포스트 코로나 로드맵

북카라반 / 2021년 1월 / 265쪽 / 15,000원

포스트 코로나 로드맵

포스트 코로나 로드맵

이종호 지음

저자 소개

고려대학교 건축공학과와 같은 대학원을 졸업하고 프랑스로 유학을 떠나 페르피냥대학에서 공학박사 학위와 과학국가박사 학위를 받았다. 프랑스 문부성이 주최하는 우수 논문상을 수상했으며 해외 유치 과학자로 귀국해 한국과학기술연구원(KIST), 한국에너지기술연구원 등에서 연구했다. 과학기술처장관상, 태양에너지학회상, 국민훈장 석류장을 수상했으며, 기초 없이 빌딩을 50층 이상 올릴 수 있는 ‘역피라미드 공법’을 비롯해 특허 10여 개를 20여 개국에 출원하는 등 이론과 실제를 넘나들며 왕성하게 활동하고 있다.

그동안『침대에서 읽는 과학』, 『4차 산업혁명과 미래 직업』, 『로봇은 인간을 지배할 수 있을까?』, 『유네스코 선정 한국의 세계문화유산』(전2권), 『유적으로 보는 우리 역사』(전2권), 『과학문화유산답사기』(전4권), 『미스터리와 진실』(전3권), 『황금보검의 비밀』, 『과학 삼국유사』, 『과학 삼국사기』, 『과학으로 보는 삼국지』, 『파라오의 저주』, 『천재를 이긴 천재들』(전2권), 『세계 불가사의 여행』, 『세계사를 뒤흔든 발굴』, 『노벨상이 만든 세상』 등 100여 권을 집필했다.

책소개

이 책은 우리의 삶을 근본적으로 바꾸어 놓은 2가지-코로나19 팬데믹과 4차 산업혁명-에 대해 이야기한다. 저자는 4차 산업혁명이 다양한 분야에 접목되며 발전하는 중에 코로나19로 인한 팬데믹이 발생했고, 이는 4차 산업혁명 열차를 10년 정도 빠르게 달리게 했다고 말한다. 그리고 새로운 환경에서 슬기롭게 살아남으려면 코로나19가 만든 세상과 4차 산업혁명을 제대로 이해해야 한다고 역설한다.

요약본 본문

코로나 19 알아보기

코로나19가 팬데믹이 된 이유

사스, 메르스, 코로나19: 코로나바이러스는 1930년대 초 전염성 기관지염에 걸린 닭에서 처음 발견되었고, 1960년대에 사람에서도 발견되었다. 코로나바이러스는 지름 80~160나노미터의 공 모양 입자로 표면에 곤봉 모양으로 늘어선 돌기들이 있는데, 이 돌기들이 왕관을 연상시켜 ‘코로나’라는 이름이 붙었다. 한편 이 바이러스는 유전정보를 가진 RNA를 캡시드라고 불리는 단백질 껍질이 싸고 있고, 그 바깥쪽을 엔벨로프라는 지질(脂質)로 이루어진 막이 감싸고 있다. 엔벨로프의 표면에는 돌기가 늘어서 있는데, 이 돌기는 스파이크라고 불리며 세포를 붙잡아 그 안으로 침투할 때 중요한 역할을 한다.

한편 코로나바이러스는 기생하는 숙주에 따라 알파, 베타, 감마, 델타 등 4가지 속으로 분류한다. 알파와 베타는 사람을 비롯한 포유동물에게 감염되고, 감마는 조류에게 감염되며, 델타는 야생 조류와 돼지에게 감염된다. 코로나바이러스가 사람에게 감염되면 감기 증세를 일으키는데, 주로 두통이나 인후통과 기침을 동반한 코감기 증상을 보인다. 그런데 야생동물 사이에서 감염되던 코로나바이러스가 유전자 변이를 일으키면 사람에게도 전파될 수 있다. 학자들은 인간과 야생동물이 어떤 경우로든 접촉했을 때 그 가능성이 커진다고 말한다. 그 대표적인 예가 바로 사스와 메르스, 그리고 코로나19다.

2002년 11월 중국에서 중증 급성 호흡기 증후군(SARS)이 등장했다. 사스에 감염되면 갑자기 38도 이상의 고열이 나고 기침이나 호흡곤란 등의 증상을 일으키는 폐렴에 걸린다. 사스도 비말을 통해 감염되기 때문에 수개월 만에 홍콩, 싱가포르, 캐나다 등 세계 각지로 확산되었다. 사스의 원인은 신종 코로나바이러스로, 사향고양이를 통해 사람에게 전파되었다고 추정한다. 그리고 연구를 통해서 홍콩과 중국에 사는 야생 관박쥐가 숙주 동물이라는 것이 밝혀졌다. 세계보건기구는 2003년 8월 사스의 종식을 선언했는데, 총 29개 국가에서 8,096명이 감염되고, 774명이 사망(치사율 9.6퍼센트) 했다.

