세계경제포럼, 세계에 영향을 미칠 새로운 "10대 신기술 발표"

전문가패널 농업, 건강 및 우주에 혁명을 일으킬 수 있는 기술 발전 강조
자가 비료 작물, 주문형 의약품 제조, 호흡 감지 진단 및 3D 인쇄 주택
"녹색" 암모니아 생산과 자체 비료를 만드는 가공 작물 생산
10년 간의 최고의 테크 트렌드

최유진 기자 승인 2021.11.22 17:48 의견 0
중국 우한에서 2020년 3월 연구에서 센서는 COVID-19 감지에서 놀라운 95% 정확도와 환자 구별에서 100% 민감도를 달성했습니다.(사진=WEF)


COP26은 유엔이 매년 개최하는 기후회의이며, COP는 "당사국총회(Conference of the Parties)"를 의미한다. COP26에서 국가들은 이번 10년 동안 온실 가스 배출량을 줄이기 위한 새롭고 야심찬 목표를 약속했다. 이러한 약속을 이행하는 것은 녹색 기술의 개발 및 확장에 달려 있다.

세계경제포럼 (World Economic Forum)은 10대 신기술 보고서에서 향후 3~5년에 세계에 영향을 미칠 새로운 기술을 발표하였다. 세계경제포럼(WEF) 과 사이언티픽 아메리칸(Scientific American) 의 전문가 패널들은 농업, 건강 및 우주에 혁명을 일으킬 수 있는 기술 발전을 강조했다.

질병을 진단할 수 있는 호흡 센서부터 저전력 장치의 무선 충전에 이르기까지 올해의 최고 신흥 기술 목록은 환경, 건강, 인프라 및 연결성과 관련된 탄력적인 내용으로 구성되었다. 특히 자가 비료 작물, 주문형 의약품 제조, 호흡 감지 진단 및 3D 인쇄 주택이 목록에 포함된 기술입니다. 농업을 보다 지속 가능하게 만드는 것을 목표로 하는 "녹색" 암모니아 생산과 자체 비료를 만드는 가공 작물 생산이라는 두 가지 기술이 올해의 신흥 기술 목록에 포함되었다.

10년간의 최고의 테크 트렌드와 그것이 세상을 어떻게 변화시켰는지 2021년의 10대 신흥 기술을 소개한다.

◇탈탄소 증가

과학자들이 지구 대기의 과도한 이산화탄소가 지구를 열을 유지하고 지구 온난화를 유발할 것이라고 제안한 지 한 세기가 지난 지금, 일상 생활의 모든 측면에서 탈탄소화를 추진하려는 세계적인 노력이 진행 중입니다. 정부와 산업계는 탄소 배출을 줄이기 위해 중대한 약속을 했습니다.

이러한 약속을 충족하려면 향후 3~5년 동안 전례 없는 혁신과 산업 수준의 초기 기술로의 확장이 필요합니다. 대량 에너지 저장, 저탄소/무탄소 화학 공급원, 활성화된 철도 운송, 탄소 격리, 저탄소 농업, 제로 배출 차량 및 전원, 그리고 합의된 준수 모니터링이 전 세계적으로 이루어집니다.

◇스스로 비료를 만드는 작물

오늘날 세계는 매년 작물 생산을 향상시키기 위해 1억 1천만 톤 이상의 질소 비료를 사용합니다. 콩이나 콩과 같은 콩과 식물이 하는 것처럼 작물이 스스로 질소를 포획하여 암모니아 형태로 스스로 "고정"할 수 있다면 어떨까요? 최고의 신흥 기술 중 하나인 연구원들은 이제 옥수수 및 기타 곡물과 같은 다른 작물도 자가 수정하도록 유도하는 것을 목표로 한다.

연구자들은 콩과 식물의 천연 비료 공장인 뿌리 결절을 만들기 위해 콩과 식물과 박테리아 사이의 공생 분자 통신을 모방하기 위해 노력하고 있습니다. 또 다른 연구에서는 일반적으로 곡물 뿌리에 서식하는 토양 박테리아가 대기 질소를 식물에 적합한 암모니아로 전환시키는 핵심 구성요소인 질소분해효소를 생성하도록 가르칩니다.

