MIT, 2023년 10가지 혁신 기술(Breakthrough Technologies)

사회적으로 광범위한 분야에 영향을 미칠 'MIT 10대 혁신기술' 발표(2023.1.10)하였습니다. ‘MIT 테크놀로지 리뷰紙’는 매년 첨단 산업분야(IT·BT·NT·ET 등) 중 우리 삶과 산업전반에 막대한 영향력을 발휘할 ‘10대 혁신기술(Breakthrough Technologies)’ 선정합니다. MIT 테크놀로지 리뷰(Technology Review)紙는 메사추세츠공과대학(MIT)에서 발행하는 기술분석 전문지로 미래 기술에 대한 분석 부문에서 가장 저명하고 신뢰성 있는 간행물로 평가됩니다. 이들 기술은 현재 또는 단기간에 적용(Availability) 가능하거나 5∼10년 이후 혁신을 창출하며 산업과 사회 전반에 큰 변화를 초래할 전망입니다.

1. 고콜레스테롤에 대한 CRISPR
2. 이미지 생성 AI
3. 모든 것을 바꾸는 칩 디자인 RISC-V
4. 대중 시장용 군용 드론
5. 원격의료를 통한 임신중절
6. 주문형 장기
7. 피할 수 없는 전기차(EV)
8. 제임스 웹 우주 망원경
9. 고대 DNA 분석
10. 배터리 재활용

1. 고콜레스테롤에 대한 CRISPR

고콜레스테롤에 대한 CRISPR

주요내용

크리스퍼(CRISPR)은 "Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats"의 약어로, 유전자 편집 기술 중 하나입니다. 이 기술은 박테리아에서 발견된 자연적인 면역 시스템을 모델로 하여 개발되었습니다. 박테리아는 바이러스 공격에 대항하기 위해 유전자를 편집하고 기억하는 능력을 갖추고 있습니다. CRISPR 시스템은 이러한 박테리아의 면역 메커니즘을 활용하여 유전자 편집을 수행하는 도구로 개발되었습니다.

지난 10년 동안 유전자 편집 도구인 크리스퍼 기술은 실험실에서 병원으로 빠르게 발전했습니다. 희귀 유전 질환에 대한 실험적 치료로 시작하여 최근 고콜레스테롤을 포함한 일반적인 조건에 대한 임상 시험으로 확장되었습니다. 새로운 형태의 크리스퍼 기술은 일을 더 발전시킬 수 있습니다.

유전자 편집 도구인 CRISPR 기술이 실험실을 벗어나 실제 치료 현장에 적용되고 있는 가운데 크리스퍼 기술을 활용한 현대인의 심각한 문제인 성인병, 고콜레스테롤 치료에 주목받고 있습니다. 크리스퍼 기술은 유전자를 잘라내는 효소 ‘크리스퍼’와 특정한 유전자에만 달라붙는 유전물질인 RNA(리보핵산)를 결합한 형태로 원하는 유전자를 마음대로 자르거나 이어 붙일 수 있고 사람은 물론 동물이나 식물에도 활용이 가능합니다. 

실현시기

• 향후 10~15년 사이

주요 사업자 및 연구자

• 버브 테라퓨틱스(Verve Therapeutics),
• 빔 테라퓨틱스(Beam Therapeutics)
• 프라임 메디슨(Prime Medicine)
• 브로드 연구소(Broad Institute)

2. 이미지 생성 AI

이미지 생성 AI

주요내용

이미지 생성 인공지능(Image Generation AI)은 컴퓨터 프로그램이 이미지를 생성하거나 그릴 수 있는 인공지능 기술을 말합니다. 이러한 AI 시스템은 데이터나 지침을 바탕으로 이미지를 생성하며, 딥러닝과 머신러닝 기술을 활용하여 사실적이고 다양한 이미지를 생성하는 데 사용됩니다. 이미지 생성 AI는 여러 가지 방식으로 작동할 수 있습니다. 생성적 적대 신경망(GAN, Generative Adversarial Network), 자동화된 디자인, 스타일 변환, 이미지 편집 보조, 예술 및 창작, 시뮬레이션 및 게임, 이미지 생성 AI는 예술, 디자인, 엔터테인먼트, 과학 연구 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 지속적인 연구와 발전이 이루어지고 있습니다.

