[지금은 과학] AI로 예측한 미래 고성장 과학기술 10선

KISTI 데이터 인사이트 33호

DALL·E로 생성한 미래유망기술이 적용된 미래 모습 [사진=KISTI]

[아이뉴스24 최상국 기자] 한국과학기술정보연구원(KISTI, 원장 김재수)이 논문 빅데이터와 인공지능기술 기반의 예측 모델을 통해 미래 고성장 과학기술의 주요 주제를 예측해 분석한 보고서 'KISTI 데이터 인사이트 33호-특이점(Singularity) 시대, 확장과 가속, 그리고 균형의 미래기술'을 발간했다.

'KISTI 데이터 인사이트'는 KISTI가 과학기술·산업 트렌드를 데이터 기반으로 분석해 발간하는 보고서 시리즈다. 국가 과학기술 데이터 전문기관인 KISTI는 인공지능기술을 방대한 과학기술분야 논문데이터에 적용해 과학기술의 과거와 현재를 분석하고 미래를 예측하는 사이언스맵 분석 방법론 개발에 주력해왔다.

연구진은 15년간 전 세계에서 출판된 과학기술 관련 논문 약 2200만 건을 분석, 논문 간의 인용관계를 기반으로 약 4500개의 유사한 주제로 묶인 ‘기술군’을 생성하고, 2023 미래 고성장 과학기술 클러스터 후보군 198개를 선정했다. 이들 기술군의 미래 고성장 가능성을 KISTI가 개발한 AI기반 알고리듬으로 예측했다.

KISTI의 AI기반 예측 알고리듬은 과학기술 지식의 위계 구조, 기술군 내외의 지식 연결 구조, 그리고 세부기술의 내용적 맥락을 포괄하는 딥러닝 기반 방식으로 설계됐다. 또한 ‘위크시그널(weak signal) 자동탐지기술’을 결합해 미래기술 아이템의 구체성을 강화하고, 전 세계에서 발표된 수천 건의 최신 미래유망기술들에 대한 메타 분석을 결합해 최종적으로 4대 이슈, 10대 미래 고성장 과학기술을 선정했다.

Top 198 후보군 키워드 네트워크의 4가지 이슈 영역 [사진=KISTI]

보고서는 '기술적 특이점' 시대가 다가옴에 따라 인공지능을 비롯한 과학기술이 담당하는 영역이 점차 확장되고 있으며 기술진보가 가속하고 있다고 밝히고 있다. 또한, 기술진보의 부정적인 영향을 상쇄하는 '균형'을 제공하는 기술들의 중요성도 증가하고 있다는 점을 강조한다.

보고서는 또한 이번 연구과정을 통해 인공지능의 적용으로 과학기술 영역의 연구 주제들이 변화하고 있으며 지난 코로나 팬데믹이 과학기술의 진보를 촉발한 측면이 있다는 점을 실제로 확인했다는 점이 주목할 만하다고 언급했다.

보고서가 제시한 ‘특이점 시대, 확장과 가속, 그리고 균형을 위한 4대 이슈, 10대 미래 고성장 과학기술’은 다음과 같다.

[이슈1] 모두 연결된 스마트 세계의 점진적 확장

1. 올-커넥티드 스마트 모빌리티 기술 : 커넥티드-자율주행 시스템 + 지능형 도심교통제어 + 동적 무선 충전기술 등이 결합되어 스마트 시티에서 모두 연결된(all-connected), 그리고 끊김없는(seamless) 모빌리티를 가능하게 하는 기술

2. 스마트-공간을 위한 차세대 통신 기술 : 스마트-공간을 위한 차세대 통신 기술은 재구성 가능한 지능형 표면 (RIS)과 저전력 광역 네트워킹 (LPWAN) 등의 기술이 결합되어, 스마트 팩토리, 스마트 홈, 스마트 캠퍼스 등의 다양한 환경 (규모·밀도·속도)의 스마트 공간에서 차세대 통신(5G 및 6G) 기반 네트워크의 연결성, 신뢰성 및 에너지 효율성을 향상시키는 기술을 의미함

3. 안전한 IoT를 위한 보안 기술 : 안전한 IoT를 위한 보안 기술은 IoT가 일상생활에 적용되면서 스마트 공간을 구성하는 끝단의 엣지디바이스에 대한 보안위협이 증가함에 따라 악성 SW, 코드, 그리고 봇넷 등을 식별 및 차단하고 대응하기 위한 기술을 의미함

