세계경제포럼(WEF)에서 2021년 10대 미래유망기술을 발표했다. 미래유망기술이란 가까운 미래(5년 이내)에 글로벌 사회·경제에 큰 영향력을 가질 혁신적인 기술(breakthrough innovations)로 삶을 개선시키고 산업을 변화시키며 지구를 보호하는 데에 잠재력을 가질 것으로 전망되는 10대 기술을 뜻한다.

유망기술 선정은 세계경제포럼의 전문가 네트워크 및 글로벌 미래위원회(Global Future Councils)와 사이언티픽 아메리칸(Scientific American)의 자문위원회를 통해 선정, 매년 하반기에 발표된다.

이번에 선정된 유망기술은 바이오 관련 기술과 지구환경, 인류건강 등 미래지향적 인프라가 주를 이뤘다. 이는 전 세계가 농업, 보건 및 우주에 혁명을 일으킬 수 있는 기술적 진보를 강조하고 기후변화회의(COP26)에서 주장한 온실가스 배출을 줄이기 위한 목표와도 연관돼 있다. 특히 이번 유망기술에는 융합기술이 부각됐다는 점이 눈길을 끈다.

■친환경기술로 지구온난화를 막아라

▲탈탄소화 관련 기술=지구온난화는 현재를 살아가고 있는 인류가 해결해야 하는 숙제다. 이에 전 세계 정부와 산업체에서는 기후문제 해결을 위한 탄소배출을 줄이기 위해 일상생활의 모든 면에서 탈탄소화 관련 신기술을 개발하고 있다.

특히 이번 코로나19 팬데믹에 따른 셧다운은 전 세계 인구에게 환경파괴와 공해의 심각성을 알려줬다. 한 예로 중국과 인도의 산업 중심지에서는 몇 년 만에 처음으로 맑은 하늘을 볼 수 있었던 것. 이에 기업에서는 향후 3~5년 동안 대규모 에너지 저장, 저탄소/무탄소 화학재료, 활성화된 철도 운송, 탄소 격리, 저탄소 농업, 제로배출차량 및 전력원, 저탄소 시멘트, 탄소중립 에어컨디셔너, 고기 없는 단백질 등을 개발 중이다.

▲스스로 비료를 공급하는 작물=과거와 달리 배를 곪지 않는 사회가 됐다. 문제는 매년 작물 생산량을 향상시키기 위해 1억1000만톤 이상의 질소 비료가 사용된다는 것이다. 질소비료를 지나치게 사용하면 지하수와 농작물에 악영향을 준다. 또 초산성 질소오염을 유발하고 야채소 등의 잎에 초산염이 축적돼 건강에도 좋지 않다. 이에 연구진들은 콩과 작물처럼 스스로 질소를 포획해 암모니아 형태로 스스로 ‘고정’하는 기전에 착안, 옥수수 및 기타 곡물을 대상으로 자가 수정하는 것을 목표로 삼고 있다.

▲그린 암모니아=농작물은 비료용 암모니아를 많이 필요로 한다. 비료용 암모니아 합성에는 막대한 양의 수소공급이 필요한데 이 과정에 엄청난 양의 온실가스를 방출한다. 또 최근에는 온실가스뿐 아니라 질소산화물도 배출된다는 사실이 밝혀지면서 전 세계에 비상이 걸렸다. 이에 전 세계에서는 물분해를 통해 ‘그린수소’로 만드는 ‘그린암모니아’기술을 개발 중이다.

■코로나19로 바뀐 의료기술, 치료에서 예방의학으로

▲질병진단 호흡센서=코로나19로 전 세계가 큰 혼란에 빠졌다. 이런 까닭에 질병진단관련 기술이 크게 성장했다. 현재 개발 중인 호흡센서는 인간의 호흡에 포함된 800가지 이상의 화합물 농도의 변화를 감지해 질병을 진단한다. 해당 센서는 사람의 날숨에 포함된 다양한 질병과 관련된 바이오마커 가스들에 대한 패턴(배출 농도) 인식을 통해 질병을 조기진단 할 수 있는 기술로 ‘호흡지문센서기술’이라고 한다.

센서는 수분을 비롯해 수소, 아세톤, 톨루엔, 암모니아, 황화수소, 일산화질소 등의 성분 농도변화를 체크해 천식, 폐암, 제1형당뇨병, 구취 등 특정 질병환자를 선별한다. 호흡을 이용한 진단은 간편하게 질병을 진단할 수 있고 조기진단이 가능하다는 장점이 있다. 머지않아 질병에 대한 진단도 환자의 호흡만으로 간단해질 수 있을 것으로 전망되고 있다. 