Google, OpenAI 등에서 개발한 소프트웨어 모델은 이제 단 몇 개의 텍스트 프롬프트를 기반으로 멋진 예술 작품을 생성할 수 있습니다. 거의 모든 것에 대한 간단한 설명을 입력하면 몇 초 안에 요청한 내용의 사진을 얻을 수 있습니다. 

간단한 문구만으로 정교한 이미지를 생성하는 인공지능 모델이 등장하면서 창의적이고 상업적인 도구로 진화하고 있습니다. OpenAI의 DALL-E, 구글의 Imagen, 스테이블 AI의 스테이블 디퓨전 등은 간단한 지시문구만 입력하면 몇 초 안에 그에 부합하는 이미지를 만들어 내는 AI 기술이 대세입니다. 이 중에서도 영국 스터빌리티 에이아이(Stability AI)가 출시한 스테이블 디퓨전(Stable Diffusion)은 몇 달 만에 수백만 명이 수천만 개의 이미지를 만들며 흥행하고 있습니다. 이미지를 생성하는 AI 기술로 기존 예술가는 격변의 흐름에 휩싸였고 인공지능이 개입하는 새로운 예술 영역이 자리를 잡아가고 있는 상황입니다. 특히, 이미지 생성 AI는 이미 포토샵 같은 상용 소프트웨어에 내장되기 시작한 만큼, 향후 영상을 생성하는 AI도 곧 범용화될 것으로 예상됩니다. 이미 구글은 2021년 텍스트 명령을 받으면 고해상도 영상을 만들어내는 ‘Imagen 비디오’와 ‘페나키’ 모델을 공개하며 AI 기술 고도화하고 있습니다. 현재까지 공개된 인공지능 생성 비디오 클립의 길이는 몇 초에 불과하지만 향후 대본을 컴퓨터에 입력하는 것만으로 영화를 만들 수 있을 것으로 기대됩니다.

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• 현재

주요 사업자 및 연구자

• 오픈AI(Open AI)
• 스태빌리티 AI(Stability AI)
• 미드저니(Midjourney)
• 구글(Google)
• 마이크로소프트(Microsoft)

3. 모든 것을 바꾸는 칩 디자인 RISC-V

RISC-V

주요내용

RISC-V는 오픈 소스 기반의 명령어 세트 아키텍처(ISA, Instruction Set Architecture)입니다. RISC-V는 Reduced Instruction Set Computer (RISC) 아키텍처 원칙에 기반하여 설계되었으며, 다양한 종류의 컴퓨터 시스템과 장치에서 사용할 수 있는 범용 아키텍처입니다. RISC-V는 이전의 다른 아키텍처들과는 달리 오픈 소스로 공개되어 있어 누구나 자유롭게 사용하고 수정할 수 있습니다. RISC-V의 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 오픈 소스: RISC-V 아키텍처는 오픈 소스로 개방되어 있어 라이선스 비용 없이 자유롭게 사용하고 개조할 수 있습니다.
• 모듈러 디자인: RISC-V는 다양한 명령어들로 구성된 모듈화된 디자인을 채택하여 필요한 부분만 사용하거나 추가할 수 있도록 합니다.
• 스칼라 및 벡터 명령어: RISC-V는 스칼라 명령어 뿐만 아니라 벡터 명령어도 지원하여 고성능 및 과학 연구 분야에서 활용될 수 있습니다.
• 다양한 종류의 구현: RISC-V 아키텍처를 기반으로 한 다양한 종류의 프로세서 및 시스템을 구현할 수 있습니다. 이는 임베디드 시스템부터 고성능 서버까지 다양한 분야에서 활용 가능함을 의미합니다.
• 진보적인 기능 추가: RISC-V 커뮤니티는 아키텍처에 새로운 기능을 지속적으로 추가하고 발전시키는 노력을 하고 있습니다.

