우리나라는 1962년 제1차 경제개발 5개년 계획과 제1차 과학기술진흥 5개년 계획을 동시에 시작하면서, 국민 1인당 GDP가 87달러에 불과하던 나라를 52년 후인 2014년에는 1인당 GDP가 2만3739달러로 300배 이상 늘면서 ‘한강의 기적’을 이뤘다.

이는 과학기술에 투자하면서 산업화에 성공하고, 민주화를 거치면서 응집된 국민의 힘으로 국가 발전을 주도했기 때문이다.

만약 한국이 올해 1인당 GDP를 3만 달러 이상으로 끌어올릴 수만 있다면 한국은 미국, 일본, 독일, 프랑스, 영국, 이탈리아에 이어 7번째로 30-50클럽(1인당 GDP 3만 달러 이상, 국민 5000만 명 이상인 나라)에 가입하여 명실상부한 선진국 반열에 오르게 된다.

그러나 최근 한국은 성장세가 둔화되고 있고, 사회적 갈등(보수-진보 갈등, 청년 실업률 증가, 빈부 갈등, 경색된 남북관계 등)이 나라의 발전을 가로막고 있는 현실을 보면, 변화의 속도가 엄청나게 빠른 21세기에 과연 한국이 계속 발전할 수 있을지 의문이 든다.

우리나라를 포함하여 지구촌 전체로 볼 때도 기후 변화의 재앙들, 에너지 고갈, 물 부족, 각종 신종 질병의 발생 등 극복해야 할 심각한 도전들이 산적해 있다.

국내의 사회적 갈등과 지구촌의 도전 과제들을 극복하고 무한 전진하려면 정부는 10년 후를 내다보는 국가발전계획을 세우고, 국민의 신뢰를 얻어 국민과 함께 계속 정진하여 나아가야 한다. 이 때 과학기술 발전을 국정 운영의 중심에 두어야 한다.

250년 전 산업혁명 이후 과학기술 문명은 급속히 발전되어 우리는 지금과 같은 삶의 풍요를 누리고 있다. 그러나 앞으로의 30∼50년 동안에는 지난 250년에 준하는 과학기술 발전과 파급 효과를 누리게 될 것이다.

우리나라는 과학기술 문명의 발전에 적극 동참하여 ‘제2의 한강의 기적’을 이뤄 동북아의 중심지로, 지구촌을 선도하는 중심국가로 부상해야 한다.

우리나라가 세계무대에서 계속 발전해 나갈 경우 10년 후 우리 사회에서 과학기술은 어떤 모습으로 발전할 것이며, 국민의 삶의 질을 어떻게 좋아질 것인가? 특징적인 분야의 모습을 9가지로 나눠 설명하기로 한다.

지난 2012년 다보스 세계경제포럼에서 ‘2013년 가장 주목해야 할 과학기술’ 1위로 ‘빅 데이터(Big Data) 처리기술’을 꼽았다.

유엔미래보고서도 ‘2030년 10대 메가 트렌드’의 하나로 ‘진정한 빅 데이터 시대의 도래’를 선정했다.
 

빅 데이터, 사물 인터넷, 스마트 홈 사회 도래

빅 데이터에 대한 정의를 살펴보면 세계적인 컨설팅 회사인 매킨지는 “빅 데이터는 일반적인 데이터베이스 소프트웨어를 통해 저장, 관리, 분석할 수 있는 범위를 초과하는 큰 규모의 데이터와 그 처리 기술”이라고 말한다.

21세기는 데이터 홍수 시대이므로 2025년에는 빅 데이터 사회가 될 것이다. 즉, 모든 상황에서 빅 데이터 기술을 사용하여 최적의 정보를 얻고, 그 정보를 활용하는 시대가 도래할 것이다.

간단한 빅 데이터 사례를 들어보자. 2008년 네덜란드에서 창업한 스파크드(Sparked)는 소에 센서를 부착해 소에 대한 정보를 실시간으로 수집했다

이렇게 축적한 연간 200MB의 정보를 이용하여 축산업자가 소의 움직임, 건강 등을 수시로 확인 가능하게 되었고, 기후 변화 등 외부 빅 데이터와 결합하여 소의 사육 방식을 정밀화하여 더 많은 소를 건강하게 키울 수 있도록 지원했다. 이런 시스템 덕분에 스파크드는 소 한 마리당 세계 최고 수준의 우유 생산량을 기록할 수 있었다.