[이슈 2] 과학기술의 영향이 인간의 영역으로 확장

4. 인간을 보완하는 소프트로봇 기술 : 생체에 적합한 소프트 소재와 생체조직의 특성(다기능/자가치유/작동방식 등)을 탑재하여 질병의 치료, 모니터링 및 사후관리에 활용함. 또한 웨어러블 로봇 등의 형태로 인간을 보완할 수 있는 소프트로봇의 제조 및 활용 기술

5. 미래 진단치료를 위한 엑소좀과 논코딩 RNA 활용 기술 : 안정성이 뛰어난 원형 RNA를 비롯한 논코딩 RNA를 기반으로 유전자 발현을 조절하여 질병을 치료함. 또한 RNA 등 세포가 가진 핵심정보의 전달체로 기능하여 차세대 치료제로 주목받는 엑소좀을 활용하여 진단, 치료하는 기술

[이슈 3] 가속은 가장 근본적인 혁신에서 출발

6. 인공지능 반도체의 핵심, 뉴로모픽 소자 기술 : 뉴런-시냅스 연결 등으로 구성된 인간 두뇌의 신경망을 모사하여 복잡한 연산을 더 빠르고 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 반도체 소자 및 이를 구현한 시스템, 시스템 소프트웨어 기술

7. 시공간 대칭성 활용 미래 양자시스템 제어-설계 기술 : 양자 역학에 존재하는 시공간 대칭성(parity-time symmetry)을 도입하여 고립계-열린계의 중간 영역에서 양자 현상을 연구함으로써, 양자정보과학, 양자센싱, 양자광학 분야 등에서 에너지 손실을 활용할 수 있는 미래 양자시스템 기술

8. 꿈의 2D 신소재 보로핀과 그래핀의 새로운 활용 기술 : 2차원 재료는 반도체, 배터리 등 다양한 분야에서 꿈의 소재로 주목받고 있음. 보로핀은 그래핀 이상의 강도와 유연성, 전도성을 가지고 있으며, 그래핀 트위스트로닉스 분야는 그래핀 층의 비틀림으로 인해 구현되는 특성(초전도성, 초유체성 등)이 있음.

[이슈 4] 점점 빠르게 진화하는 기술과 인간-환경 사이 균형

9. 순환경제를 위한 배터리 업사이클링 기술 : 1차적으로 사용 후 배터리의 잔여가치를 활용하여 단계적으로 재사용(Reuse)함. 이후 사용이 종료된 배터리로부터 습식,건식 등의 방법으로 희소금속을 회수하여 재활용(Recycle)하는 데까지 이르는, 사용 후 배터리의 전주기적 관리를 친환경적이고 인체 무해한 형태로 수행하는 기술

10. 그린수소와 신재생에너지 하이브리드 시스템 기술 : 탄소를 배출하지 않는 방식으로 생산된 그린수소를 활용함. 또한 태양광, 풍력, 바이오매스 등 다양한 신재생 전력원의 교차활용을 최적화함. 이로 에너지 이용 효율을 높이고 환경에 대한 영향을 최소화할 수 있는 하이브리드 에너지 시스템 기술

미래를 향한 여러 경로와 가능한 미래 모습, 미래유망기술 예측의 의미 [사진=KISTI]

"미래의 모습은 한가지로 결정될 것이라고 단정할 수 없다. 가장 가능성이 높은 미래, 예상치 못한 미래와 선호하는 미래 등 여러 가지 서로 다른 미래가 가능하다. 현재의 사실, 인프라, 데이터를 바탕으로 미래의 방향을 예측할 수 있지만, 시간이 흐를수록 불확실성의 범위는 넓어진다. 특정 지점들은 미래 경로에 중대한 영향을 미치는 이정표가 될 수 있다. 이런 지점들을 지나며, 기술의 진보는 특이점(singularity)을 지나 여러 가능한 미래 중 하나의 시나리오로 향해갈 것이다. 미래유망기술을 예측하고 과학기술의 트렌드를 분석하여 공론화하는 것은 이런 이정표 지점을 찾아 좀 더 선호하는 미래로 나아가고자 하는 노력의 일환이라고 할 수 있다"(보고서 서문에서 인용)

김소영 박사 등 보고서 저자들은 “10대 미래유망기술 선정으로 이들이 미래에 가장 중요한 기술이라고 단정짓는 것은 아니며, 향후 국가전략기술과 지속가능발전목표(SDG) 등 다양한 아젠다와 관련하여 미래유망기술 후보군을 대상으로 더욱 깊이 있는 추가 연구를 진행할 예정”이라고 언급했다.

KISTI 데이터 인사이트 시리즈는 연중 발간되고 있으며, KISTI 홈페이지(www.kisti.re.kr/post/data-insight)에서 열람·다운로드할 수 있다.

/최상국 기자(skchoi@inews24.com)