◇숨을 내쉬는 것으로 질병 진단

질병에 대한 테스트는 환자에게 숨을 내쉬는 것만큼 간단해질 수 있습니다. 새로운 호흡 센서는 인간의 호흡에 포함된 800가지 이상의 화합물 농도를 샘플링 하여 질병을 진단할 수 있습니다.

예를 들어, 사람의 호흡에서 증가된 양의 아세톤은 당뇨병을 나타냅니다. 센서는 호흡 화합물이 금속 산화물 반도체 위로 흐를 때 전기 저항의 변화를 찾습니다. 그런 다음 알고리즘이 센서 데이터를 분석합니다. 이 새로운 기술이 널리 보급되기 전에 개선이 필요하지만, 중국 우한에서 2020년 3월 연구에서 센서는 COVID-19 감지에서 놀라운 95% 정확도와 환자 구별에서 100% 민감도를 달성했습니다.

주문형 의약품 제조 이미지. (사진=WEF)


◇주문형 의약품 제조

오늘날 의약품은 일반적으로 전 세계 여러 지역에 여러 부품이 분산되어 있는 다단계 공정으로 대량 생산됩니다. 수백 톤의 재료가 포함된 프로세스를 완료하는 데 몇 달이 걸릴 수 있으므로 일관성과 안정적인 공급에 몇 가지 문제가 발생합니다.

미세 유체 공학 및 주문형 약물 제조의 발전으로 이제 필요에 따라 소량이지만 점점 더 많은 수의 일반 의약품을 만들 수 있습니다. 연속 흐름 제조라고도 하는 이 공정은 재료를 튜브를 통해 작은 반응 챔버로 옮깁니다. 약물은 원격 위치 또는 야전 병원의 휴대용 기계에서 만들 수 있으며 개별 환자에게 맞춤화된 용량으로 이 새로운 기술의 높은 비용을 줄이는 것이 남은 과제입니다.

무선 신호를 제공하는 5G. (사진=WEF)


◇무선 신호의 에너지

사물 인터넷(IoT)은 기능의 일부 측면에 대해 인터넷 연결을 활용하는 수십억 개의 전자 장치로 구성됩니다. 일상 생활에 중요한 데이터를 보고하는 초저전력 장치인 IoT 센서는 배터리 수명이 유한하고 한 번 배치되면 지역 환경에서 물리적 접촉을 허용하지 않는 경우가 많기 때문에 충전 상태를 유지하기가 어렵다.

이제 적절한 전력의 무선 신호를 제공하는 5G의 출현으로 IoT 센서 내의 작은 안테나가 이러한 신호에서 에너지를 "수집"할 수 있습니다. 이 새로운 기술의 선구자는 운전자가 톨게이트를 통과할 때 방출되는 무선 신호로 구동되는 자동화된 "태그"에서 오랫동안 사용되어 왔습니다.

◇"건강 수명" 엔지니어링

세계보건기구(WHO)는 60세 이상 세계 인구의 비율이 2015년에서 2050년 사이에 12%에서 22%로 거의 두 배가 될 것이라고 예측합니다. 노화는 암, 제2형 당뇨병, 치매, 심장병과 같은 급성 및 만성 질환과 관련이 있다.

연구원들은 노화의 분자 메커니즘에 대한 조기 이해를 보여주었고, 이는 우리가 더 오래 살 뿐만 아니라 더 건강한 삶을 영위하는 데 도움이 될 수 있습니다. omics 기술(예: 세포의 모든 유전자 활성 또는 모든 단백질의 농도를 동시에 정량화할 수 있음)과 후성유전학의 통찰력을 사용하여 연구자는 질병의 강력한 예측 인자인 생물학적 마커를 식별하여 사전 치료의 표적을 제시할 수 있습니다.