사물 인터넷(IoT: Internet of Things)은 각종 사물(물건, 인체 등)에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술이다. 여기서 사물이란 가전제품, 모바일 장비, 인체 등이 모두 해당된다.

사물 인터넷에 연결되는 사물들은 자신을 구별할 수 있는 유일한 IP(Internet Protocol·인터넷 규약)를 가지고 인터넷에 연결되어 상호 정보를 교환한다.

다양한 사물들이 상호 연결되면 인터넷을 통해 방대한 데이터가 모이고, 빅 데이터 기술을 통해 필요한 정보를 구하고 활용하게 된다.

대표적인 사물 인터넷 용도가 스마트 홈(smart home)이다. 집안에 있는 가전기기 등 모든 사물들이 인터넷으로 연결되면 외부에서도 집안 상태를 점검할 수 있고, 귀가하기 전에 미리 에어컨을 켜 놓을 수도 있으며, 밥솥을 미리 가동시킬 수도 있다. 2025년에는 대부분의 집들이 스마트 홈 형태를 가지게 될 것이다.

대규모 온라인 공개강좌(MOOCs), 대학을 위협

수천 명의 학생이 동시에 무료로 인터넷을 통해 강의를 들을 수 있는 대규모 온라인 공개강좌(MOOCs: Massive Open Online Courses) 시스템이 일반화 될 것이며, 이로 인해 상당수의 대학들이 경쟁력을 상실할 것이다.

이 공개강좌는 유럽보다 상대적으로 고등교육 지원이 적은 미국에서 공개대학수업 형태로 발달했으나, 2025년에는 오픈소스 플랫폼 기반의 사용자 참여와 개인 학습 형태로 진화하고, 소셜 미디어 등 혁신적인 의사소통 기술과 결합하여 고등교육 부문에 지대한 영향을 주게 될 것이다.

이 공개강좌는 교육비 감소, 교육 접근성의 제고(提高), 학생 및 근로자의 취업 능력 상승, 국가 경쟁력 강화에 기여할 것이다.

반면에 이러한 온라인 교육은 교육의 질 확보 문제, 물품 판매 등의 상업적 이용과 부정행위, 수동적 학습 가능성 등의 문제가 부각될 수 있다.

또 공개강좌 자료의 법적 소유주 문제, 최초 플랫폼을 벗어난 자료의 신빙성 담보, 학습자 개인정보 보호 등 문제점들이 나타나게 될 것이다.

지능형 로봇, 인간을 돕다

그 동안 세계 로봇산업의 중심은 제조용, 산업용 로봇이었으나 최근에는 ICT 융합을 통해 다양한 고부가가치 서비스 제공이 가능한 지능형 로봇이 발전하고 있다.

터미네이터, 트랜스포머, 또봇과 같은 미래 로봇은 지금까지는 공상과학 영화에서나 볼 수 있었지만, 로봇에 인공지능이 탑재되면서 2025년에는 우리 일상에 그 모습을 드러낼 것이다.

로봇 청소기도 현재보다 훨씬 똑똑해질 것이며, 인간을 돕는 로봇의 역할은 폭발적으로 증대될 것이다. 예를 들면, 상·하지 재활가능 로봇, 홍보 안내 로봇, 무인방재(防災) 로봇, 농작물 헬기 조종 로봇, 장애인 도우미 로봇 등 다양한 로봇이 출현할 것이다.

로봇의 진화는 빠르게 진행될 것이다. 최근 캘리포니아대 샌프란시스코 의료원은 자동화 된 로봇에 의해 컨트롤되는 약국을 도입했다. 이 약국에서는 의사가 처방전을 발행하면 전산망을 통해 로봇이 약을 고르고 포장해 개인 복용량에 따라 조제한다.

이러한 로봇 약국을 운영한 결과 한 건의 오류도 없이 업무가 진행되었다고 한다. 오류 없는 약사 로봇이 탄생한 것이다.

