코로나 이후, "파격 기술 5가지"
코로나 이후, "파격 기술 5가지"
  • 함예솔
  • 승인 2020.11.12 17:50
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미래의 모습은? 출처: Adobestock
미래의 모습은? 출처: Adobestock

2020년은 COVID-19가 전세계를 강타하면서 인간의 많은 생활상이 바뀌어버린 해였습니다. 앞으로 이런 전염병이 또 오지 말란 법이 없습니다. 사람들의 생활 양식이 근본적으로 변해버린 이 시점에 우리가 주목해볼 만한 미래 기술은 무엇이 있을까요? 코로나19 같은 위협이 상존할 미래를 염두에 두고 우리가 알아야 할 과학 기술 5가지를 추려봤습니다.

 

1. '디지털 트윈' 미리 경험하고 예측

 

한 식당이 있습니다. 식당 주인은 음식 가격과 재고 상태, 직원의 직급, 시설을 디지털 모델로 만듭니다. 그리고 각각 변화를 주었을 때 그 결과가 매출, 이익, 고객 충성도 같은 지표에 어떤 영향을 미치는지 모니터링 합니다.

 

이렇게 데이터를 이용해 디지털 복사본을 만드는 기술을 '디지털 트윈'이라고 합니다. 현실 세계에 변화를 가했을 때 어떤 결과가 나올 수 있는지 시뮬레이션할 수 있죠. 디지털 트윈이란 용어는 미시간대학교 마이클 그리브스(Michael Grieves)가 2002년 처음 사용했습니다.

손상된 아폴로13. 출처: NASA
손상된 아폴로 13호. 출처: NASA

사실 이 개념이 등장한 건 아폴로 계획까지 거슬러 올라갑니다. 미항공우주국(NASA)은 아폴로 계획 당시 실제 시스템과 똑같이 작동하는 '실용모형(working model)'을 만들었는데요. NASA는 유인우주비행 프로그램을 수행할 때 항상 하나 이상의 시뮬레이터를 동원합니다.

 

1970년 4월, 아폴로 13호가 달에 가던 중 기계선(service module)에서 산소 탱크가 터지는 사고가 발생했습니다. 이때 우주비행사들은 달착륙선을 구명선으로 사용했습니다. 승무원들은 달에 착륙하지 못하고 달착륙선을 구명선으로 사용해 가까스로 지구에 무사히 돌아올 수 있었습니다. 이 과정에서 일등공신을 한 것이 바로 시뮬레이션이었습니다. 장치 고장으로 위험에 처한 우주비행사를 안전하게 귀환시키면서 NASA는 시뮬레이션을 정확히 실행했다고 평가받았다고 하네요.

Apollo 명령 모듈 미션 시뮬레이터. 출처: NASA
Apollo 사령선(Command Module) 미션 시뮬레이터. 출처: NASA

아폴로 미션에서 디지털 트윈의 효과를 입증한 후 NASA는 계속해서 디지털 트윈 기술을 재정립했습니다. 책 <다가온 미래>에 따르면 NASA는 디지털 트윈 모델을 "실제 비행체의 수명을 있는 그대로 보여줄 수 있는 최적의 물리적 모델과 센서 업데이트 등을 이용한(우주선 또는 시스템의) 3D 모델 시뮬레이션"이라며 "디지털 트윈은 우주선 또는 시스템의 상태와 남은 수명, 그리고 미션의 성공 가능성을 끊임없이 예측한다"고 밝혔습니다. 

 

디지털 트윈의 초기 예는 이렇게 우주선 같은 실제 세계의 물체를 시뮬레이션하기 위해 만든 버추얼 트윈(Virtual twin)과 관련있다고 하는데요. 오늘날 이 개념은 더욱 확장돼 프로세스와 조직 전체, 심지어 생태계 전체를 시뮬레이션할 수 있다고 합니다. 