RISC-V는 주로 임베디드 시스템, IoT 장치, 서버, 슈퍼컴퓨터 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 그리고 이러한 다양한 채택 사례와 개발은 RISC-V 아키텍처 생태계를 성장시키고 있습니다. 또,칩 산업은 엄청난 변화를 겪고 있습니다. 제조업체는 몇 개의 대기업으로부터 오랫동안 라이센스를 받은 칩 설계를 보유하고 있습니다. 이제 RISC-V라는 인기 있는 공개 표준은 누구나 쉽게 칩을 만들 수 있도록 함으로써 이러한 전력 역학을 뒤집고 있습니다. 많은 스타트업들이 가능성을 모색하고 있습니다.

컴퓨터나 노트북을 만들려면 인텔(Intel)이나 암(Arm)이 출시한 기성품 반도체 칩을 구입하거나, 별도 주문을 통해 맞춤형 반도체 칩을 구매해야하지만, RISC-V는 시스템 반도체 설계에 필수적인 CPU 구조 등을 오픈소스로 공개하여 누구나 무료로 이용 가능한 점이 특징입니다. 기업과 학술기관 등 전 세계적으로 3,100명의 회원이 RISC-V 인터내셔널을 통해 이러한 표준 협력 논의·개발 중입니다. 이러한 표준으로 만들어진 RISC-V칩은 이어폰, 하드디스크 드라이브, AI프로세서 등에 활용되고 있는 것으로 파악됩니다. 현재, 글로벌 반도체 기업은 데이터 센터와 우주선에 사용되는 RISC-V 설계 작업을 진행 중이며, 향후 몇 년 안에 RISC-V 기반의 반도체 칩을 어디서든 쉽게 찾아볼 수 있을 것으로 예측됩니다.

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• 현재

주요 사업자 및 연구자

• 리스크 파이브(RISC-V) 인터내셔널 https://riscv.org/
• 인텔(Intel) https://www.intel.com/
• 사이파이브(SiFive) https://www.sifive.com/
• 세미파이브(SemiFive) https://semifive.com/
• 중국 리스크 파이브 산업협회(China RISC-V Industry Alliance)

4. 대중 시장용 군용 드론

대중 시장용 군용 드론

주요내용

군용 드론은 군사 작전 및 임무 수행을 위해 설계되고 사용되는 무인 항공기를 의미합니다. 이러한 드론들은 다양한 규모와 기능을 가지며, 정보 수집, 감시, 탐색, 공격 등 다양한 임무를 수행할 수 있습니다. 군용 드론은 정찰, 감시, 정보 수집, 지형 분석, 탐사 등 다양한 임무에 활용됩니다. 또한 무장화된 드론은 정밀한 타격과 공격 임무에 사용될 수 있습니다.

유형: 군용 드론은 크게 다음과 같은 유형으로 나눌 수 있습니다.

•  정찰 드론: 적의 위치, 환경, 기지 등을 모니터링하고 정보를 수집하는 데 사용
•  공격 드론: 무기를 장착하여 적의 위치나 시설을 타격할 수 있는 드론
•  수송 드론: 물자, 장비, 병력 등을 운송하는 데 사용
•  대잠 드론: 해상에서 적의 잠수함 등을 탐지하고 추적하는 역할
•  전파 간섭 드론: 통신 또는 레이다 등의 전자전과 관련하여 적의 전파를 방해하거나 간섭하는 역할

군용 드론은 비용과 엄격한 수출 통제로 인해 소규모 국가에서는 한 번도 접근할 수 없었습니다. 그러나 소비자 구성 요소 및 통신 기술의 발전으로 인해 드론 제조업체는 훨씬 저렴한 가격으로 복잡한 전쟁 기계를 제작할 수 있었습니다.