이밖에도 24시간 연중무휴로 법률 서류를 검토하는 소프트웨어 로봇, 공기 없는 우주 같이 인간이 생존 불가능한 가혹한 환경 하에서 작업하는 극한작업 로봇, 고객이 직접 계산하도록 돕는 셀프서비스 로봇, 군인 대신 위험한 전투를 수행하는 전투 로봇, 부모 대신 아이를 돌보는 보모 로봇, 재난 재해 시 부상자를 구조하는 로봇 등 인간을 돕는 지능형 로봇이 엄청나게 수도 없이 생겨나 인간의 도우미 역할을 하게 될 것이다.

자율주행 자동차, 도로를 질주한다 

자율주행 자동차(Autonomous Vehicles)란 차가 알아서 방향을 전환하고 위기에 대처하며 목적지를 스스로 찾아가는 시스템을 가진 자동차를 말한다.

과학기술계는 2025년에 자율주행 자동차가 양산되어 도로 위를 질주할 것으로 예상하는데, 이를 위해 자율주행 관련 기술과 장비들이 연구 개발되고 있다.

국내 최대의 자동차 부품 메이커인 현대모비스는 ‘적응형 순항제어장치’, ‘차선이탈방지 및 제어장치’,  ‘자동 긴급제동 시스템’, ‘지능형 주차보조 시스템’, ‘후측방 경보시스템’, ‘앞차와의 간격유지 주행 시스템’ 등 자율주행시스템 기술 개발에 상당한 진전이 있다고 밝히고 있다.

▲ 목적지를 스스로 찾아가는 자율주행 자동차를 이미지화한 사진. 과학기술계는 자율주행 자동차가 2025년경에 양산될 것으로 예상한다.

자율주행 시스템이란 일반적인 주행 상황에서 목적지까지의 경로 상 부분 자동화 또는 완전 자율 주행이 가능한 시스템을 의미한다. 무인자동차는 운전자가 없는 상태이나 자율주행 자동차는 운전자가 있다.

2025년에는 무인자동차가 일정 구간에서 사용되는 경우를 흔하게 발견할 것이다. 예를 들면, 차고에서 차를 불러 집 앞에 대기시키는 작동은 무인자동차 상태로 가능할 것이다.  
 

3D 프린팅, 모든 산업 기반을 바꾼다

3D 프린팅의 역사는 20년이 넘는다. 처음에는 첨삭가공(additive manufacturing)이라 하여 부서진 곳을 고치는 기술이었다.

그 후 직접 디지털가공(direct digital manufacturing), 혹은 쾌속 조형(rapid prototyping)이라 불리다가, 최근에 3D 프린팅이라는 명칭으로 통합되었다.

10년 전부터 이 기술을 이용해 액세서리, 신발 등이 먼저 만들어졌고, 최근에는 산업디자인 제품, 건축물이나 정교한 제품으로 확산되고 있다.

3D 프린터는 플라스틱을 녹여서 한층 얇게 뿌리고 덧붙여 뿌려서 물건 형상을 만드는 원리로 작동한다.

작은 통에 플라스틱 가루나 송진을 녹여서 뿌리는데, 이 플라스틱이나 송진을 열로 녹이는 작업을 LED로 처리해주는 시스템이 등장했다.

이 새로운 방법으로 0.02㎜ 두께의 플라스틱 물질을 뿌려주면 고정밀 제품뿐만 아니라 해상도 높은 제품을 만들 수 있다.

또 복잡한 내부 구조를 가진 제품도 내부부터 먼저 프린트한 뒤 밖을 만들어 완성할 수 있다.

3D 프린터는 바이오 프린터로 발전할 것이다. 고령화, 수명 연장을 위해 피부를 프린트하는 것은 물론, 심장이나 방광 등의 장기를 프린트하는 기술로 발전할 것이다.

또 3D 프린터는 시제품 제작에서 총기 산업, 우주항공 산업, 컴퓨터, 태양광 패널까지 그 활용 분야가 빠르게 진행되어 18세기 산업혁명에 버금가는 변혁이 올 수도 있으며, 모든 산업의 기반을 흔드는 변화가 올 수도 있다. 

