저유가 쇼크, 신흥국 자금이탈, 유럽통합 붕괴, 중국과 일본 증시 폭락…. 언제 어떻게 터질지 모르는 위기징후군이다. 극단적인 비관론인 ‘칵테일 위기설’까지 고개를 들고 있다. 칵테일 위기란 영국 재무장관인 조지 오즈번이 올해 신년 기자회견에서 처음 언급한 것으로 특정사건을 계기로 잠복된 악재가 동시다발적으로 터지는 현상을 말한다. 칵테일 위기론까지 거론되는 것은 새로운 먹거리가 될 수 있는 주력산업이 탄생하지 않고는 지금의 상황을 풀 수 없다는 의미다. 더 이상 제로 금리, 양적완화로 대변되는 각국의 금융완화정책은 ‘캠플 주사’ 효과만 있을 뿐 세계경제를 장기침체라는 깊은 수렁으로 더 빠지게 할 것이라는 경고가 잇따르고 있다. 뒤늦은 반성이다. 4차 산업혁명에 대한 논의가 활발하게 전개되고 있는 것도 이 때문이다.
올해 1월말 스위스 다보스에서 열렸던 45회 세계경제포럼(WEF)에서는 ‘제4차 산업혁명의 이해와 영향 그리고 그 대응 방안(Mastering the Fourth Industrial Revolution)’을 주제로 참석했던 각국의 지도자와 기업인을 중심으로 격의 없는 토론이 펼쳐졌다. WEF 창시자인 클라우스 슈밥은 주제 선정 배경으로 ‘제4차 산업혁명’은 이전 산업 혁명 보다도 훨씬 큰 변화 속도와 규모, 그리고 강도로 생산, 분배, 소비 등 전체 시스템을 바꾸는 기회가 됨과 동시에 인간의 본성까지도 영향을 미칠 수 있는 인류의 새로운 도전이 될 것이라고 선언했다.

인공지능 (Artificial Intelligence)
로보어드바이저 시장 5년후 2조달러까지 성장
4차 산업혁명을 주도할 미래유망기술로 가장 많이 거론되고 공감대가 폭넓게 형성돼 있는 분야는 ‘인공지능(AI·Artificial Intelligence)’이다. 인공지능이란 인간성, 지성, 학습능력, 추론능력 등 인간의 두뇌작용을 컴퓨터 혹은 기계가 스스로 △추론 △학습 △판단하면서 행동하는 시스템을 뜻한다. 인공지능의 개념은 2차 세계 대전 전후로 경제, 공학, 수학 등 다양한 학자들 사이에서 처음 논의되기 시작했다. 이중에서도 1950년 영국의 수학자 앨런 튜링이 발표한 “계산기와 지능”과 릭 라이더의 “인간과 컴퓨터의 공생” 논문은 현대 인공지능 연구의 시초가 된 것으로 알려져 있다.

1950년대 말 이후 인공 지능은 실험 학문으로 시작됐지만 당초 예상과 기대와 달리 뚜렷한 접근 방법과 성과가 없어 1980년대까지 침체기를 맞았다. 하지만 1990년대 이후에는 △기계 학습 △로보틱스 △컴퓨터 비전 등 특정 기계 분야에 대해 연구되는 머신 러닝(Machine Learning)을 중심으로 인공지능 분야가 각광을 받기 시작했다. 최근에는 글로벌 IT 기업들을 중심으로 인공지능을 실제 비즈니스에 접목하기 위한 투자가 발 빠르게 진행되고 있다. 인공지능 기술 분야에서 현재 가장 앞서있다고 평가받고 있는 구글은 2013년 DNN리서치를, 2014년에는 영국의 딥 러닝 전문 기업인 딥 마인드를 시작으로 젯 팩, 다크 블루랩스, 비전 팩토리 등 다양한 인공지능 벤처기업을 인수해 주목을 받고 있다. 또 다른 강자로 인정받고 있는 IBM은 1997년 세계 체스 챔피언인 개리 카스파로프를 이긴 인공지능 플랫폼 딥 블루를 개발을 시작했다. 최근에는 2011년 발명한 슈퍼컴퓨터 왓슨을 왓슨을 기반으로 한 인공지능 관련 사업을 본격화하기 위해 2천 명의 개발자로 구성된 인지 비즈니스 솔루션 사업부를 설립했다.

인공지능이 활용되는 많은 분야 가운데 투자 자문업, 트레이딩 등 금융서비스 역시 사람의 판단에 의존하는 부분이 많았기 때문에 인공지능 시스템을 이용하고자 하는 금융사가 많아지는 추세다. 가장 앞서 가는 싱가포르 개발은행(DBS)은 자산관리 업무에 IBM 왓슨을 적용해 우수고객에게 맞춤형 투자자문과 자산관리 서비스를 제공하고 있다. 미국에서는 웰스프론트, 베터먼트 등 로보어드바이저(Robot+Financial Advisor) 신생 기업들이 생겨나고 있다. 현재 이들이 운용하는 자산 규모는 1천억 달러에 못미치는 수준이지만 글로벌 컨설팅 업체 AT커니는 5년 뒤 로보어드바이저의 시장이 2조 달러 까지 성장할 수 있을 것으로 예상된다.