이후 2012년, 사우디아라비아에서 사스와 비슷한 호흡기 질환이 발생했다. 중동 호흡기 증후군(MERS)으로 이 역시 신종 코로나바이러스로 인한 것이다. 이 바이러스는 중동을 중심으로 유럽, 아프리카, 아시아, 미국 등 27개국으로 퍼져나가 2,494명이 감염되었고 사망자는 858명으로 치사율은 20.5퍼센트 수준이었다. 메르스는 2015년 5월 한국에도 퍼져 확진자 186명, 사망자 39명이 발생했다. 메르스도 사스와 마찬가지로 박쥐에서 진화해 낙타를 매개로 사람에게 전염되었다고 알려졌다. 코로나19 바이러스는 사스와 메르스를 일으킨 신종 코로나바이러스와 함께 베타 속에 속한다. 그리고 사스와 마찬가지로 비말을 통해 전염되기 때문에 전염력이 매우 강하고, 감염되면 발열과 기침, 인후통 등 호흡기 증상이 나타나고 면역력이 낮은 사람에게는 중증 폐렴을 일으켜 사망에 이르게 한다.

위생과 방역

인류를 구한 아이디어: 코로나19가 걷잡을 수 없이 확산되자 이에 대응하는 방안으로 손 씻기, 마스크 착용, 악수 자제가 제시되었는데, 이것만으로 정말 코로나19 같은 악성 바이러스에 대처할 수 있겠느냐는 의심도 있었지만, 백신과 치료제가 없는 상황에서 손 씻기와 마스크 착용은 가장 효과적인 대처 방식으로 판명되었다. 그런데 이런 사실을 인류가 알게 된 것은 그다지 오래되지 않았다. 1~2세기 전만 해도 평균수명은 30~40세였고 그 두 배로 늘어나는 데 불과 100년이 안 걸렸는데, 인간의 수명이 획기적으로 증가한 배경에는 여러 이유가 있지만, 그중 하나로 소독을 꼽을 수 있다.

의료 소독 분야의 선구자로 일컬어지는 제멜바이스는 1818년 헝가리에서 태어났으며, 오스트리아 빈에서 의학을 공부하고 빈 종합병원의 산부인과에서 근무했다. 한편 제멜바이스가 일하던 병원에는 두 개의 병동에 각각 분만실이 있었는데, 제1병동에서는 교육받은 의사와 의대생이 근무하면서 아이를 받았고, 제2병동에서는 교육을 별로 받지 못한 산파가 아이를 받았다. 그런데 제1병동보다 제2병동의 사망률이 훨씬 낮았다. 제멜바이스는 그 상황을 분석하던 중, 제1병동의 의사들이 시체를 만지거나 감염성 질환이 있는 환자들이 사용한 기구를 다루다가 아무런 조치 없이 분만실로 들어간다는 사실을 발견했다. 그래서 제멜바이스는 제1병실의 분만실에 근무하는 의사들에게 염화칼슘액으로 손을 소독하게 했고, 그러자 제1병동 산욕열 사망자는 제2병동보다 적어졌다. 이런 제멜바이스의 업적은 놀라운 것이었으나, 그는 인정받지 못했고 정치에 관심을 기울이다가 오스트리아에서 추방당했다.

마취와 소독: 제멜바이스가 위대한 업적에도 불구하고 인정받지 못하고 비극적인 개인사를 겪는 동안 의학사에서 빠뜨릴 수 없는 또 한명의 인물이 등장하는데, 바로 영국의 조지프 리스터다. 리스터는 발효와 식품 부패의 원인은 세균이라는 루이 파스퇴르의 논문을 읽고 수술에 의한 감염도 같은 원인으로 일어난다고 생각해 소독제에 관심을 기울였다. 리스터는 당시 하수구 정화용으로 사용하던 석탄산을 방부제로 선택했고, 1865년 8월 복합 골절 환자의 환부를 석탄산으로 소독하고 다리에 부목을 대어 붕대로 감았다. 4일 후 붕대를 풀어보니 화농의 기미는 전혀 없었다. 그 후 방부제를 계속 도포하자 환부는 아물기 시작했고 골절을 당한 지 6주가 되자 환자는 완쾌되어 걸어서 퇴원했다.

아무튼 리스터는 환부에 직접 닿는 물건을 소독해 가능한 상처를 깨끗하고 안전하게 유지하는 것이 중요하다고 강조했는데, 현대 병원에서는 이를 위해 두 가지를 병행한다. 바로 소독과 멸균이다. 소독은 살아 있는 미생물을 제거하는 물리화학적 절차이며, 멸균은 살아 있는 미생물뿐 아니라 포자까지 제거하는 보다 적극적인 방식이다. 보통 피부 소독에는 75퍼센트 알코올이나 10퍼센트 포비돈-아이오딘 용액을 이용하는데, 알코올은 미생물의 단백질을 변성시키고, 포비돈-아이오딘 용액은 미생물의 단백질뿐만 아니라 DNA 구조까지 무너뜨린다.

비대면

비대면 시대와 이커머스: 코로나19가 확산되자 가장 강조된 것이 마스크 쓰기, 손 씻기, 비대면이다. 개인 방역을 철저히 하고 사람끼리 만나지 않으면 코로나19 전염 확률이 줄어들기 때문이다. 비대면 즉, 언택트(untact)는 코로나19 때문에 갑자기 등장한 것은 아니다. 4차 산업혁명이 출발하기 전에도 이미 세계 거의 전 지역에서 활용되던 기술로, 코로나19로 가속화되었을 뿐이다. 아마도 가장 친숙한 언택트는 인터넷(동영상) 강의와 온라인ㆍ모바일 쇼핑 등 이커머스(e-commerce)일 것이다. 이커머스의 장점이자 단점은 대체로 판매 금액의 10~15퍼센트에 해당하는 수수료를 지불해야 한다는 것이다. 이는 이커머스가 새로운 시장을 열어주었다는 의미도 된다.