▲주문형 의약품 제조=의약품은 일반적으로 전 세게 여러 지역에 여러 부품이 분산돼있는 다단계 프로세스로 대량 생산되고 있다. 하지만 유전체분석 기술의 발달로 한 가지 질병에도 다양한 유전자변이가 존재한다는 것이 발견, 맞춤형 의약품들이 개발되고 있다. 이에 전 세계 기업들은 ‘연속흐름제조’라는 공정을 개발 중이다. 연속흐름제조는튜브를 통해 작은 반응기로 원료를 연속으로 보내면서 로컬에서 제조가 가능하게 해준다. 문제는 매우 고가이기 때문에 상용화에는 시일이 걸릴 것으로 예상된다.

▲건강한 고령화를 위한 공학=평균수명이 늘면서 인구고령화가 새로운 문제로 부각됐다. 실제로 세계보건기구(WHO)는 2015년에서 2050년 사이 60세 이상 인구의 비율이 12%에서 22%로 거의 두 배가 될 것으로 예측했다.

문제는 고령사회 진입은 곧 의료비지출 확대로 이어진다는 것이다. 실제로 우리나라 국민건강보험공단에 따르면 2018년 만 65세 이상 건강보험 가입자 진료비는 31조8235억원으로 처음으로 30조를 넘겨 전체 진료비 40.8%를 차지했다. 하지만 다행히 최근 발전하고 있는 의료빅데이터 기반의 건강관리, 줄기세포치료제, 유전자치료 등 다양한 기술의 개발로 질병 예측인자인 ‘바이오마커’를 발견, 노화 관련 예방치료가 가능할 것으로 전망되고 있다.

▲무선 바이오마커 장치=코로나19 이후 치료중심의학에서 예방중심의학으로 단계가 넘어갔다. 이는 자연스럽게 맞춤형의료로 연결되면서 질병을 예측하는 신체센서, 즉 ‘바이오마커’의 중요성도 함께 올라갔다.

바이오마커는 암, 당뇨병 등 만성질환을 예방하는 데 큰 도움을 준다. 지금까지 바이오마커는 혈액채취를 기본으로 했다면 현재 개발 중인 검사기법은 땀, 오줌, 눈물 등을 이용한 ‘비침습적 모니터링 기술’이 개발되고 있다. 또 웨어러블 전자장치처럼 무선통신의 발전으로 의사가 필요하면 원격의료로 치료가 가능하다는 잠재력을 갖고 있다. 현재 텍사스대, KAIST, GIST, 포스텍 등에서 무선 바이오마커 장치를 개발 중이다.

■사물인터넷(IoT), 3D프린터로 전 세계에서 소통가능

▲무선신호로부터 에너지 획득=신기술 개발은 우리에게 큰 편의성을 제공한다. 그중 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장해 인터넷에 연결하는 기술인 사물인터넷(IoT)의 개발로 우리의 삶은 더욱 윤택해졌다. 이런한 성장은 더욱 가속화돼 2025년에는 약 400억개의 사물인터넷 기기가 사용될 것으로 전망되고 있다. 문제는 초저전력 장치인 사물인터넷 센서는 배터리 수명이 유한하다는 단점을 갖고 있다. 하지만 최근 5G출현으로 사물인터넷 센서 내 작은 안테나가 이러한 신호에서 에너지 충전이 가능한 기술이 개발됐다. 이 기술이 상용화 된다면 인공심장, 심장박동장치 등 배터리 교환이 필요한 제품들이 별도의 충전 없이 무선충전이 가능해진다.

▲현지 재료로 제조된 3D 주택=3D프린터를 사용해 주택을 제작하는 것은 이미 여러 나라에서 시행 중이다. 실제로 2017년에서는 3D프린터로 11.5평의 크기의 주택을 하루 만에 만들어낸 적이 있다. 이처럼 3D프린팅은 자동차, 주택 등 다양한 분야에서 활용범위가 크다. 3D프린터는 열악한 기반 시설로 인해 재료 운송이 어려운 개발도상국에서 활용폭이 크다. 현지 점토, 모래 및 섬유를 3D프린터에 적용해 저비용으로 간단하게 주택제작이 가능하기 때문. 또 수명이 다 된 재료 역시 재사용이 가능하기 때문에 사회·경제적비용이 감소될 것으로 기대된다.

▲우주 사물인터넷=우주 사물인터넷은 유명한 CEO 일론 머스크가 ‘모바일 월드 콩그레스(WMC) 2021’에서 ‘위성인터넷망 구축 프로젝트’를 통해 유명해졌다. 일론 머스크는 민간 우주 기업인 ‘스페이스X’를 통해 저궤도 소형위성 1만2000개를 쏘아올려 전 세계가 이용 가능한 초고속 인터넷 서비스를 구축하는 ‘스타링크’ 프로젝트를 발표한 것. 아직 낮은 전력, 보안 문제, 저궤도 위성 문제 등의 문제가 남아 있지만 3~5년 내에 전 세계에 배포될 것으로 예상되고 있다.

※참고자료 : 생명공학정책연구센터(WEF, 2021년 10대 미래유망기술 선정)

이원국 기자 다른기사 보기