트레이딩 분야에서도 인공지능이 확산될 조짐이 나타나고 있어 주목된다. JP모건의 헤지펀드 자회사인 하이브리지 캐피털은 인공지능 스타트업 회사인 센션트 테크놀로지와 머신 러닝 기반의 투자시스템 개발을 추진 중이다. 브리지워터 어소시에이츠 등의 헤지펀드 또한 자체 머신 러닝 투자 시스템 개발을 추진하고 있는 것으로 알려지고 있다. 인공지능 기술은 앞으로도 진화될 것으로 예상되며 우리 생활에 커다란 영향을 미치게 될 것으로 예상된다. 수많은 임상 정보가 축적되는 의료 서비스나 쉴 새 없는 거래가 이루어지는 금융과 유통업 등 산업별로 인공지능의 적용 속도와 수준에는 차이가 존재하지만 궁극적으로는 인공지능이 인간의 역할을 상당 부분 대체해 나갈 가능성이 높기 때문이다.

뇌 과학(Brain Science)
기대수명 높이고 특정기억 지우거나 저장도 가능
인공지능 다음으로 앞으로 다가올 4차 산업혁명을 주도할 유망기술로 ‘뇌 과학(Brain Science)’을 꼽는다. 뇌는 인간의 기억을 저장하고 △판단 △인지 △정서 △행동 등에 영향을 미치는 가장 중요한 신체부위로, 현대 과학기술의 한계에 있는 미지의 영역이자 인간의 건강과 행복한 삶을 위해 정복해야 할 최후의 난제로 평가받고 있다. 뇌 연구는 뇌신경계의 신경생물학과 인지 과학의 이론을 바탕으로 △뇌의 구조 △근본원리와 기능 △질병 해결법을 파악하는 연구 분야다. 현대 뇌 연구는 의학, 공학, 심리학 등 여러 분야가 서로 연간 되어 있는 융합 학문으로 주요 분야는 크게 △뇌의 신경생물학적 이해 △뇌질환 예방 및 극복 △인지 기능 △정보 처리 이해 및 응용으로 나뉜다.

최근에는 △인구 구조 △생활 패턴 △기술 발전 등 변화하는 환경 속에서 뇌 연구의 필요성과 관심이 부쩍 높아지고 있다. 한국을 포함한 전 세계가 고령화 사회로 진입하고 인간의 기대 수명이 늘어나자 알츠하이머, 파킨슨 병 등 퇴행성 뇌 활동 장애와 인지능력저하 질환이 사회적 문제로 확산되고 있기 때문이다. 뇌 연구는 천문학적인 비용이 소요되기 때문에 주로 선진국을 중심으로 한 국가 차원의 연구가 진행됐다. 미국은 1990∼2000년을 ‘뇌 과학의 10년(Decade of Brain)’으로 선언하고 세계 뇌 연구를 선도해 왔다. 특히 오바마 정부는 뇌 활동지도(BAM·Brain Activity Map)를 완성하는 연구에 2023년까지 매년 3억 달러씩을 투자해 나갈 야심찬 계획을 발표했다.

유럽연합(EU)은 영국, 독일 등 7개 국가 연구기관이 함께 참여하는 공동 프로젝트를 추진하고 있다. 앞으로 10년 동안 10억 유로를 투자해 최신 뇌 과학 지식을 끌어 모아 슈퍼컴퓨터에 입력해 인간의 뇌를 시뮬레이션을 할 수 있는 ‘인간 뇌 프로젝트(HBP·Human Brain Project)’를 시행해 나갈 계획이다. 일본 역시 고령화가 빠르게 진전되자 뇌 연구의 중요성을 일찍부터 시작했다. 1996년에는 21세기를 ‘뇌 연구의 1 세기(Century of Brain)’로 선언하고 뇌 연구를 국가 프로젝트로 격상시켜 추진해 왔다. 특히 아베 정부 출범 이후 인간의 뇌 질환을 이해하기 위해 원숭이의 뇌를 지도로 표현하는 연구를 진행하는 등 매년 300억∼500억엔을 투자하고 있다. 한국의 경우 전체 생명공학 분야 예산 중 뇌 연구 분야에 편성된 예산(2014년도 기준)은 4.5%인 1,045억원으로 미국의 18%, 일본 7%, 영국 20%와 비교했을 때 예산 비중이 턱없이 부족하다. 하지만 한국과학기술연구원(KIST), 기초과학연구원(IBS) 등을 중심으로 뇌 연구를 위한 본격적인 투자 유치에 나서고 있다.

