발행일 2017. 02. 27 발행처융합연구정책센터 2017 FEBRUARY vol.60 Technology Industry Policy 다보스포럼선정 10 대유망기술 김보림 융합연구정책센터
융합 2017 FEBRUARY Vol. 60 Technology Industry Policy 다보스포럼선정 10 대유망기술 김보림 융합연구정책센터 > 01 선정배경 다보스포럼 으로불리는세계경제포럼 (World Economic Forum, WEF) 은 2012년부터매년 떠오르는 10대기술 (Top 10 Emerging Technologies of 2016) 을선정함 다보스포럼의메타-협의회 (Mets-Council) 에서편찬하고, 과학잡지사이언티픽아메리칸 (Scientific American) 과협업을통해선정 발표 - 다보스포럼에서선정한 10대유망기술은자체적으로우리의일상생활을향상시키고산업을변화시키며, 지구를보호할과학기술로평가됨 글로벌아젠다 4 차산업혁명 이급격히진행되고있는현재, 다보스포럼에서선정한미래의유망기술이우리 사회에많은영향을미칠것으로기대됨에따라이유망기술들에대해알아보고자함 > 02 개요 다보스포럼은세계경제에대해토론하고연구하는국제민간회의로독립적비영리재단으로운영 - 기업인, 경제학자, 저널리스트, 정치인등이모여세계경제에대해토론하고연구 스위스의제네바에위치하고있지만, 매년 1 2월그라우뷘덴주에위치하는휴양도시다보스에서열렸기때문에 다보스포럼 으로불림다보스포럼의미래기술글로벌아젠다위원회 (Global Agenda Council) 는경제 정치 정책등의분야에서세계적인리더및싱크탱크 (Think Tank) 들의모임 - 인류와지구환경의지속성장을위해필요한주제에대해글로벌아젠다위원회를통해문제해결을 위한비전과전략을제시 글로벌아젠다위원회 는 2012 년 KAIST 이상엽교수가의장을맡으면서부터매년 미래유망기술 10 선 을 선정함 02 Industry
다보스포럼선정 10 대유망기술 - 지난 3년간세계경제포럼에서선정한미래유망기술을살펴보면, 14년, 15년에는전기 전자 기계관련기술이주를이루고다음으로는바이오관련기술들이선정되었으며, 16년도에는기존기술에 IoT를접목한기술 * 들과여러분야를융합한융합기술 ** 들이주로선정됨 * 나노센서와나노사물인터넷, 자율주행자동차, 개방형인공지능생태계등 ** 장기칩, 광유전학, 시스템대사공학등 - 특히, 16년도에는우리나라에한국과학기술원 (KAIST) 이상엽교수가창시한시스템대사공학이선정되어세계적으로주목을받음 표 1. 2014 2016 세계경제포럼선정미래유망기술 10선 2014년 2015년 2016년 신체적응웨어러블전기전자기술 연료전지자동차 나노센서와나노사물인터넷 나노구조탄소복합체 차세대로보틱스 차세대전지 해수담수화과정에서금속채취 재활용가능한열경화성고분자 블록체인 전기저장그리드 정밀한유전공학기술 2D소재 나노와이어리튬이온전지 첨삭가공 자율주행자동차 스크린없는디스플레이 다가오는인공지능 장기칩 인간마이크로비옴치료제 분산제조업 페로브스카이트태양전지 RNA기반치료제 ' 감지와회피 ' 드론 개방형인공지능생태계 개인계량화및예측분석 뉴로모픽기술 광유전학 뇌-컴퓨터인터페이스 디지털게놈 시스템대사공학 출처세계경제포럼, 생명공학정책연구센터재인용 > 03 우리일상을바꿀 10 대미래유망기술 2016 년, 다보스포럼선정 01 나노센서와나노사물인터넷 그림 1. 사물인터넷이미지 이미지출처 A. Pitsilides, "Internet of Things: A glimpse overview ", 2014 융합 Weekly TIP 03
