세계경제포럼(WEF)은 '2020년 10대 유망기술'을 선정해 발표했다.

유망기술이란 기존의 방식을 능가함으로써 사회와 경제의 발전을 촉진할 잠재력이 있고, 현재 널리 활용되지는 않지만 향후 3~5년 사이에 큰 영향을 미칠 가능성이 있는 기술을 의미한다.

세계경제포럼 글로벌 네트워크와 사이언티픽 아메리칸(Scientific American)은 국제적인 전문가 그룹을 구성하여, 후보에 오른 75개 기술 중 의료, 화학공학, 헬스케어, 컴퓨팅, 수송, 기반시설, 에너지, 인공생물학 등의 분야에 주목할만한 기술들을 선정했다고 밝혔다.

선정된 10대 유망기술은 다음과 같으며, 최근 전세계의 최대 이슈인 의료 분야와 헬스케어 관련 기술들의 전망과 기술들을 요약해 본다.

◇ 마이크로니들, 의료 서비스 범위 확대 기대

마이크로니들(Microneedles)은 주사에 대한 공포가 있는 환자뿐만 아니라 일반적인 검사에도 활용돼 소위 '무통 주사 시대'를 열 수 있을 것으로 보인다.

마이크로니들은 종이 한 장의 깊이, 사람 머리카락의 너비 정도의 굵기로 거의 눈에 보이지 않을 정도로 미세한 바늘이다.

이렇게 가느다란 주삿바늘은 주사기나 패치 형태로 개발되어, 신경 끝과 접촉을 피함으로써 일반적인 주삿바늘이 주는 통증을 느끼지 않을 수 있다. 특히 표피나 진피까지 약물을 직접 주입할 수 있기 때문에, 상용화된 백신 및 치료제 투입뿐만 아니라 당뇨병, 암, 피부질환 등 치료에 효과적으로 활용할 수 있다.

현재까지 해당 기술은 미국의 Seventh Sense Biosystems, Micron Biomedical, Vaxxas가 기술 개발을 선도하고 있다.

마이크론 바이오메디컬(Micron Biomedical)의 CEO인 스티븐(Steven Damon)은 “마이크로니들은 궁극적으로 자가 치료를 가능하게 하는 기술”이라고 말했다. 초기에는 속이 빈 마이크로니들이 활성 제약 성분을 전달하는 기능을 했지만, 이 방식은 결국 낮은 약물 투여량, 특수 도포기의 필요와 날카로운 폐기물이 남는다는 한계를 드러냈다. 따라서 앞으로의 마이크로니들은 제약 성분을 포함하고, 피부에 접촉하여 눌러지는 '필 앤 스틱 패치형'으로 개발될 것이며, 이를 청사진으로 제약회사들과 임상 시험을 계획하고 있다고 밝혔다.

또 마이크로니들은 바이오센서와 결합하여 혈액을 채취하고, 이를 통해 건강 및 질병 상태를 몇 분 내 직접 테스트할 수 있어 의료 서비스 범위의 확대를 기대할 수 있을 것으로 보인다.

◇태양광 화합물

태양광을 이용해 낭비되고 있는 이산화탄소를 유용하게 사용할 수 있는 화합물로 변환시키는 기술이다. 과거 자외선을 통해서만 가능했던 이산화탄소의 분해 과정이 가시광선을 통해서도 가능해지면서, 폐기 가스에서 메탄올, 포름알데히드, 포름산 등 광범위하게 사용되는 화학 물질을 생산하는 태양광 정제소 구축 가능하다.

◇ 가상환자, 임상시험 단계의 효율적 압축 기대

최근에는 거의 매일 컴퓨터 관련 기술, 알고리즘이 등장한다. 덕분에 사람들의 생활에 편의성과 정확성이 더해졌는데, 앞으로는 코로나19와 같은 전염병을 예방하고, 대응하는 데에도 컴퓨터가 활용될 것으로 보인다.

세계경제포럼이 선정한 유망기술, '가상환자(Virtual Patients)'는 가상의 장기, 신체 시스템을 활용하여 약물과 치료 반응을 예측하는 기술이다. 즉, 실험 대상을 인간에서 가상환자로 대체하여 시뮬레이션과 임상 시험이 가능해지는 기술.

특히 다양한 성별, 나이, 신체적 특징 등을 포함한 고품질 의료 데이터, 해당 데이터에서 추출한 해부학적 데이터, 개인의 실제 모습을 고해상도로 촬영한 영상 등을 토대로 복잡한 수학적 모델을 만들고, 구축한 시스템에서 실행되는 알고리즘 고도화 등이 수반되어야 하는 기술이다. 때문에 아직까지 의료 생태계의 복잡성 해결과 기술의 고도화가 요구되는 분야이기도 하다.