앞으로 뇌 연구 프로젝트를 통해 뇌 지도와 뇌의 역할에 대한 이해도가 확립된다면 사회 전반에 상당한 파급효과를 불러올 것으로 예상된다. 뇌 지도 연구가 완성되면 뇌의 호르몬 분비를 조절해 고소공포증, 공황장애, 대인기피증 등과 같은 정신질환을 고칠 수 있게 되는 것은 물론 뇌세포와 신경회로 변화 등 퇴행성 뇌 활동 장애를 줄여 인간의 기대수명을 끌어올릴 것으로 기대되기 때문이다. 산업적인 면에서 뇌 연구는 생각만으로 컴퓨터나 기계를 움직이는 뇌-기계 접속(BMI·Brain Machine Interface) 기술과 같이 이종 기술과의 융합 연구가 빠르게 확산되는 추세다. 앞으로는 기술 융합 연구를 통해 특정 기억을 저장하거나 지우게 되는 것도 가능해질 뿐만 아니라 로봇과의 연구와 인공지능 연구에도 가속도를 붙이게 될 것으로 예상된다.

핵융합 (Nuclear Fusion)
논란 많으나 미래에너지로 기술상용화 분주
갈수록 주요 에너지 자원인 화석연료의 고갈, 환경오염과 온난화문제가 전 세계적인 문제로 대두되면서 ‘핵융합(Nuclear Fusion)’과 같은 친환경 대체 에너지 수요와 개발 관심이 부쩍 높아지고 있다. 주 에너지원인 석유는 정제와 사용과정에서 이산화탄소, 아황산가스 등 환경과 대기를 오염시키는 물질과 지구 온난화를 유발하는 주범이기 때문이다. 석탄은 매장량이 풍부하지만 수송이 어렵고 석유보다 더 큰 환경오염을 유발한다. 수력 에너지는 개발 과정에서 주변 환경을 파괴하는 단점이 있다. 풍력, 태양광 등 자연에너지는 환경을 파괴하지 않는다는 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮고 간헐적으로 이용될 수밖에 없어 대용량 에너지원으로 발전되기에는 어려움이 존재한다.

하지만 핵분열에 의해 생성되는 원자력 에너지는 비교적 저렴한 비용에 막대한 에너지를 생산하고 이산화탄소와 같은 환경오염 물질을 배출하지 않는다는 장점이 많다. 이 때문에 한국을 포함한 주요 선진국에서는 차세대 대체 에너지로 핵융합 에너지에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 핵융합은 여러 기준에 의해 정의되지만 에너지 관점에서는 중수소(Deuterium)와 삼중수소(Tritium)를 섭씨 1억도의 초고온에서 융합시켜 더 무거운 원자핵을 만들어내는 현상을 말한다. 이 과정에서 전체의 99.29%가 헬륨가스로 전환되고 나머지 0.91%의 질량은 막대한 에너지를 생성하게 된다. 태양과 모든 별에서 발생되는 에너지의 근원 역시 일종의 핵융합 현상이다. 1g의 핵융합 반응은 석유 8톤에 해당되는 에너지를 만들어 낼 수 있다. 1 기가와트(GW·1기가와트는 약 10만 가구의 1년 동안의 전력 사용량과 맞먹는 수치)를 생산하기 위해서는 0.5톤의 핵융합 원료가 필요한 반면 핵분열 원료는 150톤이 필요하다.

핵융합에너지는 핵분열 원자력 발전소와 달리 많은 원료와 냉각수를 필요하지 않기 때문에 넓은 해안가 등에 지을 필요가 없다. 핵과 관련된 모든 산업의 고질적인 ‘외부 불경제 문제’을 줄일 수 있다. 외부에서 연료 공급 여부에 따라 발전소 가동을 자유자재로 조절이 가능하기 때문에 폭발하지 않으며 통제도 가능하다. 주원료인 중수소는 바닷물 전기분해를 통해 거의 무제한으로 얻을 수 있다. 삼중수소는 리튬의 핵반응에 의해서 만들어 지는데, 리튬은 수 만년 지속될 정도로 충분히 매장되어 있기 때문에 융합 연료 고갈에 대한 문제가 전혀 없다는 장점이 있다. 에너지원으로 4차 산업혁명을 핵융합이 주도할 것으로 보는 가장 큰 요인이다.

하지만 막대한 장점을 지닌 대체 에너지 기술을 발명함에도 불구하고 핵융합은 최근까지 상용화되기가 매우 어려웠다. 핵융합 발전을 상용화하기 위해서는 태양 표면의 온도와 같은 1억도 이상의 고온과 높은 압력을 필요하다. 이 상태에서 변형되는 고체·액체·기체 상태가 아닌 제 4의 물질인 ‘플라스마’ 상태를 오랫동안 안전하게 유지하면서 중수소와 삼중수소를 넣을 수 있는 장비를 개발하는데 어려움이 겪었기 때문이다.

특히 한국을 비롯한 일부 국가에서는 핵융합 발전을 위한 리튬을 수입해야하기 때문에 에너지 개발을 위해 필요한 재료를 수입해야하는 단점도 있다. 뿐만 아니라 핵융합은 핵분열을 이용한 원자폭탄과 보다 수백 배 강력한 수소폭탄을 만드는 주요 기술이기 때문에 군사적 용도로 사용될 우려도 있다.

핵융합은 여전히 논쟁적인 에너지이지만 많은 국가들은 핵융합을 미래의 대체 에너지로 인식하고 기술 상용화를 위해 분주하다. 중국 과학기술대학은 매년 학부생 600명, 석박사생 900명 규모의 핵융합 전문 인력을 배출해 오고 있다. 한국의 경우 1995년 건설을 시작해 2007년 완공된 핵융합 실험로가 지난해 플라스마 유지 시간을 55초를 기록해 세계 최고 기록을 세우는 등 다른 국가에 비해 경쟁력이 뒤지지 않는다.