◇암모니아가 녹색으로 변합니다.

세계를 먹여살리기 위해 농작물은 종종 암모니아에서 생산된 비료를 많이 필요로 합니다. 비료용 암모니아 합성에는 막대한 양의 수소 공급이 필요한 Haber-Bosch 공정이라는 에너지 집약적 방법이 포함됩니다. 오늘날 수소의 대부분은 전기분해, 전력을 사용하는 물 분자의 쪼개짐 또는 탄화수소의 고온 분해에 의해 생성됩니다.

두 가지 방법을 모두 실행하는 데 필요한 에너지는 현재 엄청난 양의 온실 가스를 방출합니다. 재생 가능 에너지원이 이제 보편화됨에 따라 온실 가스 방출 없이 수소의 "녹색" 변형이 생성되고 있습니다. 과도한 대기 탄소를 제거하는 것 외에도, 녹색 수소는 화석 연료를 공급원으로 사용할 때 혼입될 오염 화학 물질이 없으며, 그 순도는 암모니아 생산을 촉진하는 보다 효율적인 촉매 작용을 가능하게 합니다.

◇바이오마커(Biomarker) 장치가 무선으로 전환

사람은 주사바늘을 좋아하지 않습니다. 그러나 수많은 일반적인 급성 및 만성 질환은 암 치료, 당뇨병 및 기타 질환의 진행 상황을 추적하는 데 중요한 바이오마커를 모니터링하기 위해 크고 작은 빈번한 혈액 채취를 필요로 합니다.

저전력 무선 통신의 발전과 광학 및 전자 프로브를 모두 사용하는 새로운 화학 물질 감지 기술로 인해 중요한 의료 정보를 비 침습 적으로 지속적으로 모니터링 할 수 있습니다. 100개 이상의 회사가 전 세계적으로 유행하는 당뇨병에 중점을 두고 다양한 애플리케이션에 걸쳐 무선 바이오마커 감지 장치를 배포했거나 개발 중입니다. 무선 연결은 필요한 경우 원격 의료 전문가가 개입할 수 있도록 데이터를 즉시 사용할 수 있다는 장점을 추가합니다.

대규모 3D 프린터를 사용하여 주택을 제작하는 시스템. (사진=WEF)


◇현지 재료로 인쇄된 주택

대규모 3D 프린터를 사용하여 주택을 제작하는 것은 이미 미국 및 기타 선진국에서 제한된 배포를 보고 있습니다. 제한된 기반 시설로 인해 자재 운송이 어려운 개발도상국에서 3D 프린터를 사용한 최근 시연은 현지에서 조달한 자재, 점토, 모래 및 현지 섬유를 사용하여 구조를 인쇄함으로써 한 단계 도약했습니다. 이 새로운 기술은 주택 수요가 심각하고 실행 가능한 운송 네트워크가 존재하지 않는 외딴 지역에 견고한 피난처를 제공할 수 있습니다. 그 결과 종종 뒤처지는 국가에 게임 체인저가 될 수 있습니다.

◇공간은 지구를 연결합니다

사물 인터넷(IoT)의 센서는 날씨, 토양 상태, 수분 수준, 작물 건강, 사회 활동 및 기타 수많은 귀중한 데이터 세트에 대한 중요한 정보를 기록하고 보고할 수 있습니다. 최근 저궤도에서 수많은 저비용 마이크로위성들이 출현하면서 이러한 데이터를 전 세계적으로 캡처하고 처리를 위해 중앙 시설로 다운로드할 수 있게 되면서 IoT는 기존 인터넷 인프라가 없는 이전에는 접근할 수 없었던 개발 도상국을 포괄하는 전례 없는 수준의 글로벌 이해를 가능하게 할 것입니다. 저전력 보안 데이터 링크 및 수명이 짧은 지구 저궤도 위성 문제와 같은 과제가 남아 있지만 꾸준한 발전으로 향후 3~5년 내에 전 세계에 배포될 것으로 예상했다.

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