비대면 금융과 마이데이터: 이커머스에서 중요한 것은 비대면 결제다. 이 역시 금융 분야에 새로운 시장을 열었다. 하지만 비대면 금융의 아이디어는 훨씬 예전부터 존재했다. 코로나19 이전에도 금융 회사는 VIP 고객은 대면으로, 소액 거래나 일반 업무 고객은 비대면으로 유도해왔다. 이런 형태가 금융 회사 입장에서 편리하고 비용도 덜 들기 때문이다. 여기에 코로나19에 의한 사회적 거리 두기라는 외적 요인이 가세되자 비대면 채널의 정착이 더욱 가속화되고 있는 것이다. 현재는 신용카드를 기반으로 하는 전자 결제가 전체 결제 시장의 80퍼센트를 차지하고 있지만, 온라인 거래가 더 커질 경우 여러 가지 결제 수단이 등장하며 이에 병행해 마이데이터 사업(개인이 자신의 정보를 관리ㆍ통제하는 것은 물론, 이 정보를 신용이나 자산 관리 등에 활용하는 것)이 활발해질 것으로 추정된다.

일자리 감소 문제: 4차 산업혁명과 코로나19로 촉발된 비대면의 활성화로 생산, 판매, 마케팅 등 전 분야에서 사람을 대체할 기술이 일상화되면서 발생한 가장 큰 문제는 일자리 감소다. 코로나 19가 종식되더라도 비대면이 정착된 뒤에는 사람의 일자리가 사라질 수도 있다. 따라서 앞으로 변할 미래를 사전에 숙지하고 이에 대응할 기술을 갖추어야 한다.

팬데믹과 4차 산업혁명

사물 인터넷

4차 산업혁명의 핵심: 4차 산업혁명을 가장 큰 틀에서 아우를 수 있는 것은 사물 인터넷(IoT, Internet of Things)이다. 사물 인터넷은 ‘사물들(things)’이 ‘서로 연결된(Internet)’ 것 혹은 ‘사물들로 구성된 인터넷’을 말한다. 많은 학자가 미래의 기본은 실시간으로 엄청나게 생성되는 빅데이터를 효율적으로 활용하는 데 있다고 이야기한다. 그런데 어떻게 빅데이터를 활용할 수 있을까? 인간이 접할 수 있는 모든 사물에 센서를 부착해 실시간으로 데이터를 주고받는 기술이나 환경을 만들면 된다.

사물 인터넷으로 달라지는 세상: 사물 인터넷이 확산되면 세상에 존재하는 모든 사물이 인터넷으로 연결될 수 있을 것이다. 사물 인터넷은 사람, 자동차, 교량, 전자 기기, 자전거, 안경, 시계, 옷, 문화재, 동식물 등 환경을 이루는 모든 물리적 객체부터 컴퓨터에 저장된 다양한 데이터베이스, 인간이 행동하는 패턴 등 가상의 모든 대상이 포함되는 매우 광범위한 개념이다.

모바일 디바이스와 네트워크만으로 사물 인터넷이 구성되는 것은 아니다. 고속도로망을 구축하는 데는 단순히 도로와 표지판을 설치하는 것만으로 불충분하고, 주유소, 카페, 숙소 같은 편의 시설이 필요하다. 사물 인터넷도 시스템, 소프트웨어, 각종 도구가 필요하다. 따라서 클라우드 컴퓨팅, 소셜 미디어, 빅데이터 등 다양한 테크놀로지의 교차점에서 각 테크놀로지가 서로에게 반영되어야 사물 인터넷은 비로소 큰 효과를 얻을 수 있다. 그러므로 사물 인터넷은 단순히 디바이스가 서로 연결된다는 의미에 머무르지 않고 네트워크와 디바이스가 포용하는 생태계가 생성되는 것이라고 볼 수 있다.

지금까지는 인터넷에 연결된 기기들이 정보를 주고받으려면 인간의 ‘조작’이 개입되어야 했다. 그러나 사물 인터넷 시대는 기기들이 사람의 도움 없이 서로 알아서 정보를 주고받을 수 있게 될 것인데, 블루투스나 근거리 무선 통신(NFC), 센서 데이터, 네트워크가 이들의 자율적인 소통을 돕는 기술이 된다. 한편 사물 인터넷은 인간을 포함해 세상의 모든 사물을 연결하므로 공장이든 회사든 지금 머물고 있는 방 안이든 모든 정보가 수집된다. 그리고 이 정보들은 커넥티드 카, O2O(Online to Offline), 헬스 케어, 스마트 팩토리로 연결된다. 김대영 교수는 ‘모든 길은 로마로 통한다’는 말이 있듯이 사물 인터넷은 모든 세상의 문을 두드리는데, 그 방법은 ‘데이터의 오픈과 공유’라고 설명한다.