 

예를 들어 GE는 '디지털 윈드 팜(Digital Wind Farm)'이란 서비스를 선보였습니다. 풍력발전 운영자가 건설 비용을 지불하기 전, 풍력발전용 터빈의 설정이 최적화될 수 있도록 돕습니다. 터빈이 작동할 위치나 환경 같은 요인을 고려해 출력을 조정해 터빈 작동이 어떤 결과를 낳는지 미리 살펴 볼 수 있는 거죠. 바로 디지털 세상에서 말입니다. 디지털 윈드 팜의 고객은 생산한 에너지의 메가와트 당 2,500달러, 약 300만 원 정도를 절약할 수 있다고 하는데요. 터빈을 조정할 필요가 없기 때문입니다.

 

GE의 최고 데이터 디지털 관리자이자 소프트웨어 및 분석 총괄관리자인 가네쉬 벨Ganesh Bell은 "우리는 전 세계에 있는 모든 물적 자산에 대해 클라우드에서 실행되는 가상 복사본을 갖고 있다"며 "게다가 매 순간의 운용 데이터로 더 똑똑해지고 있다"고 말합니다. 

마켓앤드마켓(MarketsAndMarkets) 조사에 따르면, 디지털 트윈 솔루션 시장은 2019년 38억 달러(약 4조 5천억 원)에서, 2025년 358억 달러(약 43조 원)로 커질 것으로 전망됐습니다. 최대 사용처는 헬스케어, 자동차, 항공 우주 산업, 그리 고 국방 분야입니다.

 

2. '컴퓨터 비전' 세상을 보는 AI의 눈 

 

인류는 과거 어느 때보다 많은 영상 데이터를 생산합니다. 인스타그램에서만 매일 9,500만 개의 사진과 동영상이 공유됩니다. 이 밖에도 전 세계에 흩어진 CCTV, 유튜브 영상까지 넘쳐납니다. 이러한 흐름에 맞춰 사진이나 동영상을 분석하는 AI가 각광받고 있습니다. 바로 '컴퓨터 비전'인데요. 컴퓨터 비전은 AI의 한 형태입니다. 본질적으로 데이터를 처리하고 분석하며 이해합니다. 다만, 분석하는 데이터가 숫자나 문자가 아닌 '영상'입니다.

 

컴퓨터 비전의 정확도는 10년이 채 안 돼 50%에서 99%로 향상됐습니다. 인간보다 더 정확하게 영상 데이터에 빠르게 반응할 정도의 수준입니다. 책 <다가온 미래>에 따르면 전체 머신 비전 시장은 2019년 99억 달러(약 11조 9천억 원)에서 2024년 140억 달러(약 16조 8천억 원)으로 성장할 전망이라고 합니다.

현실에서는 의료 분야에서 크게 활용됩니다. 의료 데이터의 90%는 영상에 기반하고 있는데요. 덕분에 컴퓨터 비전을 활용할 사례가 많습니다. 마이크로소프트의 이너아이(InnerEye) 소프트웨어는 엑스레이 영상을 분석해 종양 등을 찾아낼 수 있습니다. 특정 영역을 표시해 방사선 전문의가 더 깊이 분석할 수 있도록 돕죠. 실제로 이 소프트웨어는 영국 케임브리지의 애든브룩스 병원에서 사용하고 있으며, 영국 정부는 이를 통해 AI가 어떻게 영국의 국민건강보험을 혁신할 수 있는지 강조하고 있다고 합니다.

 

원하는 물건을 선반에서 집고 그대로 나가면 알아서 계산이 되는 식료품점이 있습니다. 아마존 자사가 운영하는 식료품점인 아마존 고(Amazon Go)인데요. 이 곳에서는 계산 절차를 없애고 있다고 하는데요. 계산대 앞에 줄을 서거나 현금을 건넬 필요가 없습니다.

 

그저 소비자는 회전문을 통과할 때 자신의 스마트폰의 아마존 앱을 사용해 자신을 스캔한 뒤, 원하는 물건을 선반에서 집어 나가면 됩니다. 카메라가 소비자를 추적해 무엇을 고르는지 모니터해 그 사람의 아마존 계정으로 대금을 자동 청구하기 때문이죠. 이 기술이 상용화 돼 실제 모든 마켓에서 쓰이게 된다면 참 편리할 것 같네요.