Technology Industry Policy 나노센서는나노미터 (10 억분의 1 미터 ) 크기의센서로, 사람의몸안에서순환시키거나건설자재에섞을수 있을정도로작은크기 사물인터넷은사물에센서를부착해실시간으로데이터를인터넷이주고받는기술로, 나노센서와의접목을 통해의약, 건축, 농업, 산업재료, 기계, 에너지효율등여러분야에접목이가능 - WEF 는 2020 년까지 300 억개의기기가사물인터넷기술로연결될것으로전망 ( 16, 다보스포럼 ) 02 차세대전지 차세대전지는 2차전지의수요가급증하면서기존성능을개선한 2차전지를의미함 - 2차전지는일상생활에서쓰는스마트폰, 태블릿 PC, 노트북등 IT 기기에공통적으로사용되는배터리로, 한국의새로운먹거리산업으로주목받고있음 삼성SDI, LG화학등이글로벌시장의후발주자로 1997년 2차전지개발을시작하여, 상용화 10년만에세계시장점유율 1위를달성하는등최고기술보유 현재활발하게연구가진행중인나트륨, 알루미늄, 아연기반의 2 차전지기술은기존리튬이온전지의 성능을뛰어넘어산업전반에영향을줄것으로기대됨 표 2. 차세대전지의구성요소및장 단점 구성요소장점단점 리튬 - 황전지 양극 : 황또는황화합물음극 : 리튬금속전해질 : 유기계 / 고체전해질 고용량및낮은제조원가기존공정의활용가능 지속적인충 방전시양극재 ( 황 ) 의감소로수명저하황에의한제조설비의부식 리튬 - 공기전지 양극 : 공기 ( 산소 ) 음극 : 리튬금속전해질 : 유기계 / 고체전해질 전지셀구조단순고용량및경량화가능 고순도산소확보難산소여과장치, Blower 등추가장치로인해부피증가 나트륨 / 마그네슘전지 양극 : 금속화합물음극 : 나트륨 / 마그네슘전해질 : 유기계 / 고체전해질 저가화및고용량에용이 양극재후보물질少긴충 방전시간 전고체전지 양 / 음극 : 기존또는他차세대전지의양 / 음극활용가능전해질 : 세라믹 ( 황화물 / 산화물 ), 고분자, 복합재등 높은안전성및고용량가능다양한어플리케이션 ( 초소형전자기기 ~ 전기차 ) 에활용가능 높은계면저항유해가스인황화수소발생 ( 황화물계 ) 또는낮은저온특성 ( 고분자 ) 출처 LG 경제연구원보고서 04 Industry
다보스포럼선정 10 대유망기술 03 블록체인 블록체인은가상화폐로거래할때해킹을막기위한기술로공공거래장부라고도부름 - 거래에참여하는모든사용자에게거래내역을보내주며거래때마다이를대조해데이터위조를막는방식으로, 대표적인온라인가상화폐인비트코인에적용되어있음 비트코인은누구나열람할수있는장부에거래내역을투명하게기록하며, 비트코인을사용하는여러컴퓨터가 10분에한번씩이를검증하여해킹방지 - WEF는올해까지전세계은행의 80% 가블록체인기술을도입할것으로전망했으며, 전문가들은블록체인이향후세계경제변화를주도할것으로예측 기존거래방식 블록체인방식 $ 은행이모든장부를관리하는통일된거래내역 분산화된장부통해투명한거래내역유지 그림 2. 기존거래방식과블록체인방식의거래내역의차이 출처 SW 중심사회 04 평면 (2D) 소재 그림 3. 평면 (2D) 소재 이미지출처 http://polymer.zju.edu.cn/english/redir.php?catalog_id=65278&object_id=84042 융합 Weekly TIP 05
Technology Industry Policy 평면 (2D) 소재는 2차원소재로서얇고잘휘어지면서전기적특성이좋아반도체와태양전지, 디스플레이등에적용하는연구가활발히진행되고있음 - 2D 소재연구개발로생산비용이급격히하락하고있으며, 특히대표적으로그래핀 (Graphene) 같은단일원자층소재는공기필터, 정수필터, 웨어러블, 배터리등다양한용도에적용가능할것으로전망 05 무인 ( 자율주행 ) 자동차 그림 4. 구글의무인자동차 이미지출처 google 무인자동차산업은현재기술개발경쟁이활발한분야이나, 아직까지무인자동차를완전히합법화한나라는없음 현재는구글이무인자동차개발과도로테스트활동을선도하고있음 - 그러나, WEF는조만간직접운전하기어려운사회적약자를대신해운전할날이머지않았으며, 이를통해사회적약자들의삶의질이향상될것으로전망함 - 또한, 2025년까지미국차의 10% 가무인자동차가될것으로예측하였으며, 이기술은생명안전과공해저감, 경제개선을견인할잠재력있는기술로평가하고있음 06 Industry
다보스포럼선정 10 대유망기술 06 인체장기칩 (Organs-on-chips) 그림 5. 장기칩 이미지출처 Harvard Magazine, 2016 인체장기칩기술은회로를내제한칩위에살아있는장기를구성하는세포를배양, 해당장기의기능특성뿐아니라역학적생리적세포반응을모방하는기술 - 메모리카드크기의사람장기모형개발을통해과거에는불가능해보였던생물학적현상을관찰할수있게되었으며, 의료연구와신약개발에큰혁신을가져올수있을것으로전망됨 실제사람을대상으로하지않고도다양한의료기술의효과를확인하고신약임상실험을시험할수있으며, 미니뇌, 허파를모사한칩 등이개발 07 페로브스카이트태양전지 (Perovskite Solar Cells) 그림 6. 페로브스카이트태양전지 이미지출처 Genesis Nano Technology, 2016 융합 Weekly TIP 07