사생활 보호가 관건: 사물 인터넷 시대는 기본적으로 모든 사물이 지능적으로 연결되어 있는 환경을 지향한다. 그런데 그렇게 되면 현재의 CCTV나 이메일 감시보다 훨씬 지능적인 감시가 가능해지는 빅 브라더의 세상이 될 것이라는 우려도 있다. 사물 인터넷의 확산과 함께 개인 정보 유출에 따른 문제점이 만만치 않지만, 기술의 유익함도 무시할 수 없다. 개인의 일거수일투족과 모든 사물이 인터넷으로 연결되는 세상에서 개인의 정보 유출만 강조할 수는 없다는 뜻이다. 사실 정보 기술의 발전과 프라이버시 보호는 달걀이 먼저냐 닭이 먼저냐는 문제처럼 간단하지 않다. 다만 창이 있으면 방패가 있는 법이다. 기술과 법, 사회적 인식의 조화로운 발전은 인간의 노력 여하에 달려 있다고 할 수 있다.

5G 시대

5세대 이동통신(5G): 4G는 데이터 전송 초창기의 전화 모뎀(modem) 시절보다 속도가 10만 배나 빠르다. 그런데 5G 통신 속도는 4G보다 20배나 빠르다. 더불어 5세대 이동통신은 4차 산업혁명을 뒷받침할 인프라를 제공한다. 4차 산업혁명 시대에는 사람과 사물, 기계, 로봇, 자동차, 전자 기기가 네트워크로 연결되어 다양한 융ㆍ복합이 가능해지며 엄청난 양의 정보가 클라우드에 저장될 것이다. 이를 기반으로 나올 새로운 기술과 서비스는 역시 5G의 도움 없이 불가능하다. 5G는 통신 응답의 지연 속도가 1,000분의 1초로 4G에 비해 10분의 1 이하로 줄어든다. 이는 로봇 원격제어, 자율 주행 자동차, 실시간 인터랙티브 게임 등 빠른 반응 속도가 요구되는 곳에 필수적이다.

팬데믹 시대 비대면 기술의 강국이 되려면 안정적이고 빠른 통신이 필수적이다. 그러나 5G를 적절하게 활용하려면 부수적인 문제가 해결되어야 한다. 바로 에너지다. 4G에서 5G로의 상승은 기술 발달로만 이루어지는 것이 아니라 에너지 공급도 관건이다. 스웨덴의 통신 장비 업체 에릭슨은 5G 통신망의 전력 소비량이 4G의 2배라고 발표했다. 화웨이는 이보다 높은 최대 3.5배에 달한다고 발표했다. 5G가 더 많은 전력을 소비하는 것은 데이터 전송량을 높이기 위해 3G, 4G보다 높은 주파수(3기가헤르츠대)의 전파를 사용하기 때문이다. 주파수가 높아지면 전파가 멀리 도달하지 못해 2배 이상 많은 기지국을 세워야 한다. 또 여러 개의 안테나를 사용하고, 전파를 특정 방향으로 집중하는 기술 등이 병용되어야 한다. 때문에 같은 서비스 면적이라도 더 많은 전력을 소비하게 된다. 추후 에너지 문제로 5G 통신망의 품질이 저하될 수 있으므로 이에 대한 대책 강구가 필요하다. 

사이버 스페이스와 비대면 교육

사이버 스페이스 세상: 미래를 사이버 스페이스 세상이라고도 하는데, 사이버 스페이스가 주목받는 것은 과학기술이 하루가 달리 발전하는 것에 비례해 가상현실 세계도 발전하고 있기 때문이다. 사이버 스페이스는 네트워크로 형성되는 가상공간을 말하는데, 학자들은 팬데믹 이후 사이버 스페이스의 영향을 가장 크게 받을 분야로 교육을 꼽는다. 사이버 스페이스 세상의 비대면 교육은 선생님의 강의만 듣는 것이 아니라, 언제 어디서나 다양한 교육 콘텐츠에 접근할 수 있는 것이 특징이다. 오프라인과 온라인을 넘나드는 교육 환경으로 변모한다는 뜻으로, 학교에 가고 안 가고를 떠나 새로운 교육을 제공받을 수 있게 될 것이며, 자연스럽게 누구에게나 열린 교육으로 전환되게 된다.

사이버 스페이스 시대 교사의 조건: 사이버 스페이스 시대의 비대면 교육에서는 교사의 역할이 더욱 중요해진다. 앞으로 아이디어(IDEA) 즉, ‘Interesting(흥미와 집중)’, ‘Development(개발과 혁신)’, ‘Engagement(참여와 실천)’, ‘Association(창의와 융합)’을 실천하는 과학 교사상이 부각될 것이다. 시대가 달라지고 아이들이 달라지는 상황에서 교사들도 미래형 학생에게 맞는 교육을 준비해야 한다.

4차 산업혁명과 물류 유통

코로나19 시대의 물류: 코로나19로 많은 이가 어려움에 직면했지만, 물류 시스템을 활용해 불황 속 성공을 거둔 곳이 생각보다 많다. 한국에서는 쿠팡이 물류의 특성을 정확하게 이해하고 효율적으로 이용했는데, 로켓 배송과 새벽 배송 등으로 소비자에게 빠른 서비스를 제공해 시장 점유율을 높여가고 있다. 한편 미국에서는 월마트의 선전이 눈에 띈다. 월마트는 오프라인 매장과 이커머스의 성장을 적절하게 활용했다. 예를 들어 월마트는 고객이 온라인으로 장을 본 뒤 매장 주차장에서 드라이브 스루 방식으로 찾아가는 커브 사이드 픽업 서비스를 가동했다.

