다, (2017.6.27.( 좌측 )) 및 KAIST 홈페이지, 세계경제포럼 (WEF), 2017 년 10 대떠오르는기술선정 ( 우측 ) 10 양자컴퓨팅 Quantum Computing 기존컴퓨터는 0과 1로이루어진비트를기반으로문제를해결하며, 트랜지스터를늘리는방식으로성능을개선 - 하나의비트에여러정보를담을수없어정보처리속도가느리며, 현재나노단위트랜지스터가원자크기에근접함에따라, 트랜지스터수를늘리는시도역시, 한계점에다다름 양자컴퓨팅은 0과 1을한번에나타낼수있는큐비트 (Qubit) 양자비트를이용하여보다빠른작업처리가가능 - 큐비트는 00, 01, 10, 11 등상태가중첩될수있어보다복잡한작업을빠르게처리할수있으며, 큐비트가늘수록양자컴퓨터연산속도역시기하급수적으로증가하는장점이있음 예시 : 큐비트 2개는동시에 4개 (2의 2제곱 ) 상태를, 큐비트 4개는동시에 16개 (2의 4제곱 ) 상태를나타낼수있음 양자컴퓨터는복잡한데이터처리에최적화되어있어암호해독, 기후변화, 교통상황예측등대규모데이터가 필요한문제해결에효과적일것으로예상 그림 10. 기존컴퓨터와양자컴퓨터의데이터처리기본단위 기존컴퓨터데이터 양자컴퓨터데이터 출처조선경제, 양자컴퓨터는반드시온다... 암호 기후 교통영향계산에쓰일듯, 2017.7.5 10 Technology
2017 년세계경제포럼선정 10 대유망기술 > 04 시사점 최근 3년간 ( 15~ 17년) 세계경제포럼 10대유망기술은인공지능, 유전공학, 친환경에너지등가까운미래사회의혁신을주도하거나인간사회에큰도움을주는기술중심으로선정 - 특히인공지능은 3년연속 10대유망기술로선정되고있으며, 최근알파고등의인공지능프로그램수준은매우빠르게발전중 그림 11. 인공지능알파고의진화 그간의알파고바둑대결현황 시합일알파고버전바둑상대결과 2015.10 알파고판 (AlphaGo Fan) 판후이 2 단 ( 유럽챔피언 ) 5:0( 승 ) 2016.3 알파고리 (AlphaGo Lee) 이세돌 9 단 ( 한국대표 ) 4:1( 승 ) 2017.5 알파고마스터 (AlphaGo Mater) 커제 9 단 ( 세계랭킹 1 위 ) 3:0( 승 ) 2017.10 알파고제로 (AlphaGo Zero) 알파고리 / 알파고마스터 100:0( 승 ) / 89:11( 승 ) 기존알파고와알파고제로의차이비교 구분기존알파고알파고제로 학습방법사람이둔바둑기보수십만건학습스스로가상바둑을두며학습 인공신경망수를알아내는부분과승률계산부분분리수를구하는동시에승률계산 학습시간경기전수개월간의기보학습 3 일간가상바둑후기존알파고능가 제품사양 2 개의신경망 ( 정책망, 가치망 ) 칩셋 48 개 1 개의신경망 ( 빠르고강력한의사결정 ) 칩셋 4 개 알파고버전별기술발전추이 출처중앙일보, 알파고업그레이드... 더이상인간의기보입력안한다, 2017.10.19 David Silver 외, Mastering the Game of Go without Human Knowledge, Nature, 2017.10.19 융합 Weekly TIP 11
Technology Industry Policy 2017 년에는의료 / 유전자, 에너지 / 환경분야를중심으로인간을포함한자연환경문제를개선하는기술들이 주로선정 - 그밖에, 첨단 IT 기술을접목하여농업생산량증대및복잡다양한사회문제를해결하는데기여하고자노력중 표 2. 활용분야별 2017 년세계경제포럼선정 10 대유망기술 활용분야의료 / 유전자에너지 / 환경농업 / 첨단IT 10대미래유망기술액체생체검사, 게놈백신, 시각작업을위한딥러닝, 인간세포도감물획득기술, 태양광이용액체연료제조기술, 환경친화이동수단촉매, 공동생활권지속가능한디자인정밀농업, 양자컴퓨팅 참고자료 > 1. LG그룹, 정밀농업, 함께싹틔우다, 2016 LG Global Challenger 최종보고서, 2016 2. 과학기술정보통신부보도자료, 사막에서도광합성가능한 인공잎 개발, 2017.9.28 3. 생명공학정책연구센터, 세계경제포럼선정 2017년 10대미래유망기술, BioINwatch BioIN+Issue+Watch): 17-53, 2017.7.25 4. 세계경제포럼홈페이지 (www.weforum.org) 5. 아시아경제, [ 세계10대기술 ] 공기에서물 1000조l추출한다, 2017.6.27 6. 연합뉴스, 친환경수소연료생산위한저렴한촉매개발, 2017.9.27 7. 조선경제, 레드바이오에돈몰린다...WEF, 생체생검 인간세포지도 게놈백신유망기술선정, 2017.8.2 8. 조선경제, 액체생검부터인간세포도감까지...WEF가꼽은유망레드바이오기술, 2017.8.21 9. 조선경제, 양자컴퓨터는반드시온다... 암호 기후 교통영향계산에쓰일듯, 2017.7.5 10. 중앙일보, 알파고업그레이드... 더이상인간의기보입력안한다, 2017.10.19 11. 퀴아젠社홈페이지 (www.qiagen.com) 12. 한국과학기술원 (KAIST) 홈페이지, 세계경제포럼 (WEF), 2017년 10대떠오르는기술선정 13. David Silver 외 16인, Mastering the Game of Go without Human Knowledge, Nature, 2017.10.19 12 Technology
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