Technology Industry Policy 페로브스카이트는새로운태양광발전용물질로사면체등입방체의결정구조를가지며부도체, 반도체, 초전도현상까지보이는금속산화물 기존실리콘태양전지에비해제작하기쉽고, 어디에든사용가능하며, 효율이획기적으로향상될것으로기대되는기술분야 - 현재태양전지의 85% 는원자가 3차원적으로질서정연하게배열된단결정실리콘재질로, 이는 20% 에이르는에너지변환율과 20년넘는긴수명을가지고있지만생산비용측면에서효율성이떨어짐 08 개방형인공지능생태계 그림 7. 인공지능생태계이미지 이미지출처 Computer World, 2016 인공지능은 4 차산업혁명을주도할핵심기술로거론되고있으며, 특히빅데이터를활용한인공지능은다양한 산업에직접적인영향을미치며관련생태계가조성될것으로예상됨 - 개인의재정이나건강을관리하고의료부문의혁신을가져오는등광범위한변화가예상됨 08 Industry
다보스포럼선정 10 대유망기술 09 광유전학 (Optogenetics) 그림 8. 광유전학실험중인쥐 이미지출처 Nature, 동아사이언스재인용 광유전학은광학과유전학을결합한기술로빛으로생체조직의세포들을조절할수있는생물학적기술 - 생체조직또는자유롭게움직이는동물에서개별신경세포들의활동을조절및관찰하고신경활동의 조절이어떠한효과를유발하는지실시간확인가능 최근에는빛을뇌조직깊숙이전달할수있는기술이개발되어뇌장애 질환을가진사람들에게더욱효과적인 치료법을제공할수있을것으로예상 10 시스템대사공학 모듈을이용한유전자발현정밀조절초기물질상위모듈하위모듈유용화학물질 목표물질생산량 가상세포시뮬레이션 최적값특정대사흐름 효율성을높인효소터널구조물 그림 9. 시스템대사공학 이미지출처 News1 시스템대사공학은미생물의유전자를체계적으로분석한뒤컴퓨터로시스템을설계해유용한화학물질을 생산하는기술 KAIST 생명화학공학과이상엽특훈교수가창안한분야 융합 Weekly TIP 09
Technology Industry Policy - 대장균과같은미생물의유전자를조작해이들의신진대사과정에서화학물질을생산하는방식이라는 점에서 세포공장 이라불리기도함 - 현재까지이를통해거미실크단백질, 바이오에너지, 생분해성플라스틱, 금속나노입자등을개발 시스템대사공학은지속가능한친환경적기술로기후변화나화석연료고갈등의문제를해결할수있는 대안기술로기대됨 > 04 시사점 WEF는 10대유망기술이세계주요국가의당면문제를해결할수있을것으로기대되지만막대한사회적, 경제적위험도갖고있다고평가함 - 이에해당기술들이유용한방향으로연구개발이진행될수있도록국가차원에서의관리 감독이필요하며, 연구자스스로도윤리의식을갖고연구개발을진행해야함 4 차산업혁명시대를맞아, 이유망기술들을통해미래지속성을확보할수있도록연구개발을진행해야함 - 선정된유망신기술들은무인자동차같이상용화에가까운기술들도있지만아직요원한기술들도 있어앞으로지속적인연구개발이요구됨 또한, 해당기술들은대부분여러분야에서활용가능한기반기술들로, 이를통해다양한산업에서의변화가전망되며일상생활의많은부분에도영향을미칠것으로예상됨 - 하나의학문분야가아닌비슷한분야또는거리가있는분야들의접목을통해좀더경제적이고고효율의기술이개발된것으로보아앞으로도 4차산업혁명기동안융합기술의발전이비약적으로이루어질것으로전망됨 참고자료 > 1. BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 16-64, 생명공학정책연구센터, 16.09.20 2. Top 10 Emerging Technologies of 2016, World Economic Forum 16.06 3. Chosun Biz, IoT 차세대전지 칩위의장기... 다보스포럼선정 10 대미래기술. 2017.02.20. 10 Industry
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