드론의 활약: 물류에 있어 중요한 것은 배달 속도인데, 이를 위해 시도하는 방법은 다양하다. 상당수 유통 업체들은 드론 배송에 집중한다. 아마존의 경우 고객이 상품 구매 버튼을 누르면 준비된 드론이 배송 센터에서 상품을 출하해 반경 16킬로미터 이내면 상품 중량 2.3킬로그램까지 30분 내에 배송한다. 현재 활용하는 상업용 드론은 배터리 수명의 한계로 30분 이상의 장거리 배송은 불가능한데, 아마존은 이 문제를 해결하기 위해 지상 약 14킬로미터 상공에 물류 센터를 띄우겠다는 계획을 발표했다. 이 경우 시장에서 출발할 때보다 동력이 적게 든다는 장점이 있다.

그리고 수혈용 혈액 운반에서 시작한 드론 택배는 의약품과 의료 용품으로 배달 품목을 확대하고 있다. 전문가들은 이런 성과를 토대로 드론이 21세기 최고의 의료용 운반 시스템이 될 것이라고 예측한다. 특히 사회 인프라가 부족한 지역에서 드론이 진가를 발휘하고 있다. 르완다에서는 드론이 2킬로그램의 혈액 상자를 싣고 날아가 병원 근처에서 낙하산을 매달아 떨어뜨린다.

물류의 미래: 아마존은 보다 공격적으로 새로운 시장을 개척하고 있다. 빠른 배달 서비스를 업그레이드해 맞춤형 서비스를 제공하겠다는 것이다. 미래는 사람이 요구하는 것을 제공하는 것을 넘어 ‘원할 것 같은 것’을 미리 예측해 제공하고, 본인도 인식하지 못한 숨겨진 욕망을 추적해 제품과 서비스를 제공하는 시대가 될 것이다. 아마존은 주문이 들어오기 전에 고객의 행동을 예측해 ‘주문할 것 같은 물건’을 사전에 포장하고 기다린다. 그리고 제품을 판매한 후 고장 나면 애프터서비스를 하는 것이 아니라, 사전에 고객에게 사용 정보를 알려주어 미리 고장 날 때의 낭패를 예방해줄 수도 있다.

뉴노멀 시대의 핵심 기술

인공지능

코로나19를 예측한 인공지능: 코로나19로 인해 더욱 빠르게 인공지능 시대가 등장한다는 데 이의를 제기하는 학자는 없다. 인공지능은 현재 인간이 하던 수많은 분야에서 혁혁한 공을 세우고 있는데 놀라운 것은 인공지능이 바이러스의 전 세계적 유행을 미리 알고 있었다는 점이다. 캐나다의 블루닷은 미국 질병예방통제센터나 세계보건기구보다 먼저 코로나19 대유행을 예측했는데, 블루닷은 중국의 빅데이터를 면밀히 분석해 중국 우한에서 새로운 코로나바이러스가 발생한 후 서울과 도쿄, 홍콩, 마카오 등으로 감염자가 확산될 가능성이 높다고 전망했다고 한다.

그리고 코로나19 방역 과정에서 로봇의 활약을 보면 포스트 팬데믹 시대에 가장 필요한 것은 인공지능과 로봇일 것이라고 예측할 수 있다. 특히 앞으로는 연산능력, 공간지각 능력과 사물 인식을 할 수 있는 ‘해석 지능’, 음악과 언어를 구사할 수 있는 ‘창의 지능’, 소통ㆍ상황 적응ㆍ자아 인식을 할 수 있는 ‘실천적 지능’을 갖추어 인간과 다름없는 인공지능이 등장해서 많은 분야에서 활약할 것이다.

로봇

인간의 육체를 뛰어넘을 수 있을까?: 2012년 8월, 러시아의 재벌 드미트리 이츠코프는 영생을 누리기 위한 계획에 착수했다고 발표했다. 이츠코프의 계획은 단순하다. 로봇에 인간의 뇌를 이식해 죽지 않는 인간을 만든다는 것이다. 그동안 로봇을 아무리 정교하게 만들더라도 인간의 뇌를 따를 수 없다는 한계론이 대세였다. 이츠코프는 생명 연장에 한계가 있는 육체를 버리고 로봇에 두뇌를 이식하자는 주장을 내놓았다. 그는 2045년 완성을 목표로 글로벌 퓨처 2045, 또는 아바타 프로젝트를 세웠다. 아바트 프로젝트의 목표는 다음과 같다. ‘[2015~2020년] 사람의 뇌파로 로봇을 조정할 수 있는 시스템 개발, [2020~2025년] 사람의 뇌를 이식할 수 있는 아바타 개발, [2030~2035년] 인공 두뇌를 가진 아바타를 만들어 인간의 개성과 의식을 이식, [2040~2045년] 홀로그램 아바타, 즉 불멸의 존재완성’ 이 아이디어의 단초는 인간과 인공지능 로봇을 접목한다는 것이다. 그동안은 인간의 두뇌를 복제해 인공지능 로봇을 만드는 데 집중해왔는데, 역으로 인간을 로봇으로 만들자는 아이디어가 나온 것이다.