해결해야 할 여러 요소들을 차치하면, 이 기술은 임상시험의 리스크를 낮추고, 비용 및 시간을 절감하는 효과가 있을 것으로 보인다.

또 최근 미국 FDA가 가상환자를 포함하는 약물 및 장치의 임상시험 설계에 대한 지침을 발표함으로써, 해당 기술 발전에 활력이 더해질 것으로 예상된다.

◇ 공간 컴퓨팅

공간 컴퓨팅을 통해 물리적인 세계와 디지털 세계를 결합해 생산성을 높이고 비용과 시간 절약한다. 기업들은 이미 센서와 디지털 트윈, 사물인터넷 등의 기술을 통합해 생산성을 최적화하고 공간 컴퓨팅을 도입하여 안전성과 효율성, 품질의 개선을 기대 효과가 예상된다.

◇ 디지털 의료, 이용자의 다양한 상태 진단 기대

디지털 의료(Digital Medicine)는 사용자의 음성, 표정, 운동, 수면 패턴, 통신 활동 등 정신·신체 상태를 모니터링하고 치료·관리하는 애플리케이션 기술이다.

이 기술은 모바일 장치와 마이크로 바이오 전자 장치 등 다양한 탐지 보조장치가 센서를 통해 데이터를 앱에 전달하면, 인공지능 기술이 신체적 건강 상태를 측정하고 질환을 진단한다. 최근에 출시된 몇몇 스마트 기기들은 바로 이러한 기술을 탑재하여 이용자의 '디지털 표현식(digital phenotyping)'을 통해 건강 및 컨디션을 감지한다.

미국에서는 얼마 전 애플워치가 이용자의 이상 행동을 감지하고, 신체에 이상이 발생했다고 판단하여 911 구급신고를 해서 생명을 구했다는 뉴스가 화제가 됐다. 이 뉴스에서 보듯이 종전의 기술들은 심장세동, 낙상 감지 기능이 가능한 수준까지 발전했다. 그리고 최근에는 호흡장애, 우울증, 파킨슨병, 알츠하이머병, 자폐증 등 이용자의 다른 조건들에도 유사하게 반응할 수 있는 기술들을 개발하고 있다.

이러한 기술과 디바이스가 의사를 대신하지는 않지만, 이용자의 건강을 지켜주는 훌륭한 파트너로 활약하고 있는 것이다.

이 기술은 2018년에 최초로 FDA의 승인을 받은 Pear Therapeutics의 reSET와 Akiliinteractive의 EndeavorRX, Luminopia, Somryst 등이 선도하고 있다.

2020년을 뒤덮은 코로나19 팬데믹으로 인해 디지털 의료의 중요성이 부각되었고, 앞으로도 해당 분야의 기술은 지속적으로 발전하게 될 것으로 보인다.

◇ 전기 항공기

드론기술이 발전하여 전기 프로펠러는 더 작은 날개로 이륙이 가능해져 비행의 효율성을 제고한다. '17년~'19년 사이 2억 5,000만 달러(약 2,800억원)가 전기 항공 산업에 투자되어 170여 개의 프로젝트 추진중이다.

◇ 저탄소 시멘트

이산화탄소를 적게 발생시키는 시멘트와 콘크리트 개발로 기후 변화 억제 효과적이다. 제조 공정에서 생성되는 이산화탄소를 침착시켜 시멘트를 생성하거나, 시멘트 공정에서 재생에너지를 활용하는 등의 방식으로 저탄소 시멘트 생산한다.

◇ 양자 센싱

양자의 특성을 활용하여 매우 정밀한 수준에서의 측정이 가능하다. 상온에서 활용될 수 있는 저렴하고 대량 생산된 양자 센싱을 개발하는 연구 추진이 활발하게 추진중이다.

◇ 그린 수소

탄소를 배출하지 않는 전기 분해 방식으로 수소에너지를 생성해 풍력과 태양광 발전 보조를 한다. 탄소절감과 세계각국은 수소경제에 많은 투자와 기술 개발을 하고있다.

◇ 전체 유전자 합성(whole-genome synthesis)

합성생물학(synthetic biology)을 확장한 것으로 연구자들은 소프트웨어를 활용해 전체 유전자 염기서열을 설계하고 이를 작성해 새로운 신약 개발 중이다. 전체 유전자 염기서열을 설계하고 유전자 질환을 치료하는 기법 개발을 하고있다.