국제원자력기구(IAEA)는 국가 간 기술과 핵 인식도 차이 등으로 어렵게 출범시킨 ‘국제 핵융합 실험로 공동개발사업(ITER·International Thermonuclear Experimental Reactor)’에서 미국, 유럽 연합, 러시아, 한국 등 7개 국가가 함께 핵융합 실험로를 지으며 기술 상용화를 위한 협력을 강화해 나갈 계획이다.

양자컴퓨터 (Quantum Computer)
한국도 지난해 중장기 추진전략 수립

작년 12월 구글, 미국항공우주국(NASA)과 미국대학우주연구협회(URSA)는 양자컴퓨터 ‘D-Wave 2X’의 실물과 연구시설을 공개했다. ‘D-Wave 2X’는 머신러닝과 음성인식, 자연어처리를 위한 방대한 데이터를 분석할 수 있고, 싱글코어 칩을 활용하는 일반 컴퓨터에 비해 1억배 이상 빠른 속도를 처리할 수 있는 것으로 알려져 있다. 양자컴퓨터는 ‘0’과 ‘1’ 두 상태 중 하나만을 선택해 만들어지는 숫자 조합인 이진법 비트(Bit) 단위로 정보를 처리하는 기존 컴퓨터와 다르다. ‘0’과 ‘1’이 결합된 중첩 상태에서 형성되는 큐비트(Qubit·Quantum Bit) 단위를 기반으로 훨씬 방대한 양의 데이터를 빠른 속도로 처리할 수 있는 컴퓨터다.

앞으로 양자컴퓨터가 상용화되면 기존의 일반컴퓨터는 물론 슈퍼컴퓨터로도 처리할 수 없었던 △인공지능 △재료 과학 △유전자 배열 △우주 시뮬레이션 등 다양한 분야에서 빅데이터 계산이 가능하게 된다.

이 경우 오랫동안 이어져 온 인류와 과학의 수수께끼가 풀리게 될 것으로 기대된다. 하지만 양자컴퓨터 기술이 상용화와 보급되기까지 상당할 시간이 걸릴 수 있다. 양자컴퓨터는 매우 미세한 양자역학적 현상이 적용돼 주변의 전기장, 자기장, 진동에서 철저히 격리돼야 한다. 데이터 처리장치인 양자컴퓨터칩도 15 밀리켈빈(우주의 온도인 2.7캘빈(섭씨-270.45도)보다 180배 차가운 온도)에서 작동한다. 모두 풀기 어려운 난제다.

양자컴퓨터 개발은 오랜 기간의 연구는 물론 높은 비용을 필요로 하지만 각국은 양자컴퓨터의 무한한 활용 가능성을 주목하고 장기적인 관점에서 많은 투자를 하고 있다. 미국은 2008년 국가양자정보과학비전을 발표 후, 주요 국가 연구 기관에 연간 1조원 규모의 투자를 지원키로 확정했다. 유럽연합(EU)은 2006년부터 양자기술 연구에 연간 525억원씩 투자하고 있다. 캐나다도 2000년 워터루 지역에 양자밸리를 설립한 이후 현재까지 8,000억원 넘게 투자했다. 최근에는 워터루, 토론토, 캘거리 등 주요 대학에 양자정보통신학과를 개설하고 인재 양성에 주력하고 있는 중이다. 중국은 2012년부터 5년 간 양자기술에 2,900억원을 투자하고 있다. 작년 8월에는 알리바바그룹의 클라우드 컴퓨팅 자회사인 알리윤이 중국과학원(CAS)과 함께 ‘CAS·알리바바 양자컴퓨터연구소를 설립 양허계획(MOU)를 체결했다.

같은 해 9월 화웨이도 독일 뮌헨에 양자암호연구소를 설립하는 등 뒤늦게 경쟁에 뛰어들었다. 한국은 2005년부터 일부 대학과 연구소를 중심으로 제한된 투자 내에서 양자정보통신 기술 연구가 이뤄져 왔다. 하지만 작년 박근혜 정부는 양자정보통신의 중요성과 발전 가능성에 대해 주목하고 ‘2020년 양자정보통신 글로벌 선도국가 진입’을 비전으로 양자정보통신 중장기 추진전략을 수립해 연구 속도에 박차를 가하고 있다.

자율주행자동차 (Self-Driving Car)
고령화사회 맞물려 기술 수요 나날이 증가
대부분 완성 자동차 업체의 최대 목표는 친환경자동차와 자율주행자동차 등 미래형 자동차 개발과 상용화다. 불과 몇 년 전 까지만 하더라도 자동차 업체는 고유가와 석유 고갈, 환경오염 등을 우려해 △엔진 다운사이징 △차체 무게 절감 △디젤 및 하이브리드 자동차 개발 착수 등 연비와 효율성을 끌어올리는데 주력해왔다. ‘미래 에너지 자동차’라고 불려왔던 전기자동차가 개발된 이후에는 △전방충돌 경고장치(FCW) △자동비상제동장치(AEBS) △차선이탈 경고장치(LDWS)와 같은 운전보조장치(ADAS·Advanced Driver Assistance Systems) 기술을 융합해 어떠한 환경에서도 자동차 스스로 주행이 가능한 완전자율주행자동차 양산에 대한 관심이 확대되고 있다.