자율 주행 자동차

자율 주행의 5단계: 제4차 산업혁명 시대를 맞아 세계 각국에서 자율 주행 자동차 개발에 박차를 가하고 있다. 자율 주행 자동차에 관한 관심이 높은 데는 여러 이유가 있지만, 무엇보다 연간 130만 명이 자동차 사고로 사망하고 있다는 것이 꼽힌다. 이 가운데 90퍼센트는 운전자 과실에 의한 것이다. 운전자의 과실을 줄일 수 있다면 자율 주행 자동차 개발에 큰 명분과 경제적으로 긍정적인 결과를 가져올 수 있다. 또 연료를 적게 쓰도록 프로그래밍할 수 있기 때문에 에너지 비용도 20~40퍼센트 줄일 수 있다. 한편 자율 주행 자동차가 세계의 이목을 끌자 미국 도로교통안전국이 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS) 가이드라인을 발표했는데, 이 가이드라인은 다음과 같이 5단계로 나뉜다.

‘[1단계] 자동긴급제동창지(AEB)나 정속주행장치(ACC) 같은 자동 보조 시스템의 도움을 받아 사람이 운전하는 단계다. [2단계] 1단계 기능을 바탕으로 여러 가지 기능이 추가된 단계다. 핸들 조작을 일부 자동화할 수 있고, 고속도로에서 차선 유지 등을 할 수 있지만, 아직은 운전자의 개입이 필요하다. [3단계] 1단계와 2단계의 기능을 포함하면서 자동화 시스템이 가능한 자동차를 의미한다. 자동으로 운전하기 때문에 운전자가 개입할 필요가 없지만, 긴급 상황이 발생할 때 브레이크나 핸들 조작은 운전자가 책임져야 한다. [4단계] 4단계부터 본격적인 자율 주행이라 할 수 있는데, 모든 주행을 자동 주행 시스템이 자율적으로 판단해 주행한다. 사람은 목적지 입력에 관여할 수 있고 수동 조작 옵션을 선택할 수 있다. [5단계] 운전자가 전혀 개입하지 않고, 자율 주행 시스템만으로 도로를 주행하는 자동차다. 사람은 운전대에서 완전히 손을 떼고, 액셀러레이터와 브레이크에도 발을 올리지 않는다.’

궁극적인 자율 주행 시스템인 5단계로 진화하려면, 자동차 외에도 모든 도로망의 스마트화, 클라우드 서비스 제공 등 인프라 조성이 필요하다. 이 가이드라인을 고려할 때 전문가들은 현재의 자율 주행 기술은 2단계에서 3단계로 이동 중이라 진단한다.

바뀌는 운전의 개념: 자율 주행 자동차가 성공적으로 대중화되면 앞으로는 운전이라는 개념이 원천적으로 바뀌게 될 것이다. 운전은 기계나 자동차를 움직인다는 의미이며, 조작의 개념도 포함한다. 그런데 4차 산업혁명 시대에는 자동차를 조작할 필요가 사라질 수 있다. 탑승자가 운전자가 되지 않아도 된다는 것이다. 한편 세계 각지에서 자율 주행 자동차 개발에 매달리고 있지만, 자율 주행 자동차 운행은 자동차 개발로만 끝나는 것이 아니다. 학자들은 무인 차량만 통행할 수 있는 도로를 만들거나 기존의 도로를 무인 차량용으로 바꾸어야 비로소 자율 주행 자동차가 정착될 것이라고 주장한다. 이와 같은 기술의 진전은 미국 오하이오주에서 선보인 스마트 로드(smart road)로 이어진다. 도로 전체를 정보화해 비나 눈, 교통 체증 같은 도로 상황을 실시간으로 서버에 전달하고, 정확한 상황 분석을 통해 도로를 통제한다. 전문가들은 스마트 로드로 자율 주행 자동차의 속력을 높이고, 차량 간 간격을 최소화하면서 차량 운행 대수를 늘리며, 시간과 연료를 절약할 수 있다고 주장한다. 경찰 관계자는 무인 자동차가 스마트 로드를 달릴 경우 사고율을 94퍼센트 줄일 수 있다고 예상한다.

핵융합과 인공 태양

악당의 발명품이 노벨상 후보로: 인공 태양은 현재 전 세계의 관심이 집중되는 분야다. 현재 지구상에 있는 가장 가공할만한 무기는 원자폭탄과 수소폭탄인데, 원자폭탄의 핵분열 기술을 산업적으로 이용한 것이 원자력발전소다. 그러나 수소폭탄은 아직 활용하지 못하고 있다. 수소폭탄은 수소와 같이 질량이 작은 물질을 융합시켜서 에너지를 얻는 방식인데, 수소와 같은 물질을 융합시키려면 매우 높은 온도가 필요하다. 때문에 수소폭탄은 소형 원자폭탄을 폭발했을 때 순간적으로 생기는 고온을 이용해 핵융합반응을 일으킨다. 문제는 이때 생기는 고온을 제어하는 것이 만만치 않다는 점이다.

화석연료와 핵분열, 핵융합을 비교해보면, 석탄 20톤을 태워서 얻을 수 있는 에너지를 핵분열 연료 1.5킬로그램으로 얻을 수 있으며, 이는 60그램의 핵융합 연료로 가능하다. 핵융합반응의 연료는 수소의 동위원소인 중수소와 삼중수소다. 중수소는 바닷물을 전기분해해서 얻을 수 있으며, 삼중수소는 핵융합로 내에서 리튬과 중성자의 반응을 통해 얻을 수 있다.

