[융합연구/중] '로봇'에게 치료받고.. 'AI'가 키운 작물로 식량 해결

먹거리·감염병 대안으로 부상
온실가스 줄이는 친환경 재배
전자약·원격수술 등 투자 급증

AI를 활용해 토마토의 숙성도를 파악하고 로봇으로 자동 수확하는 스마트팜의 관리 화면 <자료:2021 융합연구연감>

최악의 가뭄과 이상기후에 전쟁까지 덮치며 먹거리·식량 위기에 처한 세계 각국이 R&D(연구개발)를 통해 해법 찾기에 나섰다. 코로나19를 비롯한 감염병 위기와 노령화 속에 바이오헬스 분야 R&D 투자도 급증하고 있다.

과기정통부와 KIST(한국과학기술연구원) 융합연구정책센터가 이달 발간한 '2021 융합연구연감'은 최근 사회·기술 트렌드와 보고서, 뉴스 기사 등을 분석해 10개 융합연구테마를 선정하고, 그중 △스마트 농업 △유전체 분석 기반 맞춤형 의료 △감염병 대응 백신 및 치료제 등을 포함시켰다.

특히 농업 분야의 기술융합과 혁신 시도가 활발하다. 스마트 농업은 ICT 기술을 활용해 원격에서 자동으로 작물을 관리하는 방식으로, 농업기술에 IoT(사물인터넷), 빅데이터, AI(인공지능), 로봇 등이 융합해 구현된다. 최악의 가뭄을 겪고 있는 유럽의 경우 대표적인 R&D·기술혁신 지원 프로그램인 '호라이즌 유럽'의 미션 중 하나로 '토양과 식량'을 선정하고 기술투자를 하고 있다. 2030년까지 건강한 토양을 만들기 위한 100개 연구실을 지원하고, 수자원 관리, 농경시스템 전환, 농업정보화, 안전하고 지속 가능한 푸드시스템에 투자할 계획이다.

우리 정부도 지난해 스마트팜 다부처 패키지 혁신기술 개발(과기정통부, 농식품부, 농진청)과 바이오그린 연계 농생명 혁신기술 개발(농진청) 사업을 융합R&D 신규 과제로 선정했다. 이중 스마트팜 사업은 2027년까지 총 3867억원을 들여 빅데이터, AI, IoT, 로봇 등을 온실·축사 등에 접목해 작물과 가축의 생육환경을 유지·관리하는 기술을 완성하는 게 목표다. 이를 통해 농업을 미래형 산업으로 탈바꿈시킨다는 구상이다.

친환경·맞춤형 재배 기술도 부상하고 있다. 농업 부문의 온실가스 배출을 줄여 기후변화 속도를 늦추는 게 목표다. 해외에서는 유럽을 중심으로 탄소 및 영양 효율적인 농업으로의 전환을 위한 연구가 이뤄지고 있다. 토양 영양소와 가스 배출 모니터링을 위한 스마트 멀티센서 시스템과 작물 수확량 증대기술 개발도 활발하다. 국내에서도 이와 관련해 토양진단키트와 친환경 비료를 활용한 앱 기반 정밀농업 서비스와 세포배양육 생산 원천기술이 연구되고 있다.

감염병과 노령화, 치매 등 인류 숙원을 풀기 위한 바이오·헬스케어 영역에서도 융합R&D가 기본이다. 특히 우리나라는 세계적으로 가장 빨리 늙는 나라로, 관련 기술 개발의 필요성이 다른 어떤 나라보다 크다. 정부는 작년에만 국가신약개발, 범부처 재생의료기술 개발, 신변종 감염병 대응 플랫폼 핵심기술 개발 등 융합R&D 신규 사업을 출범시켰다.

이중 국가신약개발은 과기정통부, 산업부, 복지부 등 3개 부처가 협력해 2030년까지 총 2조1758억원을 투입하는 초대형 과제다. 유효·선도물질부터 후보물질 발굴, 비임상, 임상 1·2상, 사업화까지 신약개발 전 과정을 지원함으로써 글로벌 기술이전 200억원 이상 60건, 미국 FDA(식품의약국), EMA(유럽의약품청) 신약승인 4건, 연 1조원 이상 글로벌 블록버스터 신약 1건을 만들어낸다는 목표다.

최근에는 바이오와 IT 기술의 융합도 빠르게 일어나고 있다. 의료로봇, 비대면 의료, AI 기반 맞춤형 의약품 개발, 디지털 바이오마커, 전자약 등 다양한 방향으로 기술진화가 이뤄지고 있다. 디지털 기술의 강점을 활용해 발병 전 예측부터 예방, 관리까지 전 단계를 지원하는 게 핵심이다.

컴퓨터 과학, 이미지 처리, 나노기술, 재료공학의 발전에 힘입어 의료분야에서 로봇의 활약도 눈에 띈다. 수술로봇, 재활로봇, 약품배달로봇, 마이크로로봇이 대표적이다. 특히, 코로나19로 인해 의료진 감염 위험을 줄이기 위해 원격수술이 가능한 수술로봇의 강점이 더 조명받고 있다. 의료기구 삽입 지점 예측, 의료영상과 실제 장면 실시간 합성과 같이 수술로봇에 AI와 빅데이터 분석기술을 접목하는 사례도 늘고 있다.

메타버스, 가상현실, AI, 빅데이터 기술을 활용한 디지털 치료제도 비대면 의료의 보조 수단으로 주목받는다. 디지털 치료제는 질병이나 장애를 예방, 관리, 치료하기 위한 소프트웨어 의료기기로, 정신질환, 만성질환같이 행동이나 습관변화 분야뿐 아니라 암, 운동·인지기능 장애분야로도 연구가 이뤄지고 있다.

유전자 편집, 세포 리프로그래밍 등 바이오 기술과 IT 기술의 진보는 정밀의료 시대도 앞당기고 있다. 미국, 유럽 등 주요 국들은 국가 차원의 정밀의료 프로젝트를 추진하고 있고, 우리 정부도 2018년부터 의료기관과 ICT 기업이 컨소시엄을 구성해 AI 의료 소프트웨어를 개발하는 '닥터앤서' 프로젝트를 진행하고 있다.

안경애기자 naturean@