국제 기술박람회에서는 ‘자율주행자동차’가 최대 키워드로 떠올랐다. 작년 9월 독일 프랑크푸르트에서 열린 모터쇼에서는 완성차와 부품업체들이 ADAS 기술을 선보였다. 올해 초에 개최된 세계 최대 전자제품 전시회인 CES에서는 가전제품과 스마트폰에 관심이 치중돼온 과거 행사와 달리 자동차 기술이 더 주목을 받았다. 지금까지 주요 박람회에서 공개되는 ADAS 기술을 비춰보면 자율주행자동차는 현재 거론되는 미래유망기술 중 상용화가 가장 빠르게 이뤄질 것으로 예상된다. 독일의 벤츠는 2020년까지는 운전자가 핸들을 잡지 않고도 시속 120km까지 자유롭게 주행될 수 있는 완전자율주행자동차를 완성한다는 것이 목표다.

현대자동차는 작년 12월 국내 최초로 앞에 다른 차가 있을 경우 자동으로 멈췄다가 출발하고, 제한속도 구간이나 과속 위험 구간에서는 스스로 속도를 줄일 수 있는 ADAS 자율주행 기술을 적용한 ‘EQ900’을 선보였다. 기아차도 자율주행 브랜드인 ‘드라이브 와이즈’를 출범하고 2030년까지 완전자율자동차 상용을 목표로 하고 있다. 자율주행자동차 시장규모는 빠르게 확대될 것으로 예상된다. 미국의 자동차 시장조사(JD Power)에 따르면 완전자율주행자동차와 ADAS 기술은 고령인구일수록 필요성을 더 느끼고 있는 것으로 나타났다. 전 세계적으로 진행되는 고령화와 ADAS 기술이 대중 브랜드의 양산 기술로 확산되는 점을 감안할 때 기술수요는 증가할 것으로 예상되기 때문이다.

우주발사체 (Space Launch Vehicle)
우주 여행은 물론 우주 광산 개발까지
과거 군사·안보, 정치적 영향력 강화에 주목적이 있었던 우주산업은 21세기 들어 새로운 경제성장 동력으로 급부상해왔다. 현대 우주산업 발전은 2차 대전이 끝난 후 미국의 자본주의진영과 소련의 공산주의진영의 갈등이 심화됐던 냉전 당시 미국과 소련이 △군사적 우위 선점 △국력 과시 △정치적 목적으로 우주산업에서 경쟁을 펼쳐오던 것에서 시작됐다. 이후 1991년 소련이 붕괴되고 냉전 시대가 끝나게 되자 우주산업은 군사적 목적보다 경제적 부가가치를 창출하기 위해 산업화 투자가 지속적으로 확대됐다. 우주산업은 △항공산업 △방송·통신 산업 △자원 개발 산업과 긴밀한 연관성이 있어 경제적 파급효과가 매우 크기 때문이다. 하지만 천문학적인 비용이 소요되기 때문에 정부의 지원 아래, 미국의 NASA, 유럽 우주국 ESA, 러시아 RSA 등 국가 우주 기관과 보잉, 에어버스, 록히드 마틴 등 글로벌 대형 기업가 주도해 왔다. 전 세계 우주산업 시장 규모는 2005년 888억 달러에서 2013년 1,952억 달러로 연평균 10.3%씩 빠르게 성장하고 있다.

최근 우주산업은 구글, 블루 오리진, 스페이스 X 등 민간 기업과 기업인이 주도하는 프로젝트로 확산되는 추세다. 2017년까지 구글과 미국의 비영리 재단 X프라이즈는 달착륙선과 탐사 로봇개발을 활성화하기 위해 총 상금 3,000만 달러에 달하는 ‘루나 X 프라이즈’ 대회를 개최하고 있다. 참가자는 90% 이상의 민간자금을 이용해 우주탐사로봇을 달 표면에 착륙시켜 500m 이동시키고 동영상을 촬영해 지구로 전송하는 임무를 수행하게 된다. 구글은 2012년 우주개발 기업인 플래니터리 리소스와 플래니터리벤처스를 설립해 우주 항공, 로봇, 기타 신기술 개발을 위한 연구를 추진해 2022년부터는 소행성에서 광물을 채취하는 우주 광산 프로젝트를 진행하는 계획을 세웠다. 블루 오리진은 작년 11월 우주발사체를 회수하는 실험에 성공했다. 2017년부터 6명 내외의 우주선으로 무중력 상태를 체험하는 우주 관광을 개발하는 계획이다. 페이팔, 테슬라로 인터넷과 전기차 사업에서 성공을 거둔 엘론 머스크가 2002년 설립한 스페이스X는 대형 로켓을 대상으로 우주발사체 회수 실험을 진행해오다 작년 12월 기술 개발에 성공했다. 전 세계에서 가장 싼 값으로 우주에 물품을 수송할 수 있는 기업으로 거듭나게 될 가능성이 높다.