미국 첨단 정밀타격 항공기가 지배해 왔던 드론 전쟁이 중국·이란·터키 등에서 만든 저가형 드론으로 양상 변화중입니다. 리퍼(Reaper) 같은 미국의 첨단 정밀 타격 드론은 지난 수십 년간 전쟁의 판도를 변화합니다. 최근 중국·이란·터키 등에서 만든 저가형 드론이 전투 현장의 새로운 주역으로 등장하면서 러시아의 우크라이나 침공에서 새로운 양상이 펼쳐지고 있는 상황입니다. 러시아가 키예프 공격 때 사용한 3만 달러 상당의 이란산 HESA 샤헤드 136은 장거리 비행이 가능합니다. 특히, 튀르키예의 바이카르가 생산한 500만 달러 상당의 Bayraktar TB2는 27시간 동안 비행할 수 있고 통신 범위도 186마일에 이르며 카메라를 장착하면 지상 기지와 영상을 공유하며 표적을 공격합니다. 군사용 드론이 대중화되면서 전술적 이점을 주는 것은 분명 하지만, 민간인에게 더욱 큰 피해를 입힌다고 설명합니다.

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• 현재

주요 사업자 및 연구자

• 바이카르 테크놀로지스(Baykar Technologies)
• 샤헤드 항공산업(Shahed Aviation Industries)

5. 원격의료를 통한 임신중절

원격의료를 통한 임신중절

주요내용

미국 대법원이 낙태가 헌법상의 권리가 아니라고 판결이 내려지면서 약물을 통한 임신중절 보편화되기 시작합니다. 앞서 2021년 미국 식품의약국(FDA)은 코로나19 팬데믹 시기를 감안해 임신중절할 수 있는 두 가지 알약의 원격처방을 영구적으로 허용하였습니다. 그로부터 6개월 후, 미국 연방 대법원은 임신중절이 더 이상 헌법상의 권리가 아니라는 취지의 판결을 내리면서 임신중절용 의약품에 대한 관심과 수요가 급증합니다. 슈와, 저스트 더 필, 헤이 제인 등 글로벌 스타트업은 영상 통화, 문자 또는 앱을 통해 의료진과 상담하여 의료진이 임신중절용 의약품을 처방해 주면 의약품을 배송해주는 플랫폼을 개발하여 서비스를 제공합니다. 미국은 낙태 허용 여부를 각 주의 법으로 규정하고 있는 만큼, 금지된 주에서 대체 주소를 제공하는 스타트업도 대거 등장하였습니다. 미국 법무부는 임신중절 약물이 낙태를 금지한 주에 배송해도 우체국 직원에게 책임을 물을 수 없다는 법리 검토 결과를 발표하는 등 임신중절 의약품 플랫폼 업체 적극 옹호합니다.

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• 현재

주요 사업자 및 연구자

• 슈와(Choix), 헤이 제인(Hey Jane)
• 에이드 액세스(Aid Access)
• 저스트 더 필(Just the Pill)
• 어보션 온디맨드(Abortion on Demand)
• 가족계획연맹(Planned Parenthood)
• 플랜 씨(Plan C)

6. 주문형 장기

주문형 장기

주요내용

주문형 장기 기술은 개인의 유전 정보를 기반으로 맞춤형으로 제작된 인체 장기를 생성하는 기술을 의미합니다. 이 기술은 3D 프린팅, 조직 공학, 유전자 수정 등의 첨단 기술을 활용하여 개인에게 최적화된 장기를 생산하고 이식할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다. 주문형 인체 장기 기술의 핵심 아이디어는 개인의 유전 정보를 분석하여 해당 개인의 신체에 가장 적합한 형태와 기능을 가진 장기를 만들어내는 것입니다. 이를 위해 개인의 유전체 정보를 기반으로 어떤 종류의 세포, 조직, 기관이 필요한지를 예측하고 그에 맞게 생체 재료를 조합하여 장기를 제조합니다. 주문형 인체 장기 기술은 다양한 잠재적인 응용 분야를 가지고 있습니다.

