미래기술 위크시그널 2024 (빠르게 성장할 과학기술)
1. 과학기술 분야별 위크시그널
최근 기술적 발전이 빠르게 진행되고 있는 기술분야중 워크시그널로 변화가 포착되는 5개 과학기술분야에 대해 정리해서 소개.
선정된 분야는 [1] 모빌리티 및 물류 [2] 전기전자통신 [3]인공지능 [4]의료및 바이오 [5]COVID-19
[1] 모빌리티 및 물류 분야의 위크시그널
>이미지 및 LiDAR정보를 활용한 객체인식
*lidar: 라이다는 레이저 펄스를 발사하고, 그 빛이 주위의 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 것을 받아 물체까지의 거리 등을 측정함으로써 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치
-이미지는 차량의 주변에 위치하고 있는 방해물이나 주행에 필요한 교통 시스템을 인식하는데 도움주는 정보임
-Lidar는 이미지와 함께 자율 주행 구현에 사용되는 정보임
-이를통해 완전한 자율주행 기술의 완성을 위해 지속적으로 개발되고 있음
>자율주행의 상용화 서비스
-올해 탐지한 워크시그널에는 autonomous buses나 teleoperated driving(원격조종)같은 키워드가 함께 등장함
-자율주행 기술이 고도화됨에따라 버스나 트럭같은 분야에 상용화 되기 시작
-그러나 일상생활에서 완전한 자율주행 위해서는 기술적 제도적 제한과 문제를 극복할 필요있음
-원격제어를 통한 주행기술 teleoperated driving은 완전한 자율주행의 대안으로 주목받는 기술임
-2023년 7월 미국의 차량렌트 회사는 고객이 주문한 차량을 집까지 원격으로 조종해서 배송하는 서비스 시작함
>수중드론과 지능형 무인선박
-수중드론과 지능현 무인석박과 관련된 워크시크널은 2개이며, 대부분 올해 처음 등장한 팝핑키워드로 구성된것이 특징
-수중드론과 무인선작은 자율주행 기술과 접목되 해양분야의 미래기술로 주목받고있음
-무인선 디지털 트윈시스템이나 선박경계감시를 위한 드론시스템 등에 활용될수있음
[2] 전기전자통신 분야의 워크시그널
>블록체인과 크로스체인 기술
-블록체인은 탈중앙화 방식으로 정보를 기록하여 시스템의 보안 및 해킹방지를 위해 사용되는 기술을 의미
-올해 탐지된 워크 시그널중 cross-chain technology 는 블록체인의 상호운용을 위해 상이한 암호화폐를 교환하는 기술을 의미함
-암호화폐 시장이 성장함에 따라 크로스체인과 비트코인 관련 팝핑키워드도 꾸준히 탐지된것을 알수있음
>차세대 무선통신과 재구성 가능한 메타표면의 응용
-첫번째 워크시그널은Wifi 6 관련 표준기술이나 Wifi 7의 표준기술로 지정될 가능성이 높은 팝핑키워드로 이루어져 있음
-재구성 가능한 메타표면은 화학적 소재나 도료를 통해 특정 주파수를 투과 및 흡수할 수 있는 기술
-재구성 가능한 메타표면은 5G같은 차세대 무선통신 주파수를 안정적으로 전달하여 '자동 표적추적 및 무선통신'과 같은 기술의 구현을 가능하게 도와줌
[3]인공지능 분야의 워크시그널
>모바일 기기에 적용 가능한 AI
-딥러닝 모델의 성능이 높아짐에따라 일상생활에서 인공지능이 활용되는 사례가 증가하고 있음
-그러나 딥러닝 모델은 높은 성능에 비해 모델의 크기와 연산량이 과도하다는 점이 지적되어왔음
-최근 모바일및 임베디드 애플리케이션 목적의 경량화된 딥러닝 구조에 대한 연구가 진행중이며 이에따른 tiny 계열의 모델이 등장하기 시작