앞으로 우주발사체 기술 개발이 상용화된다면 민간 우주여행은 물론 우주 광산 개발이 활성화 될 것으로 예상된다. 현재 NASA의 아틀라스, 델타 등 일회용 발사체를 한번 발사하는데 소요되는 비용은 약 2,700억원에 달한다. 하지만 스페이스X의 재활용 발사체를 한번 발사하는데 사용되는 비용은 2억 3,000만원에 불과하기 때문이다. 다른 선진국보다 뒤늦게 개발에 뛰어들은 한국 우주산업 시장이 전 세계시장에서 차지하는 비중은 약 1.0%로 미미한 수준이다. 몇 차례 실패 끝에 2012년에 나로호 발사에 성공했다. 2019년까지 순수 국내 기술로 만든 한국형 발사체 기술을 확보해 우주 개발에 박차를 가한다는 계획이다.

휴머노이드 로봇 (Humanoid)
인간과 로봇 공존시대 “20년내 인간 직업 35% 대체”
로봇 기술은 산업 생산과 전문 서비스 분야에서 두루 활용되며 인류 사회와 경제 발전에 커다란 영향을 미치고 있다. 로봇의 실용화는 1962년 GM이 자동차 생산에 산업용 로봇이 투입됐던 것을 시작으로, 생산 현장에서 용접, 도장, 자재 운반, 소형 부품 조립 등 인간에게 어렵거나 위험한 일들을 대신해 왔다. 현대 제조업에서 산업용 로봇은 높은 작업속도, 힘, 정밀도 등의 강점을 바탕으로 자동화생산을 가능케 해 3차 산업 혁명을 견인하는 등 생산과 경제 구조에 큰 변화를 이끌어 왔다. 최근에는 시각인식 기능, 다기능 센서 등의 기술이 접목돼 비정형적 업무와 다양한 산업에도 활용 가능성이 확대되는 추세다.

미래 로봇 시장의 성장 가능성은 무한한 것으로 평가된다. 세계로봇연맹(IFR)은 2010년부터 2020년까지 로봇 시장은 연평균 9.0%가 성장할 것으로 예상했다. 이중에서 산업용 로봇은 연평균 8.2%, 전문 서비스 로봇은 4.8%, 개인 서비스 로봇은 24.3% 증가하게 될 것으로 내다보고 있다. 산업용 로봇은 △자동차산업 △정밀기계산업 △전자부품산업 △디스플레이산업 등 전후방 제조업 산업의 시장 규모를 확대하는 역할과 더불어 생산성, 노동력 등 산업경쟁력을 확보하기 위한 일환으로 성장할 것으로 예상된다. 전문 서비스용 로봇은 △방위산업 △공공서비스산업 △의료산업 △물류산업을 중심으로 성장할 것이라는 것이 관련 기관의 시각이다. 개인용 서비스 로봇은 △가사 △의료 △간병 △교육 △보안 등 단순한 기계가 아닌 저 출산, 고령화 등 변화하는 인구구조와 개개인의 삶 속에서 인간과 함께 공존하며 인간의 삶의 질을 제고하는 동반자로서 성장할 가능성이 높다. 잠재적 시장 규모가 가장 큰 부문으로 평가된다.

특히 서비스 부문 로봇산업에서는 휴머노이드(Human+ Robot)의 기술 개발과 상용 여부에 주목하고 있다. 휴머노이드는 인간의 형태를 모습으로 한 로봇으로 일컫다. 최첨단 기술로 다른 로봇과 달리 인간과 흡사한 인식기능, 운동기능을 구현하는 등 가장 고난도의 지능 수준과 활용 가능성을 자랑하는 로봇이다. 미국 남가주대학교에서 개발한 휴머노이드 로봇인 밴디트는 인간과의 교감능력과 감성을 보유해 기초적인 사교 기술을 취할 수 있어 자폐증을 앓고 있는 아이들의 사회성과 언어력 향상에 활용되고 있다. 일본의 소프트뱅크는 프랑스 로봇회사인 알데바란을 인수해 휴머노이드 로봇인 페퍼를 개발했다. 현재 시판되고 있는 가정용 페퍼는 스스로의 감정표현이 가능해 노인과 환자를 돌보는데 사용되고 있다. KAIST가 개발한 휴머노이드 로봇 휴보Ⅱ는 외부 소리와 사물을 인지해 장애물을 피하거나, 가위 바위 보를 할 수 있을 정도로 다섯 손가락의 정밀한 사용도를 구현해냈다. 작년 6월에는 미국 DARPA가 주관하는 세계 재난로봇 경진대회(DRC)에 참가해 우승을 차지하는 등 기술력과 활용도는 세계 최고 수준에 위치한 것으로 알려졌다.