• 장기 이식: 기존의 장기 이식에서 발생하는 문제점인 장기 부족과 장기 거부반응을 해결할 수 있으며, 맞춤형으로 제작된 장기는 개인의 몸과 가장 호환성이 높아 거부 반응의 위험이 감소
• 의료 연구 및 시험: 주문형 인체 장기는 새로운 약물이나 치료법의 효과를 빠르게 평가하고 검증하는 데 사용
• 질병 모델링: 개인의 유전 정보를 바탕으로 질병을 모델링한 인체 장기를 제작하여 질병 연구 및 약물 개발에 활용
• 신체 부위 대체: 사고나 질병으로 손상된 부위를 대체하는데 사용될 수 있으며, 예를 들어 인공적으로 만들어진 심장 패치나 신장 등

그러나 주문형 인체 장기 기술은 현재까지는 연구 단계에 머무르고 있으며, 기술적, 윤리적, 법적 등 다양한 고려사항이 필요한 분야입니다. 인체의 복잡한 구조와 기능을 재현하고 유전 정보에 기반한 정교한 조직 공학 기술을 개발하는 것은 여전히 많은 어려움을 가지고 있습니다.

매일 평균 17명이 미국에서만 장기 이식을 기다리다가 사망합니다. 이 사람들은 잠재적으로 무제한의 건강한 장기 공급으로 구원받을 수 있고 다른 많은 사람들도 도움을 받을 수 있습니다. 과학자들은 장기를 인간에게 이식할 수 있는 돼지를 유전자 조작하고 환자 자신의 세포를 사용하여 폐를 3D 프린팅하고 있습니다.

동물 장기를 이식하는 것은 장기 부족 문제를 해결하는 하나의 유력한 대안으로 생각되었습니다.  돼지와 같은 동물 장기는 이를 해결할 수 있는 수단으로 오랜 기간 각광 받았으며 2022년 1월 57세의 미국 남성이 메릴랜드 대학에서 유전자 편집된 돼지 심장을 이식받은 뒤 두 달간 생존하였습니다. 우리의 인체는 외부에서 들어오는 모든 것을 해를 끼치는 존재로 인식하고 공격하거나 거부하기 때문에 인체에 동물의 장기를 이식하기는 쉽지 않은 상황입니다. 이러한 상황을 이겨내기 위해 의학·바이오 분야에서는 인체에 더 적합한 장기를 생산하는 동물을 개발하거나, 3D 프린터를 이용해 장기를 찍어내거나 줄기세포를 배양해 직접 장기를 만들어내는 등 크게 두 가지 방식으로 장기를 생산하려는 노력 가속화하고 있습니다.

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• 향후 10~15년 사이

주요 사업자 및 연구자

• 이제네시스(eGenesis)
• 마카나 테라퓨틱스(Makana Therapeutics)
• 유나이티드 테라퓨틱스(United Therapeutics)

7. 피할 수 없는 전기차 EV

피할 수 없는 전기차 EV

주요내용

전기차는 전기로 동작하는 모터를 사용하여 움직이는 자동차를 말합니다. 전기차는 내연기관을 사용하는 기존의 연료 자동차와는 달리 배기가스를 발생시키지 않고, 전기 충전을 통해 에너지를 공급받아 움직입니다. 전기차는 환경 친화적이며 에너지 효율성이 높아서 에너지 소비와 대기 오염을 줄일 수 있는 중요한 대안입니다. 전기차의 주요 특징과 이점은 다음과 같습니다:

• 제로 배기 가스: 전기차는 전기를 사용하기 때문에 직접적으로 배기 가스를 발생시키지 않으며, 이는 대기 오염 및 온실 가스 배출량을 감소
• 에너지 효율성: 전기 모터는 내연기관보다 에너지 효율성이 높아, 주행 중에 에너지 손실을 최소화하고, 제동 시에 에너지를 회수하여 배터리에 저장함으로써 에너지를 효율적으로 사용
• 소음과 진동 감소: 전기차는 내연기관의 소음과 진동이 없어서 주행 중에 더 조용하며, 도심 지역에서 소음 오염 감소
• 경제적 효과: 전기차는 전기 충전 비용이 연료 비용보다 상대적으로 저렴할 수 있으며, 정부의 환경 보호 정책에 따라 세제 혜택을 받을 수 있는 경우도 존재
• 기술 발전과 혁신: 전기차 시장은 지속적으로 발전하고 있으며, 배터리 기술 및 충전 기술 등의 혁신으로 더 나은 성능과 편의성을 제공

전기 자동차는 마침내 현실적인 선택이 되고 있습니다. 배터리는 점점 더 저렴해지고 있으며 정부는 더 엄격한 배출 규정을 통과시키거나 가스 구동 차량을 전면 금지했습니다. 주요 자동차 제조업체는 완전 전기화를 약속했으며, 모든 소비자는 곧 EV를 구매해야 할 이유가 없는 것보다 더 많다는 것을 알게 될 것입니다.

전기차 판매량이 급증하면서 자동차 산업의 양상이 크게 변화 중입니다. 세계적으로 온실가스 규제 강화 등 환경문제에 대한 관심이 커지고 기존 내연기관차 중심에서 전기차 등 친환경차로의 전환이 급격하게 이뤄지면서 자동차 산업 환경도 빠르게 변화합니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)에 따르면, 2022년 세계 신차 판매량에서 탄소배출이 없는(emissions- free) 승용차 및 트럭의 비중은 13%에 이를 것으로 전망이며 2030년 말에는 약 30% 수준까지 차지할 것으로 예측합니다. 글로벌 주요국이 전기차 시대로 전환을 위해 전기차 구매 보조금을 지급하는 등 전기차 지원정책이 활발해진 점이 전기차 시장이 활기를 일으키는 주효한 이유로 분석입니다. 미국 캘리포니아 주와 뉴욕 주는 2035년까지 모든 승용차, 트럭, SUV를 탄소배출이 없는 자동차로 전환하도록 요구중이며, 중국은 신에너지차 구입 보조금 2022년 12월 31일 전면 종료했지만 지방정부차원에서의 전기차 보급 지원정책은 유지하고 있습니다. 자동차 업계는 정부의 규제에 따라 향상된 성능을 갖춘 전기차를 선보이고 있는 상황이지만, 전기차는 비슷한 사양의 내연기관 차량에 비해 여전히 비싼 상황이며 급증하는 전기차 수요를 감당할 만큼 충전소가 빠르게 늘지 않고 있어 여전히 해결해야 할 과제가 남아 있다고 지적입니다.

실현시기

• 현재

주요 사업자 및 연구자

• BYD
• 현대(Hyundai)
• 테슬라(Tesla)
• 폭스바겐(Volkswagen)

8. 제임스 웹 우주 망원경

제임스 웹 우주 망원경

주요내용

미국 항공우주국의 제임스 웹 우주 전망 망원경(James Webb Space Telescope, JWST)은 국제 우주 정거장으로부터 약 1.5백만 킬로미터 떨어진 곳에 위치한 라그랑주 포인트 2(L2)에 배치됩니다. 가장 강력한 우주망원경이었던 허블 우주 망원경(Hubble Space Telescope)보다 100배 강력한 성능 자랑합니다. JWST 반사경의 직경은 6.5m로 허블 망원경의 3배에 이르며 태양열과 빛으로부터 JWST를 보호하는 장막의 크기는 테니스 코트와 비슷합니다. 제임스 웹 우주 망원경은 기존의 허블 우주 망원경보다 더 강력하고 민감한 관측 능력을 가지며, 다양한 분야에서 천문학적 발견과 연구를 수행할 것으로 기대됩니다. 이 망원경은 주로 장파 길이의 적외선 영역에서 관측을 수행하며, 이로써 먼 은하, 초신성, 행성의 형성과 진화, 은하 진화, 별 탄생 지역 등 다양한 천문학적 현상을 조사할 수 있습니다. 제임스 웹 우주 망원경의 주요 특징은 다음과 같습니다:

• 거대한 주경 (Primary Mirror): 제임스 웹 우주 망원경의 주경은 6.5미터로서 허블 우주 망원경의 주경보다 훨씬 크며, 이로써 더 높은 감도와 분해능을 제공
• 적외선 관측 능력: 제임스 웹 우주 망원경은 적외선 영역에서 관측하는 능력을 갖추어, 먼 은하와 어린 우주의 형성과 진화를 연구 가능
• 라그랑주 포인트 2(L2) 배치: L2 포인트에 위치함으로써 지구와 달의 그림자 영향을 받지 않고 안정적인 환경에서 관측을 수행
• 과학적 목표: 제임스 웹 우주 망원경은 먼 은하의 초신성, 은하 진화, 행성의 대기 조사, 은하계의 초기 형성과 진화, 흉포함성 별의 형성과 사망, 먼 은하의 중성자 및 퀘이사 데이터 등을 조사할 예정

세계에서 가장 강력한 우주 망원경으로 포착한 먼 우주의 숨막히는 첫 이미지는 집단적 경외감과 놀라움을 불러일으켰습니다. 이제 막 시작되었습니다. 발견은 과학자들이 현재 범람하는 데이터를 분석할 수 있는 속도만큼 빠르게 올 것입니다. 천문학의 새로운 시대가 시작되었습니다.

JWST는 성간먼지(Interstellar dust)를 뚫고 은하와 별 추적이 가능한 점이 특징입니다. 천문학자는 JWST을 통해 빅뱅 이후 우주 최초의 별과 은하가 생겨난 과정을 알아내는 것이 최우선 목표이며, 외계행성의 대기를 관찰하고 은하계의 구조를 파악하는 등 천문학의 여러 범위에서 있을 것으로 기대됩니다.

실현시기

• 현재

주요 사업자 및 연구자

• 미국 항공우주국(NASA)
• 유럽 우주국(European Space Agency)
• 캐나다 우주국(Canadian Space Agency)
• 우주망원경 과학연구소(Space Telescope Science Institute)

9. 고대 DNA 분석

고대 DNA 분석

주요내용

이제 게놈 시퀀싱 도구를 사용하여 아주 오래된 인간 DNA 가닥을 읽을 수 있습니다. 오래 전에 살았던 인간의 흔적을 연구하면 우리가 누구이며 현대 세계가 왜 그렇게 보이는지에 대해 많은 것을 알 수 있습니다. 그것은 또한 과학자들이 정교한 매장을 감당할 수 있는 사람들뿐만 아니라 그 당시에 살았던 일반 사람들의 삶을 이해하는 데 도움이 됩니다.

손상된 DNA를 상용화된 유전자 서열 분석기로 해독할 수 있는 새로운 방법이 등장하면서 고대 DNA 연구가 크게 활성화되었습니다. 과학자들은 이제 치아나 뼈가 없어도 소변이 포함된 흙에서 DNA의 미세한 흔적 분석이 가능합니다. 고대 DNA 분석을 통해 현생 인류의 유전자 일부에 네안 데르탈인 유전자가 존재한다는 사실을 밝혀냈으며 멸종된 고대인간 호모 루조넨시스와 데니소바인도 발굴되었습니다. 특히, 고대 DNA에서 흑사병에서 생존할 가능성을 40% 더 높이는 돌연변이를 확인한 만큼 고대 DNA 분석을 통해 현대인의 건강 문제를 해결하는 데 도움을 줄 것으로 기대됩니다.