웨어러블 기술, 상용화된다

구글 글라스, 애플 워치 등으로 대표되는 웨어러블 기술(wearable technologies) 개발은 더 진전되어 가볍고, 유연하며, 내열성을 지닌 기능성 직물 등에도 웨어러블 기술이 확장될 것이며, 상용화될 것이다.

웨어러블 기기는 사용자가 쉽고 부담 없이 착용할 수 있도록 지속적으로 소형화될 것이며, 특정 신체 징후를 모니터링하는 팔찌 개발(마이크로소프트), 신체의 혈액응고 탐지력 향상 기기(구글) 등도 등장한다.

웨어러블 기기는 헬스 케어 분야에 활용되어 대량의 데이터를 수집하고, 자동 분석 통보함으로써 건강관리, 삶의 질 향상에 기여할 것이다. 웨어러블 기기는 의상, 예술, 문화 등을 새로운 형태로 변화시켜 새로운 시장을 형성할 것이다.

그러나 수집된 개인정보가 자동으로 사회관계망 계정에 공유될 때 정보 침해 발생 가능성이 있고, 개인정보보호 차원에서 새로운 대책이 필요할 것이다.
  

스마트 공장, 생산현장 혁명적으로 바꾼다
 
스마트 공장(Smart Factory) 사례를 보자. 충북 청주시 소재 LS산전의 전력기기 생산 공장의 불량률은 0.01%다(한국경제신문 2015년 5월 1일자 보도).

9만㎡가 넘는 넓은 공장이지만, 일하는 직원은 눈에 띄지 않는다. 작업 현장에는 사람 대신 포장과 운반을 동시에 수행하는 로봇과 생산 진행 상황에 맞춰 자동으로 자재나 제품을 운반하는 무인차가 조용히 지나다닐 뿐이다. 

2010년 전력기기 제품을 하루 7500개 생산하던 이 공장은 최근 비슷한 제품을 동일한 장소에서 하루에 2만 개까지 생산할 수 있게 됐다. 스마트 공장 시스템을 도입한 뒤의 변화다.

스마트 공장이 생산 현장을 획기적으로 바꿔 놓고 있다. 스마트 공장은 자재조달－생산－배송 등 모든 과정에 빅 데이터와 센서 등 사물인터넷(IoT) 기술을 접목한 공장이다.

근로자의 수작업이 아니라 생산 설비 곳곳에 부착된 센서의 상호작용으로 공정이 자동화되어 생산성은 올라가고 불량률은 떨어진다. 
정부가 2015년에 강력 추진하는 사업 중의 하나가 ‘제조업 혁신 3.0’이다.

이는 ‘IT·SW 융합으로 융합 신산업을 창출하여 새로운 부가가치를 만들고, 선진국 추격형 전략에서 선도형 전략으로 전환하여 우리 제조업의 경쟁 우위를 확보해 나가는 혁신 계획’이다. 이 혁신 계획에서 가장 중요한 핵심은 스마트 공장이다.

스마트 공장은 제품 기획·설계, 제조·공정, 유통·판매 등 제조 기반 전 과정을 첨단 IT로 통합하여 에너지 효율과 자동화 비중을 높여 고객 맞춤형 제품을 생산하는 공장이다.

주로 빅 데이터(Big Data)와 사물인터넷(IoT: Internet of Things) 기반 생산 공정 자동화, 지능형 초정밀 가공, 공정 시뮬레이션 기법 등 첨단 제조기술 노하우를 사용한다.

정부는 2020년까지 스마트 공장을 1만 개로 확대한다는 목표 하에 개별 기업과 업종, 산업단지 등을 중심으로 1조 원의 예산을 투입하여 주요 공장의 스마트화(化)를 추진하고 있다. 2025년에는 대부분의 공장이 스마트 공장으로 탈바꿈할 것이다.

드론 천국이 된다

드론(drone)은 조종사가 탑승하지 않고 지정된 임무를 수행할 수 있도록 지상에서 원격 조종하는 비행체로, 흔히 무인 항공기라고 부른다. 드론이라는 용어는 ‘벌이 윙윙거린다’는 의미에서 나온 말이다.

드론은 활용 분야에 따라 다양한 장비(광학, 적외선, 레이더 센서 등)를 탑재하여 감시, 정찰, 정밀공격무기의 유도, 통신·정보중계 등의 임무를 수행하며, 폭약을 장전하여 정밀 무기로도 실용화되는 등 중요한 군사적 수단으로 각광받고 있다.