국가 차원에서도 로봇 시장의 성장 잠재력을 인식하고 휴머노이드를 포함한 세계 로봇 시장을 선점하기 위한 경쟁이 치열하다. 2011년 미국 오바마 대통령은 제조업 부흥에 로봇을 적극 활용하기 위한 첨단 제조 파트너십(AMP) 계획을 발표한 이후 재정 지원 규모를 매년 증액하고 있다. 일본에서는 2014년 9월 총리 직속 기구인 ‘로봇 혁명 실현 회의’를 출범해 로봇 신전략 5개년 계획을 발표하는 등 2020년까지 산업과 서비스 분야의 로봇 시장을 각각 현재의 2배, 20배로 늘린다는 방침이다.

중국은 2020년까지 세계 로봇시장 점유율 45%, 200조원 규모의 신 시장 창출 목표를 세우고 세계 1위 로봇 강국으로 도약한다는 계획이다. 한국의 경우 연구기관 지원을 통해 그동안 세계 최고 수준의 기술력을 개발해왔지만 주요 언론 보도에 따르면 카이스트는 휴보Ⅱ 개발 이후 정부 투자 지원은 끊어졌다. 휴머노이드 연구의 주축을 이뤄오던 한국과학기술연구원 역시 2010년 이후 정부 지원금을 받지 못하는 것으로 알려져 있다. 미래에는 인간과 로봇이 공존하는 사회가 반드시 오게 될 것이지만 지능형 서비스 로봇 산업 발전에 대한 논쟁과 비관론은 확산되고 있는 추세다. 가장 큰 우려는 인간의 일자리를 위협하는 문제다. 영국 옥스퍼드대학교와 BBC가 702개 직업을 대상으로 진행한 연구에서는 20년 내로 35%의 직업이 로봇과 컴퓨터로 대체될 것으로 예상했다.

웨어러블 기기(Wearables)
사물인터넷 시대 진입으로 활용도 가속

웨어러블 기기는 안경, 시계, 의복 등 신체에 착용하거나 부착해 다닐 수 있는 전자기기를 말한다. 1960∼70년대 미국의 휴렛 패커드 등에서 개발한 LED 손목시계, 손목시계 겸 계산기 개발이 시초다. 1990년대에 들어 컴퓨터 기술과 보급이 확산된 이후로는 타이핑과 저장 기능을 보유한 기기들이 등장하게 됐다. 2000년대 들어서는 스마트폰, 태블릿 PC와 모바일 인터넷의 상용화로 시계, 밴드 등의 기기에서 수집된 정보를 스마트폰과 컴퓨터로 전송해 연동하는 방식으로 발전됐다. 최근에는 컴퓨팅 기능을 지닌 모든 전자제품이 연결되는 통신환경(IoT·사물 인터넷) 진입으로 인해 진화와 활용도가 가속화될 것으로 예상된다.

특히 지난 5년 가까이 꾸준한 성장세를 이어오던 스마트폰 시장은 서서히 포화상태에 접어들면서 글로벌 ICT 기업은 미래 혁신제품으로 웨어러블 기기 개발을 가속화 하며 모바일 트렌드 변화를 이끌고 있다. TNS 등 시장조사업체들에 따르면 작년 전 세계 스마트폰 시장 증가율은 9.8%로, 상용화 이후 처음으로 한 자리대 성장을 기록했다. 삼성, LG, 애플 등 주요 ICT 기업들은 출하량을 지속 감산해 나갈 것으로 예상된다. 대신 신성장 동력으로 웨어러블 기기 개발에 박차를 가할 계획이다. 이미 구글은 2013년 4월 구글 글래스, 삼성은 같은 해 9월 갤럭시 기어, 애플은 작년 4월부터 애플 워치를 생산·판매하고 있다.

ABI 리서치 등 시장조사 연구기관에 따르면 2012년 12.6억 달러에 불과했던 세계 웨어러블 기기 시장 규모는 2018년 137.9억 달러로 10배 이상 성장할 것으로 예상했다. 이는 같은 기간 생산된 세계 스마트폰 시장 규모의 30%에 달하는 규모다. 궁극적으로는 웨어러블 기기에 의해 대체될 것으로 내다보고 있다.

가상현실(VR·Virtual Reality)
연관성 통해 산업 생태계 큰 변화 불러올것
가상현실은 기술을 활용해 현실과 비슷한 상황이나 환경을 만들어서 사용자가 마치 실제 주변 환경과 상호 작용을 하고 있는 것처럼 만들어주는 인간과 컴퓨터 사이의 인터페이스를 뜻한다. 초기 가상현실 기술은 전투기, 전차 등 각종 군사 훈련 시뮬레이터로 발전해왔으며 실제 훈련에서 소요되는 비용을 절감하는 목적으로 활용됐다. 이후 가상현실 기술은 원격제어와 과학적 목적으로 사용될 것으로 기대를 모았지만 △높은 가격 △이동성 △기술 호환성 문제를 해결하지 못해 시장 확장에는 실패했다. 최근에는 영화, 게임 등 미디어 엔터테인먼트를 목적으로 일반인이 저렴한 가격에 구매할 수 있고 휴대할 수 있는 가상현실기기 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.