실현시기

• 현재

주요 사업자 및 연구자

• 막스플랑크 진화인류학 연구소(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)
• 하버드 대학 데이비드 라이크 연구소(David Reich Lab at Harvard)

10. 배터리 재활용

배터리 재활용

주요내용

배터리 재활용 기술은 사용된 전자기기나 차량 등에서 분해되거나 폐기된 리튬 이온 배터리와 같은 재충전 가능한 배터리를 회수하고, 그 재료를 다시 활용하여 새로운 배터리나 다른 제품을 생산하는 기술입니다. 배터리 재활용은 자원 절약과 환경 보호를 위해 중요한 과정으로 간주되며, 리튬, 코발트, 니켈, 등의 귀금속과 재료를 회수하여 재사용함으로써 자원의 재생과 재활용률을 높이는 목적으로 수행됩니다. 배터리 재활용 기술은 다음과 같은 주요 단계로 이루어집니다:

• 수거 및 분류: 사용된 배터리가 회수되어 정리 및 분류되어야 하며, 다양한 유형의 배터리가 다른 분해 및 재활용 과정을 요구하므로 효율적인 분류가 필요
• 분해 및 처리: 배터리는 분해되어 내부 구성요소로 분리되며, 이 과정에서 배터리의 셀, 전극, 액체 등이 분리되고 각각의 재료로 처리
• 재활용 공정: 분리된 배터리 부품들은 다양한 화학적 또는 물리적 공정을 통해 재활용되며, 예를 들어, 리튬, 코발트, 니켈 등의 귀금속은 화학적 처리나 전기화학적 공정을 통해 회수 가능
• 재료 회수 및 정제: 회수된 재료는 정제되어 재생 가능한 원료로 변환되며, 이 원료는 새로운 배터리 생산에 사용되거나 다른 제품의 생산에 활용 가능

 배터리 재활용은 미래 에너지 및 환경 문제를 해결하기 위한 중요한 과제 중 하나입니다. 배터리 재활용 기술의 발전은 귀금속 고갈 문제와 화학 폐기물의 감소에 도움을 줄 뿐만 아니라, 새로운 에너지 저장 솔루션과 환경 친화적인 기술 발전을 촉진할 수 있습니다.

재활용은 오늘날 증가하는 폐기 배터리 산더미가 매립지로 가는 것을 방지하는 데 필수적이며 미래의 전기 자동차에 전력을 공급하기 위해 절실히 필요한 금속 공급원을 제공할 수도 있습니다. 기업들은 리튬, 니켈 및 코발트를 재생하고 이러한 금속을 리튬 이온 배터리 제조업체에 다시 공급하여 비용을 줄이는 시설을 구축하고 있습니다.

배터리에 들어가는 핵심 금속 소재를 회수하는 새로운 재활용 방법이 실용화된다면 전기차 가격은 낮아질 것으로 예상됩니다. 전기차 수요가 크게 늘어나면서 배터리 소재 공급이 현안으로 부상하고 있는 가운데 리튬이온 배터리 수요는 2050년까지 20배 늘어날 것으로 전망됩니다. 폐배터리를 처리하는 기존의 재활용 방식은 금속 소재를 개별적으로 분류하여 안정적으로 회수하기가 어려워 경제적이지 못했으나, 최근 재활용 업계가 폐배터리로부터 효과적으로 금속 소재를 용해시키고 개별 금속으로 분리하는 새로운 방식을 도입하면서 재활용 기술이 진보하였습니다. 배터리 재활용 시설에서는 코발트를 거의 모두 회수할 수 있고, 리튬은 80% 이상 회수할 수 있으며 알루미늄·구리·흑연도 점차 회수율이 높아지고 있는 상황입니다. 배터리 재활용으로 세계가 기후 목표를 달성하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다.

실현시기

• 현재

주요 사업자 및 연구자

• CATL
• 유미코어(Umicore)
• 레드우드 머티리얼스(Redwood Materials)
• 리-사이클(Li-Cycle)
• 서바(Cirba)

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• 출처 : ICT Brief

https://www.technologyreview.com/2023/01/09/1066394/10-breakthrough-technologies-2023/ 

10 Breakthrough Technologies 2023