 

3. '로봇 프로세스 자동화'

 

로봇 프로세스 자동화란 인간이 수행하는 규칙적 업무를 로봇에 맡겨 처리 시간을 최소화하는 겁니다. 생산성을 높이고 손실은 줄이기 위해서입니다. 시장조사업체 가트너의 예측에 따르면, 거대 조직의 85%가 2022년까지 로봇 프로세스 자동화를 도입할 예정입니다. 포레스터(Forrester) 조사에 따르면, 로봇 프로세스 자동화 툴과 관련한 지출은 2019년 10억 달러(약 1조 2천억 원)에서 2020년 15 억 달러(약 1조 8천억 원)에 이릅니다.

로봇 프로세스가 자동화되면 사무직도 편해져요.  출처: AdobeStock
로봇 프로세스가 자동화되면 사무직도 편해져요. 출처: AdobeStock

과거와 달리 인지 컴퓨팅 기술이 발달하면서 기업은 더 많은 업무를 간단히 자동화할 수 있습니다. 예를 들어 비즈니스 이메일 초안을 잡거나 이메일 전체를 작성하는 일은 식은 죽 먹기입니다. 로봇 프로세스 자동화가 '화이트칼라 자동화'라고 불리는 이유입니다. 사무직, 관리직, 또는 전문인력이 하는 일을 자동화합니다. 대표적으로 은행과 보험사가 로봇 프로세스 자동화를 채택하고 있습니다. 싱가포르 은행 OCBC는 주택담보대출 전환에 걸리는 시간을 45분에서 1분으로 줄였습니다. 적격 여부 심사, 다른 옵션 추천 등을 인공지능이 삽시간에 처리하기 때문입니다. 물론 로봇 프로세스 자동화가 사람들의 일자리에 영향을 미칠 수 있다는 전망도 나오기 때문에 사회적 논의가 필요한 지점입니다.

 

4. 3D 프린팅을 너머 '4D 프린팅'

초크 에지(Choc Edge)는 초콜릿을 어떤 모양으로든 디자인할 수 있는 3D 프린터를 팝니다. 여느 3D 프린팅 프로세스처럼 3D 디자인은 녹은 초콜릿을 한 번에 한 층씩 매우 얇게 쌓아 올리는데요. 프린트가 완료되면 식어서 굳습니다. 허쉬 역시 3D 프린로 제작하는 초콜릿을 실험하고 있다고 하는데요. 

3D 프린팅으로 만든 허쉬 초콜릿. 출처: 유튜브/TechCrunch
3D 프린팅으로 만든 허쉬 초콜릿. 출처: 유튜브/TechCrunch

책 <다가온 미래>에 따르면 3D 프린팅은 층을 쌓아 올리는 방식으로 디지털 파일로부터 3D 물체를 만드는 걸 의미합니다. 3D 프린팅을 활용하면 아무리 복잡한 모양이라도 간편하게 제작할 수 있고 재료도 전통적 방식보다 덜 사용할 수 있습니다. 환경 뿐만 아니라 비용 측면에서도 효용성이 크죠. 인터내셔널 데이터 코퍼레이션(International Data Corporation)의 예측에 따르면, 3D 프린팅에 대한 전 세계 지출은 2019년 140억 달러(약 16조 8천억 원)에서 2022년 230억 달러(27조 6천억 원)에 이를 것으로 보입니다.

 

아직 초기 단계이긴 하지만 4D 프린팅도 있습니다. 4D 프린팅은 기본적으로 3D와 같은 절차를 밟습니다. 그런데 프린트된 물체가 스스로를 변형할 수 있습니다.

 

MIT 자가조립연구실(MIT Self-assembly Lab)에서는 스스로 조립하고 프로그래밍이 가능한 재료과학을 연구하고 있는데요. 납작하게 프린트된 구조물이 뜨거운 물에 놓이는 순간 정육면체 모양으로 천천히 접힙니다. 열을 가하면 모양이 완전히 바뀌기도 합니다. 영화 속 슈퍼히어로가 변신할 때 몸에 맞춰 스스로 변하는 히어로 의상 같은 느낌인데요. 이런 종류의 기술은 제조, 건설, 조립 라인에 사용될 가능성이 큽니다. 

