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이상엽의 공학이야기

2021년 떠오르는 10대 기술

일러스트_김상민 기자

세계경제포럼이 ‘2021년 떠오르는 10대 기술’을 16일 발표했다. 올해로 10번째를 맞이한 이 리스트에는 예년과 같이 흥미로운 기술들이 포함되었다.

 

첫 번째는 탈탄소 기술이다. 휘발유나 경유 자동차를 전기자동차로 바꾸는 잘 알려진 것 이외에도 탄소중립 에어컨디셔너, 저탄소 시멘트, 신재생에너지, 고기 없는 단백질 등이 총체적으로 빠르게 개발돼 적용되어야 한다고 제시되었다.

 

두 번째는 자체 영양 제공 식용작물 재배 기술이다. 콩과 식물은 질소비료를 주지 않아도 되는데 그 이유는 뿌리에 박테리아들이 자리 잡아 노듈이라는 것을 형성하고, 그 박테리아들이 공기 중의 질소를 고정하기 때문이다. 이를 모방하여 노듈을 형성하지 못하는 식용작물들도 노듈을 형성하게 엔지니어링하거나, 아니면 질소를 고정하지 못하는 토양 박테리아를 대사공학으로 개량해 질소를 고정하게 함으로써 자체 영양 제공 식용작물들을 개발할 수 있다.

 

세 번째는 질병 진단 호흡센서 기술이다. 사람의 날숨에는 800종 이상의 화합물이 포함되어 있는데 이 화합물들의 농도 변화를 감지해 질병을 진단할 수 있는 기술이다. 예를 들어 날숨에서 아세톤의 농도가 높게 탐지되면 당뇨병일 가능성이 높고, 알데히드 농도가 높으면 폐암일 가능성이 있다. 코로나 바이러스를 진단하는 호흡센서 개발도 발표된 바 있다. 모든 질병을 진단할 수는 없겠지만 다양한 센서기술 개발을 통해 더 많은 질병을 진단할 수 있을 것이다.

 

네 번째는 수요 기반 약제조 기술이다. 대형 GMP(의약품 제조 및 품질관리 기준) 시설에서 제조되는 현재의 약들과 달리 환자에 따라 최적의 치료 성분과 양으로 제조를 하는 것이다. 약의 원료가 되는 화학물질들이 작은 반응기들을 연속흐름 공정으로 지나가며 로컬에서 제조가 가능하다. 이 기술을 이용해 항우울제인 플루오세틴과 국소 마취제인 리도카인 등을 제조한 바 있다.

 

다섯 번째는 무선신호로부터의 에너지 획득 기술이다. 2025년이 되면 약 400억개의 사물인터넷 기기가 사용될 것으로 예상되는바 이들 기기에 파워를 제공하는 기술이 요구된다. 와이파이와 5G, 6G와 같은 무선신호 전자기파를 안테나로 받아서 전자정류회로를 거쳐 반도체로 DC로 바꿀 수가 있다. 향후 심박조정장치 등을 배터리 교환 수술 필요 없이 무선 충전할 수도 있을 것이다.

 

여섯 번째는 건강한 노화를 위한 공학이다. 세계보건기구에 따르면 2050년이 되면 전 세계 인구에서 60세 이상이 22%를 차지하게 된다. 의료 빅데이터 기반의 건강 관리, 줄기세포 치료, 정밀 유전자 치료 등 다양한 기술들이 접목될 것이며, 최근 인간 성장호르몬을 포함한 약물조합으로 생체시계를 1년 반 정도 젊게 되돌린 연구결과에서 보듯이 건강한 노화를 위한 다양한 의학공학 기술들이 개발될 것이다.

 

일곱 번째는 그린암모니아 기술이다. 암모니아는 하버-보시법으로 잘 알려졌듯이, 철이나 오스뮴 촉매반응을 통해 질소와 수소로부터 만들어지는데 수소는 이제까지 화석연료를 이용해 만들어 왔다. 재생에너지를 이용해 물분해를 통해 만드는 그린수소로 암모니아를 만드는 그린암모니아 기술이 곧 개발될 것이다.

 

여덟 번째는 무선 바이오마커 기기다. 당뇨 등 만성질환자들은 지속적으로 피를 뽑아 상태를 점검해야 한다. 피 대신 땀, 눈물, 오줌을 이용해 만성질환을 모니터할 수 있는 바이오마커들의 농도와 변화를 탐지할 수 있는 무선기기들의 개발이 활발하다. 2030년이면 5억8000만명에 이를 당뇨환자들을 비침습 무선 전자기파로 모니터할 수 있다면 환자들의 삶의 질에 큰 영향을 미칠 것이다.

 

아홉 번째는 근처에 풍부한 물질로 집을 프린팅하는 기술이다. 화성에 집을 지으려면 건축자재를 화성에서 조달해야 한다는 점에서 아이디어를 얻었는데, 각 해당 지역에 풍부한 물질로 집을 프린팅하는 기술이다. 건축자재들의 수송이 필요 없어 보다 경제적으로 빠르게 각 지역에 풍부한 물질로 집을 프린팅할 수 있고, 수명이 다 되면 재료를 회수해 다시 사용하는 기술로 발전해 나갈 것이다.

 

마지막 열 번째는 이미 지난번 내 글에서 중요성을 언급한 우주 사물인터넷 기술이다. 4차 산업혁명 시대에 정지궤도위성으로는 도저히 따라잡을 수 없는 정보통신 요구량을 스페이스X의 스타링크나 원웹 등과 같이 다수의 저궤도 통신위성으로 제공하는 것이다.

올해 선정된 10대 기술의 특징 중 하나는 융합기술이 더 부각되었다는 점이다. 우리나라도 이러한 미래를 주도할 기술 개발에 더욱 박차를 가해야겠다.

 

이상엽 카이스트 특훈교수

 

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