태양이 에너지를 계속 만들어 낼 수 있는 이유: 수소 1킬로그램이 헬륨으로 전환되면 6 x 1014줄의 에너지가 나온다. 태양은 매초 4 x 1026줄의 에너지를 우주 공간으로 방출한다. 이는 1,000만 와트짜리 원자력발전소 40경 개에 해당하는 양이다. 태양은 매초 6억 톤의 수소를 헬륨으로 전환하면서 이 막대한 에너지를 생산한다. 태양의 수명은 약 100억 년이라고 볼 수 있다. 지난 45억 년 동안 태양 중심부의 약 절반이 헬륨으로 바뀌었으니, 앞으로 약 50억 년간은 수소 핵융합반응을 지속할 것이다.

포스트 코로나 유망 기술 25

헬스 케어, 디지털 의료 시스템

예상치 못한 코로나19의 확산으로 헬스 케어 분야가 최상위 기술 개발 분야로 꼽혔다. 디지털 헬스는 개인 의료 정보의 수집ㆍ관리ㆍ분석ㆍ활용 등 의료 보건 정보의 이용과 교환, 인터넷을 통한 원격진료에서 의료 정보의 활용, 실시간 의료 정보 제공 등 정보 통신 기술을 적용한 보건 의료 체계와 서비스를 일컫는다. 구체적으로는 전자 의무 기록과 원격 의료, 모바일 헬스, 개인 맞춤형 의료 등이 디지털 헬스에 포함된다. 이는 의료 시스템이 획기적으로 바뀌어야 한다는 것을 의미하는데, 학자들은 의료 시스템이 기존 치료 중심에서 예방과 관리 중심으로 변화할 것으로 예상했다. 의료계에서는 보다 적극적으로 인공지능을 도입하고 관련 데이터를 공유하는 체제가 수립될 것인데, 이를 위해 한국은 디지털 치료제, 인공지능 기반 실시간 질병 진단 기술, 실시간 생체 정보 측정ㆍ분석 기술, 감염병 확산 예측ㆍ조기 경보 기술, RNA 바이러스 대항 백신 기술 등 5개 기술을 미래 기술에 포함시켰다.

온라인 교육

팬데믹 이후 가장 큰 영향을 받은 분야로 교육이 꼽힌다. 엄문영 교수 연구 팀이 조사한「코로나19 이후 뉴노멀 시대의 교사, 학부모, 학교의 역할 변화」에 관한 설문을 보면 교사는 온라인 매체 활용 수업 준비와 출결 및 학습 완료 여부 확인, 온라인으로 인한 수업 질 저하가 가장 어려웠다고 답했다. 학부모는 자녀의 생활 지도를 어려운 점으로 꼽았다. 콘텐츠와 인프라 부족, 교육 복지 사각지대도 큰 문제가 되었다. 때문에 비대면 강화 속에 ‘실감형 교육을 위한 가상ㆍ혼합 현실 기술’, ‘인공지능ㆍ빅데이터 기반 맞춤형 학습 기술’, ‘온라인 수업을 위한 대용량 통신 기술’의 중요성이 커지고 있다.

교통

팬데믹 대응을 위한 언택트 문화 확산은 대중교통과 공유 교통에 대한 기피를 초래했다. 앞으로 집중적으로 투자가 이루어질 교통 분야로는 감염 의심자 이송용 자율 주행 자동차, 개인 맞춤형 라스트 마일(last mile) 모빌리티, 통합 교통 서비스(MaaS, Mobility as a Service, 빅데이터를 기반으로 자동차ㆍ지하철ㆍ버스ㆍ택시 등 다양한 교통수단을 통합하는 고객 맞춤형 솔루션) 등이 예상된다.

물류

물류는 코로나19로 대대적인 변화를 겪었는데, 앞으로 부각될 유망 기술 몇 가지를 소개하면 다음과 같다. ① ICT 기반 물류 정보 통합 플랫폼 - 빅데이터, 사물 인터넷, 블록 체인에 기반해 물류 정보를 디지털화하고 플랫폼을 표준화해 실시간 예측 배송과 재고관리를 실현하는 것을 말한다. ② 배송용 자율 주행 로봇 - 4차 산업혁명의 주요 축인 로봇이 이 분야에서 크게 활약할 것으로 보인다. 배송 기사와 협업할 수 있는 배송 로봇은 물론 드론도 활약할 것이다. ③ 유통 물류 센터 스마트화 - 물류 센터에 제품이 입고되는 것에서 출고까지 소량ㆍ다품종ㆍ다빈도 화물 처리를 지능화ㆍ자동화하는 기술인데, 전국적으로 확대되어야 하고 연계 분야에도 접목이 필요하다.