심지어 성장하면서 그에 맞춰 크기가 커지는 신발을 만드는 곳도 있습니다. 로렌스 리버모어 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)연구진은 체온 등의 열이 가해지면 스스로 조정할 수 있는 실리콘 물질을 프린트 했는데요. 진정한 맞춤형 신발이 될 수 있을 것 같습니다.

온도에 따라 달라진다. 출처: Lawrence Livermore National Laboratory
온도에 따라 달라진다. 출처: Lawrence Livermore National Laboratory

이렇게 4D 프린팅이 실현되면, 가구가 스스로 조립되거나 혹은 태풍으로 타격을 받은 건물도 스스로 수리하는 미래도 그려볼 수 있습니다.

 

5. '나노 기술' 분자처럼 매우 작은 크기의 수준에서 

 

나노 기술은 원자나 분자처럼 작은 크기의 수준에서 물질을 다루는 겁니다. 그러다 보니 재료의 특징, 성질, 쓰임새를 연구해 어떤 요인이 재료의 구조에 영향을 주는지 연구하는 재료과학과 연관성이 높습니다. 예를 들어 촉감이 부드럽고 섬세한 비단을 나노 단위로 확대해보면 어떤 모습일까요? 가교결합(Cross-link)으로 이뤄진 신기한 모습을 확인할 수 있습니다.

 

작은 컴퓨터 칩이나 트랜지스터, 스마트폰 디스플레이 등은 모두 나노 기술과 재료 과학이 활용된 결정체입니다. 이 기술을 생명 공학과 결합시키면 더 놀라운 일이 발생합니다. 

심장 조직을 연구실에서 배양한다. 오른쪽 사진은 쥐의 심장에 패치를 넣었을 때 반응. 패이 모세혈관(붉은색)이 근육조직(초록)자라게 한다. 출처: BURSAC LAB/DUKE UNIVERSITY
심장 조직을 연구실에서 배양한다. 오른쪽 사진은 쥐의 심장에 패치를 넣었을 때 반응. 패이 모세혈관(붉은색)이 근육조직(초록)을 자라게 한다. 출처: BURSAC LAB/DUKE UNIVERSITY

노스캐롤라이나의 듀크대학교 연구팀은 심근경색으로 파괴된 심근세포를 대신할 수 있는 패치를 개발했습니다. 손상된 세포는 결코 다시 자라나지 않기 때문에 이는 놀라운 성과였는데요. 실험실에서 배양한 심근세포로 만든 패치는 수술을 통해 환자에게 부착할 수 있다고하는데요. 설치류를 대상으로 한 패치 실험은 성공적이었다고 합니다.

 

심지어는 실험실에서 소나 닭 등 동물의 세포를 이용해 '배양육'을 만들기도 하는데요. 해산물도 역시 배양이 가능합니다. 블루날루(Blue Nalu)는 다양한 해산물에서 근육 세포를 추출해 연구실에서 배양한다고 합니다. 

포스트 코로나 시대를 구원할 기술들!
포스트 코로나 시대에도 필수불가결한 기술들

책 <다가온 미래>는 오늘날 비즈니스 뿐만 아니라 일상을 뒤바꿀 25가지의 기술 트렌드에 대해 소개합니다. 이 기술들은 현실에서 어떻게 사용되고 있는지, 이 기술이 해결해야 할 과제는 무엇이며 기술 트렌드에 맞춰가기 위해서는 무엇을 준비해야하는지 조언합니다. 책 <다가온 미래>의 저자이자 미래학자인 버나드 마(Bernard Marr)에 따르면 4차 산업혁명에서도 승자와 패자가 나올 것이며 이 변화를 관리하는 건 우리 책임이라고 말합니다. 그 어느 때보다도 빠르게 변화하는 세상 속에서 놓치지 말아야 할 기술을 함께 살펴보면 어떨까요? 


##참고자료##

 

  • 버나드 마, <다가온 미래: 포스트 코로나 시대를 구원할 파괴적 기술 25>, 다산사이언스(2020)


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