드론은 2025년에는 배터리, 탑재 컴퓨터, 가벼운 소재 등 구성 부품의 혁신과 기술 발전으로 인한 가격 하락으로 군사 목적 이외에도 민간 분야 활용이 크게 확대될 것이다.

예를 들면 지도 제작, 물류 배송, 위험지역 사진 촬영 등에 사용되고, 안전·보안·치안 분야에서 사람을 대신하여 산불 진화와 같은 위험한 역할을 담당할 전망이다.

반면에 드론에 의한 사진·동영상 촬영 등 사생활 침해 문제가 대두될 전망이며, 드론과 군용·민항기 간 충돌 등 항공사고 발생 가능성도 존재한다. 따라서 드론의 사진 촬영, 정찰, 공격 목적 사용을 위한 행동규범을 마련할 필요가 대두될 것이다.

주요 에너지원으로 사용되는 석유, 천연가스, 석탄 등은 매장량에 한계가 있으므로 대체에너지 개발이 시급하다.

그러나 대체에너지의 대표 격인 태양광, 풍력, 바이오 연료, 수소연료전지, 핵융합 발전 등은 기술개발이 충분하지 못해 2025년에도 대체에너지를 찾기 위한 인류의 도전을 계속될 것이다. 

대체 에너지 찾기 위한 도전 계속된다

원자력이 현재의 가장 중요한 대체 에너지원이지만 재난 재해 시 안전성에 문제가 있어, 안전한 원자력 발전을 위한 연구는 더 진전될 것이며, 이 분야에서 한국은 선두주자가 될 것이다.

암모니아가 에너지원으로서 화석연료인 석유만큼 중요해질 수도 있다. 수소는 너무 가벼워 연료로 사용하기에는 어려움이 존재하나, 수소를 질소와 결합시킨 암모니아는 무거워져서 손쉽게 사용할 수 있다.

지하 깊은 곳의 지열(地熱)을 활용하는 지열 발전은 아직 개발단계지만 지구는 깊이 파내려갈수록 뜨거워지기 때문에, 노르웨이의 몇몇 기업과 엑손모빌은 지하 5500∼1만m 이상 파내려갈 계획을 세우고 있다. 이 정도 깊이에서 나오는 에너지는 전 세계의 에너지 수요를 충당할 수 있을 것이다.

과학기술 강국을 위하여

지금까지 10년 후인 2025년에 대표적인 과학기술의 변화 모습 9건을 살펴보았다. 이밖에도 그래핀 활용기술, 수경재배 기술, 전력 저장기술, 지능형 반도체, 클라우드 컴퓨팅, 환경 복원 기술, 유전자 변형식품, 심해저(深海底) 해양 플랜트, 5G 이동통신 기술 등의 신기술이 상당한 진전이 있을 것이다.

미래 사회에서 인류의 삶의 질은 과학기술이 좌우할 것이다. 신기술의 등장은 경제 사회 전반에 대규모로 복합적 영향을 미칠 것이므로, 미래를 전망하고 이에 대해 선제적으로 대응 방안을 마련할 필요가 있다.

또 신기술 활용 제품과 서비스의 발전 방향을 고려한 산업 활성화 및 예기치 못한 안전·환경·윤리 등의 역기능 방지를 위해 법과 규제 등을 검토할 필요가 있다.

과학기술기본법 제14조에는 신기술 발전이 경제 사회 문화 윤리 환경 등에 미치는 영향을 사전에 평가하는 기술영향평가 제도가 있다.

이를 적극 활용하여 신기술 발전이 국민의 삶의 질에 역기능을 하지 않도록 충분히 대처할 필요가 있다.

끝으로 과학기술 발전은 그 바탕에 과학교육이 있다. 특히 초중고등학교에서 과학교육이 현재보다 강화될 필요가 있다.

또 우리의 일상생활에 과학기술이 깊숙이 자리 잡고 있으므로 국민의 과학에 대한 이해와 과학문화 확산도 중요하다.

10년 후 2025년에는 대한민국이 지구촌의 과학기술 강국으로 우뚝 서기를 기원한다.