제조

학자들은 제조 분야에서 코로나19로 글로벌 밸류 체인의 취약성이 드러났다면서, 앞으로는 완제품을 시장에 내놓는 것이 아니라 인공지능을 통해 고객과 함께 성장하는 제품을 양산하는 시대가 도래할 것이라 말한다. 이런 시대에 필요한 유망한 기술로 디지털 트윈 기술을 소개하면 다음과 같다. 디지털 트윈은 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션해서 결과를 미리 예측하는 기술을 말한다. 디지털 트윈으로 스마트 공장 운영 체계를 고도화할 수 있고 제품 생산 공정을 단축할 수 있다. 여기에는 다음과 같은 세부 기술이 요청된다. ‘① 제품 정보 센싱 - 가상으로 구현할 세계 정보를 수집하는 센서, 컨트롤러 등, ② 가상화 - 현실 특성을 반영한 가상 시스템 구성ㆍ운영, ③ 통신ㆍ제어 - 현실 시스템ㆍ정보와 가상 시스템을 연결ㆍ제어’

환경

코로나19는 환경에도 지대한 영향을 미쳤다. 글로벌 경기 침체로 환경은 오히려 호전되었고, 이는 인류가 기후변화와 환경보호에 적극적으로 나서야 한다는 증거가 되었기 때문이다. 또한 코로나19로 언택트 일상화가 이루어지면서 배달과 일회용품 사용이 증가하면서 폐기물 발생량이 증가했다. 따라서 다음과 같은 기술 개발이 필요하다고 하겠다. ① 의료 폐기물 수집ㆍ운반용 로봇 - 이는 인공지능 로봇 개발과 연계되므로 앞으로도 인공지능 로봇에 대한 관심과 기술 개발은 계속될 것이다. ② 인수 공통 감염병 통합 관리 기술 - 이를 위한 세부 기술은 다음과 같다. ‘㉠ 확산 방지 기술 - 병원체의 증식 억제, 백신 개발, 방역, ㉡ 감염 정보 분석 - 야생동물과 가축의 감염 여부 모니터링과 감염 경로 분석, ㉢ 자연 숙주 방제 - 감염병 매개체가 되는 야생동물 구제와 방역’

문화

문화 산업이 코로나19로 받은 타격을 해소하기 위해 필요로 하는 기술은 다음과 같다. ① 실감 중계 서비스 - 사이버 스페이스를 업그레이드한 것으로, 가상현실 방송, 3D 텔레비전과 같이 시청자의 현실감과 몰입감을 증가시켜 새로운 시청 경험을 제공할 실시간 실감형 영상ㆍ음향 서비스 기술을 말한다. ② 딥페이크(deepfake) 탐지 기술 - 인공지능 기반의 안면 매핑 기술을 이용해 만든 가짜 영상인 딥페이크로 많은 이가 고통을 받고 있다. 따라서 딥페이크 영상을 탐지하고 위조 여부를 밝히는 딥페이크 탐지 기술이 필요하다. ③ 드론 기반의 지리 정보 데이터 구축과 3D 영상화 - 드론에서 취득한 영상 데이터로 지리 정보 데이터를 구축하고 후처리 공정을 통해 3D 영상화하는 기술을 말한다.

정보 보안

코로나19로 화상회의, 온라인 교육, 재택근무가 일상화되면서 정보 보안의 중요성은 더욱 부각되었다. 또한 국방ㆍ치안ㆍ소방 등을 담당하는 국가 공공 기관은 안보 체계의 스마트화를 강력하게 요구하고 있다. 이 부분을 위해 다음 세 가지가 긴급하게 요청된다. ① 화상회의 보안성 확보 - 화상회의 보안성을 높이기 위해 거론되는 세부 기술은 다음과 같다. ‘㉠ 인증 기술 - 생체 정보ㆍ인증서 등을 이용한 사용자 검증과 접속 가능 여부 판단, ㉡ 위조 여부 판별 기술 - 인공지능 등을 이용한 화상 정보 위조 판별, ㉢ 화상 정보 암호화 기술 - 암호 키 분배와 화상 정보의 고속 암호화’

② 양자얽힘 기반의 화상 보안 통신 기술 - 양자얽힘(entanglement)을 이용해 현재 통신 체계의 보안성을 강화하거나 정보를 직접 전달하는 형태의 통신 방식을 말한다. 양자얽힘을 이용한 보안 강화를 위해서는 다음 기술이 확보되어야 한다. ‘㉠ 양자 암호 키 분배 기술 - 양자얽힘을 이용한 암호 키 생성ㆍ분배, ㉡ 화상회의 시스템 - 분배된 암호 키를 화상 통신에 적용, ㉢ 양자 화상 송신 - 양자 얽힘을 이용해 화상 정보를 직접 전송’ ③ 동형암호 이용 동선 추적 시스템 - 이 주제는 코로나19가 가져온 프로젝트라 볼 수 있다. 암호와 해제(복호화) 없이 연산이 가능한 동형암호를 이용하면 개인 정보를 보호하면서도 동선 추적을 할 수 있기 때문이다. 이 시스템에 요구되는 기술은 다음과 같다. ‘㉠ 동형암호 - 암호화된 상태로 데이터 비교와 통계 분석이 가능한 암호 체계, ㉡ 가명화 - 개인을 특정할 수 없도록 개인 정보를 비식별화, ㉢ 정보 분석 - 위험 상황을 탐지하면 관련된 개인과 기관에 위기 상황 통보’

본 도서요약본은 원본 도서의 주요 내용을 5% 정도로 요약 정리한 것입니다. 원본 도서에는 나머지 95%의 내용이 들어 있습니다. 보다 많은 정보와 내용은 원본 도서를 참조하시기 바라며, 본 도서요약본이 좋은 책을 고르는 길잡이가 될 수 있기 바랍니다.

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