-아래 표는 모바일 기기에 적용가능한 AI관련 위크시그널을 보여줌
-인공지능이 모바일 기기에 사용되기 시작함에 따라 데이터 및 개인정보 보안에 관한 이슈도 함께 주목받고 있음
-올해 탐지된 위크시그널중 (federated analytics)과 관련된 팝핑키워드들은 다양한 기기의 데이터를 독립적으로 처리하여 유출을 제한하는 분산형 기법을 의미함
>멀티모달데이터와 다중 목적함수
-2022년 챗GPT를 시작으로 생성형 인공지능에 대한 대중의 관심이 증가하였으며 현재까지 다양한 형태의 생성형 인공지능이 발표되고있음
-2023년 10월 LG는 생성형 인공지능의 2라운드는 "멀티모달 인공지능"이 될것이라고 전망한 바 있음
-멀티모달 인공지능은 텍스트와 이미지같은 다양한 데이터를 한번에 입력받아 처리하는것이 장점
-앞으로 인공지능은 다양한 형태를 기반으로 다양한 기능을 구현할수 있는 형태로 발전할것을 예상해볼수있음
[4]의료 및 바이오 분야의 워크시그널
>유전자 편집을 활용한 치료와 응용
-유전자 편집과 관련된 워크시그널2개는 모두 올해 처음 등장한 팝핑키워드로 구성된것이 특징
-cas13은 유전자 편집에 사용되는 크리스퍼-Cas(CRISPR-Cas)를 나타내는 키워드
-유전자 편집기술은 세포 내 데이터 기록, 신약 타겟 발굴, 바이러스 감염진단등의 분야에 사용되고 있으며, 가까운 미래에는 유전자 편집을 통한 희귀 및 난치질환의 임상치료가 가능할 것으로 전망되고있음
-prime editing은 4세대 유전자가위기술로 각광받고있는 새로운 기술로, Cas9를 이용하지만 DNA 시퀀스중 한 가닥만 절단하여 기존 유전자가위의 정밀도를 향상시키면서 담점을 해결한 차세대 기술임
-또한 2023년 2월 한국생명공학연구원은 임상적용 가능 유전자 편집기술을 바이오 유망기술로 선정한바 있으 관련 기술에 대한 지속적 발전이 기대됨
>바이오 기술을 활용한 친환경 기술
-rejuvenated asphalt는 역노화 아스팔트라고 불리는 기술로 지속가능한 건축 자재물로 주목받고 있음
-바이오 기술은 환경오염의 주된 원인으로 지목받고 있는 건축 폐기물 문제를 해결하기위해 사용되고 있음
-최근에는 비석유 기반 재생가능한 자원으로 만든 바이오 아스팔트, 지속가능한 아스팔트, 미생물을 활용한 자가 치유 콘크리트까지 연구되고있음
[5]COVID19 분야의 위크시그널
>COVID19바이러스 관련 치료제
-아래표는 COVID19바이러스 관련 치료제에 대한 위크시그널을 보여줌(대부분 올해 처음등장한 팝핑키워드로 구성)
-nirmatrelvir와 casirivimab-imdevimab, 그리고 regn-cov2는 COVID19를 타겟으로 한 치료제를 의미함
-tixagevimab/cilgavimab은 Evusheld로 불리는 COVID19 치료제의 항체를 나타냄
>COVID19의 변이
-델타변이와 같은 COVID19의 변이는 글로벌 팬데믹의 중단을 지연시킨 원인 중 하나로, 바이러스가 다양하게 변이됨에따라 재감염된 사례도 증가함
-팬데믹 장기화에따라 신체적 질환뿐아니라 정신적 후유증에 대한 병리, 생리학적 증상이 증가하고 있음
2. 미래 고성장 위크시그널
위의 위크시그널 미래성장성 예측모델을 위크시그널에 적용한 결과 미래의 고성장성이 예측된 기술중
Medicine, Computer Science, Material Sciencem, Enginnering 분야의 사례를 소개하도록 함