현재까지 개발된 가상현실기기는 크게 △스마트폰 연동 △게임 콘솔 연동 △독자기기 형태로 구분된다. 스마트폰 가상현실기기는 스마트폰에 탈부착하는 방식으로 독자기기에 비해서는 비교적 저렴한 편이다. 삼성전자는 작년 5월 갤럭시 S6와 결합해 가상현실 콘텐츠를 구현할 수 있는 헤드셋 기기 기어VR을 출시했다. 소니는 게임 분야에 가지고 있는 역량을 바탕으로 자사 플레이스테이션 게임 콘솔과 연동되는 게임에서 다양한 콘텐츠를 제공하는 프로젝트 모피어스를 개발했다. 구글은 스마트폰 사용자가 저렴한 가격으로 가상현실을 쉽게 체험할 수 있게 종이로 만드는 카드보드VR을 생산해 가상현실기기 보급을 확대시키는 플랫폼 전략을 추진하고 있다.

IT 시장에서는 작년부터 가상현실기기 개발이 더 큰 주목을 받고 있다. 심지어 ‘CES 2016’에서는 가상현실기기가 무인자동차와 함께 최대 키워드로 떠올랐다. 최근에는 일상생활에서 증강현실 실현 가능성에 대한 관심이 높아지는 추세다. 증강현실은 사용자와 가상의 배경·환경의 정보를 중첩해 하나의 영상으로 보여주는 컴퓨터 그래픽 기술을 말한다. 증강현실과 관련된 사업 분야는 하드웨어, 전자상거래, 데이터 비즈니스, 기업용 앱, 광고 등에 걸쳐 광범위하게 추진되고 있다. 기업은 증강현실을 통한 텔레프레전스 원격현실회의가 실현, 학교에서는 교육용 콘텐츠 개발에 활용하는 등 수많은 산업의 생태계와의 상호 연관성을 통해 큰 변화를 불러일으킬 가능성이 높다. 가상현실과 증강현실 시장은 상호 연관성을 가장 큰 장점으로 앞으로 더 높은 성장성이 기대되고 있다.

헬스케어와 바이오(Healthcare & Biotechnology)
생명체의 서로 다른 기능을 인공합성
행복하고 건강한 삶은 인류의 궁극적 목표 중의 하나다. 과거 인류의 건강한 삶을 영위하기 위한 방법으로는 질병 치료의 목적으로 한 병원 방문이 주가 됐다. 하지만 현대 사회에 접어들고 개개인의 생활수준이 개선되면서 치료보다는 예방을 통해 건강을 추구하고자 하는 욕구가 강해졌다. 특히 세계 인구가 고령화 시대로 접어듦에 따라 신체적 노화과정에서 필연적으로 수반되는 △질병 치료 △신체 기능 유지 △보건 서비스 등에 대한 수요가 매년 확대해 왔다. 글로벌 기업은 신산업 분야로 헬스케어를 선정하고 새로운 성장 동력으로 육성하기 위해 노력하고 있다.

헬스케어에 대한 관심과 성장 가능성이 대두되자 관련 업체들에 대한 투자가 금융시장을 통해서도 급격히 증가하는 추세다. 2014년 한해 미국 시장에서 IPO에 성공한 총 310개 기업 중 46%인 143개가 헬스케어 기업인 것으로 집계됐다. 헬스케어 산업의 수익률 역시 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 스마트헬스케어 산업은 개인의 건강을 스스로 예방할 수 있는 △하드웨어 △소프트웨어 △데이터 플랫폼 서비스를 중심으로 성장하고 있다. 데이터플랫폼 서비스는 웨어러블 헬스케어 기기와 애플리케이션을 통해 수집된 각종 개인정보의 저장 관리 플랫폼을 말한다. 대표적으로 애플의 HealthKit, 구글의 Google Fit, 삼성전자의 SAMI 등이 있다. 헬스케어 산업은 생물체의 DNA, 단백질, 세포 등 고유의 기능을 높이거나 개량하는 바이오테크 기술 투자로도 확대되고 있어 주목된다. 사이언스와 네이처 등 국제 과학저널은 올해 가장 기대되는 바이오테크 기술로 유전자가위를 꼽았다. 유전자가위란 A(아데닌), G(구아닌), C(시토신), T(티민) 등으로 이뤄진 유전체에서 원하는 부위의 DNA를 정교하게 잘라내는 기술을 말하며, 인간 및 동식물 세포의 유전체를 교정하는데 사용될 수 있다.

유전자가위와 비슷한 사례로 새로운 기능을 가진 생명체를 만들기 위해 기존 생명체의 서로 다른 기능을 인공 합성하는 학문인 ‘합성생물학(Synthetic Biology)’ 역시 미래 바이오테크 산업의 새로운 핵으로 떠오르고 있다.

합성생물학은 새로운 항생제를 개발하거나 항생제 내성 유전자를 제거 해 바이러스에 대항할 수 있는 치료제로 활용될 수 있다. 최근에는 말라리아 치료제인 아테미시닌이 합성생물학 기술을 통해 성공적으로 개발돼 상용화가 추진 중이다.

한상춘 한국경제신문사 객원 논설위원겸/ 한국경제TV 해설위원 (schan@hankyung.com)