[1]Medicine 분야 미래고성장 예측 기술 사례
>당뇨병 및 비만 치료와 혈당 조절 관련 워크시그널
-당뇨병 치료분야는 지속적으로 발전하고 있어 향후 개인 맞춤형 모니터링 및 치료가 가능해지고, GLP-1 수용체 agonist 및 SGLP-2 억제제 같은 새로운 약물개발로 혈당조절및 체중감량을 위한 신약 개발도 진행
>중증기관지 천식 및 췌장염 관련 신약 개발 분야
-2020년 FDA승인을 받은 tezepelumab와 2017년 FDA 승인을 받은 benralizumab는 종종 기관지 천식 치료제로 향후 시장성이 확대될 가능성이 높은 것으로 예측됨
-nafamostat mesylate와 camostat mesilate는 비슷한 작용 메커니즘을 가진 약물로 췌장염등을 치료하기 위해 일부국가에서 사용되는데 최근 COVID19 치료와 관련하여 항바이러스 효과를 나타내는것으로 알려져 향후 발전 가능성이 예측됨
[2] Computar Science 분야 미래고성장 예측 기술 사례
>컨볼루셔널 뉴럴 네트워크를 대체할 새로운 캡슐 신경망 기술
-캡슐 네트워크는 기존 컨볼루셔널 신경망이 물건을 다른 관점에서 바라볼때 다른 물건으로 인식할수 있는 오류를 극복할수 있는 차세대 신경망으로 연구개발 진행
-가상 뉴런을 이용한 캡슐에 자율학습 기능을 추가한것으로, 캡슐의 상대적 위치를 탐지하는 방식으로 이미지 인식의 근본적인 한계를 개선하여 자율주행기술등에 활용될 전망
>미세표현인식으로 사람의 실제 감정상태를 잘 이해하기 위한 기술
-최근 몇 년간 컴퓨터 비전 분야에서 활발히 연구되고 있는 주제로, 사람의 실제 감정상태와 미묘한 감정변화를 포착하여 감정을 검출하기 위한 microexpressiom recognition 기술
-미세표현 인식 정확도 향상을 위하여 다양한 방식의 컨볼루셔널 신경망 응용이 이루어지고 있고 최근 소형화 속도개선 등의 발전이 진행 중으로 향후 다양한 분야로 산업적 적용이 예측됨
> 분산 데이터 및 연합학습 관련 위크시그널
-스마트 기기, 사물인터넷, 엣지 컴퓨팅등 디지털 기기의 증가로 개별 기기에서 독립적으로 생산되는 분산형 데이터가 급증하고 있고 이를 한곳에 모으지 않고 분산된 상태로 학습하여 연합하는 인공지능 기술
-향후 다양한 분야에 적용되어 파급도가 높아질 것으로 예측됨
[3] Material Science 분야 미래고성장 예측 기술 사례
>뉴로모픽 컴퓨팅을 위한 시냅스 소자 기술
-뉴로모픽 컴퓨팅은 인간 뇌의 작동원리를 모방하여 설계된 컴퓨터 시스템으로, 인공뉴런, 스냅스, 신경망 구조, 학습 알고리즘, 메모리 등으로 구성되며, 향후 뇌의 작동과 유사하게 효율적으로 유연한 컴퓨팅 방식을 구현할것으로 예측됨
-특히 학습과 기억 메커니즘을 구현하는데 중요한 역활을 하는 스냅스 소자 기술은 비교적 초기단계에 해당되다 현재 빠르게 발전하고 있어 큰 성장이 예측됨
[4] Engineering 분야 미래고성장 예측 기술 사례
>세계 최초 탄소 콘크리트 건축물 관련 위크시그널
-독일 드레스덴에서 세계최초 탄소섬유 보장재를 사용한 건축물 The Cube가 완공됨
-기존 철근대신 탄소섬유가 사용되어 콘크리트 강철보다 4배 가볍고 6배 강하며. 부식되지않고 50%이상 재료절감효과와 CO2배출 저감과 물 및 모래 소비 감소효과가 있어 향후 응용 확대 가능성 높음
참고: 한국과학기술정보연구원의 KISTI DATA INSIGHT 제35호: 미래기술