전자신문이 뽑은 차세대 10대 기술

　기술은 생활을 변화시키고 새로운 문화를 창조하며 사회를 바꾼다. 인터넷의 탄생은 수백년 동안 인간의 가장 중요한 커뮤니케이션 수단이었던 편지를 대체하고 동호회·검색·댓글 등의 신 문화를 창조하더니 대통령 선거까지 결정적인 영향을 미쳤다. 인터넷은 세계를 더욱 가깝게 연결시키고 직장인들의 업무 패턴까지도 변화시켰다. 전자신문은 향후 10년간 우리 생활을 극적으로 변화시킬 12대 기술을 선정했다. 그 주역은 △근거리무선통신 △차세대 전지 △4세대 통신 △ 로봇 △나노 △시스템온칩(SoC) △차세대디스플레이 △가상기술 △감성기술 △우주기술 △바이오(BT)△ 퓨전기술 이다. 이 기술들은 각자 발전하는 형태지만 상호 보완하며 다른 기술의 발전을 촉진시킨다. 로봇이 그 대표적 예다. 로봇은 차세대전지, 나노, 시스템온칩, 감성기술, 바이오, 퓨전 기술이 모두 접목돼야 한다. 하나의 기술이라도 제대로 진전이 이루어지지 않는다면 로봇의 진전도 쉽지 없다. 10년 동안 이 기술들의 발전속도를 가늠하기는 전문가라도 쉽지 않다. 다만 항상 기술 발전은 우리 생각보다 빠르게 진행돼 왔다는 경험을 갖고 있을 뿐이다. 이 기술들로 인해 향후 10년간 우리의 생활, 문화, 사회도 빠르게 변화할 것이다. 12대 기술이 그려가는 미래를 한번 상상해보는 것도 새해 첫날을 보람차게 보낼 수 있는 일이 아닐까.

. 유형준기자@전자신문, hjyoo@

[우주기술]첨단사업 집합체

우주기술(ST:Space Technology)은 방송통신·위성항법시스템 등 미래 산업을 이끌고 갈 첨단기술의 집합체다. 우주기술을 개발하면서 수많은 파생 신기술을 확보할 수 있다. 우주기술은 국가 위상 제고는 물론이고 안보와도 직결되는 분야로 꼽힌다. 19세기와 20세기에 각각 바다와 하늘을 지배하는 국가가 강국이었다면 21세기에는 우주를 장악하는 국가가 주도권을 갖게 될 것이라는 말이 있을 정도다.

　우리나라의 우주개발사업은 미국과 러시아보다 30년 이상 늦은 지난 90년대에 시작됐지만 오는 2015년 ‘세계 10위의 우주강국’을 목표로 제시하고 있다. 우리의 현 기술력은 네 그룹으로 나눴을때 B, C등급의 중간단계 수준으로 평가된다. 자체로켓 발사능력 및 위성개발 능력을 보유한 A그룹에는 미국·러시아·유럽·일본·인도 등이, 위성개발 능력을 보유하고 있으나 발사체 능력을 보유하지 못한 B그룹에는 캐나다·브라질 등이 속해있다. 대만처럼 부분적인 로켓기술 및 위성개발 능력을 보유한 국가는 C그룹으로 구분된다. 최근 연구 개발에 착수한 태국·싱가포르와 대다수의 중동 국가 및 아프리카 등은 D그룹이다. 우리나라 수준은 부분적인 위성체 개발 및 로켓개발 기술을 보유하고 있는 수준이다.

　우리나라는 최근 부쩍 우주기술 개발에 박차를 가하고 있다. 지난해 7월에는 자체기술로 개발한 첫 다목적 실용위성 ‘아리랑 2호’를 쏘아올렸다. 세계에서 일곱 번째로 1m급 해상도 카메라를 장착했고 위성의 설계·제작·조립·시험기술을 확보했다는 데 의미가 크다. 지난해 말에는 내년도 3월에 우주로 올라갈 첫 한국인 우주인 후보자 2명을 선정했다.

[나노기술] 세계각국 전략 육성

IT·BT와 함께 21세기 신산업 혁명의 주역으로 꼽히고 있는 나노기술(NT)은 지난 2000년 클린턴 전 미국 대통령의 연두교서에서 발표된 국가나노기술개발전략(NNI)이 시발점이 돼 유럽연합(EU)·일본·중국 등 세계 각국이 국가 전략산업으로 선정, 막대한 예산을 투입하며 기술선점 경쟁에 나서고 있는 분야다.

　전세계 나노제품 시장은 오는 2014년 전체 제조업 시장의 15%인 2조 6000억 달러에 이를 것으로 전망되고 있으며 세계 4위의 NT 경쟁력 보유국으로 평가받고 있는 우리나라 나노기술 산업도 연평균 22%대의 성장률을 보이며 2020년 593조원에 달하는 등 비약적인 성장이 예상되고 있다.

　이 같은 추세에 발맞춰 우리 정부도 지난 2001년 ‘국가나노기술종합발전계획’을 토대로 2015년을 겨냥한 중장기 전략사업을 구체화하고 있으며 국내 나노 산업계도 IT·바이오·항공우주·기계 등 다양한 산업과 융합을 본격화하며 향후 펼쳐질 빅뱅에 대비하고 있다.

　특히 반도체·디스플레이 등의 소자·소재 분야에서 연구개발이 활발해 오는 2010년 나노기술 산업분야 중 전자통신 분야 비중이 전체의 절반이상을 차지하며 시장성장의 견인차가 될 것으로 기대되고 있다. 이미 지난해 삼성전자가 개발한 40나노 32기가 낸드플래시 메모리는 세계 시장에서 국내 기술력을 과시하는 계기가 됐다.

　또 꿈의 신소재로 불리는 탄소나노튜브 분야에서도 기술표준원 등이 순도평가방법을 위한 국제 표준화를 주도하면서 시장선점의 전망을 밝히고 있다.

[시스템온칩]컨버전스화 핵심

시스템온칩(SoC)은 말 그대로 칩 하나에 시스템을 구현하는 것, 즉 시스템 작동에 필요한 모든 기능을 내장한 반도체를 일컫는다. 칩 하나와 배터리, 그리고 외형을 디자인한 케이스 하나면 단말기를 완성할 수 있는 단계의 칩은 진정한 의미의 완벽한 SoC라고 할 수 있다. 현실적으로는 여러 가지 기능을 내장한 반도체를 SoC라고 부르고 있으며, 이러한 SoC는 단말기의 소형화와 컨버전스화를 실현시키는 핵심 기술로 떠오르고 있다.

　국내 시스템반도체 업체들도 각 분야의 전문성을 살려 여러 기능을 집적시킨 SoC 개발에 열을 올리고 있다.

　SoC는 여러가지 기능을 한 칩으로 구현한 칩이어서 몇 가지 부품을 사용했을 때보다 가격이 저렴하고 실장 면적 또한 줄일 수 있는 장점이 있어 완성품 업체들의 요구가 쏟아지고 있다. 반도체 업체들에게도 SoC가 부가가치를 높일 수 있는 품목이어서 SoC는 새로운 성장동력으로 작용하고 있다.

　코아로직과 엠텍비젼 등 멀티미디어 칩 업체들은 CPU 처럼 프로세싱 코어를 내장해 연산처리를 할 수 있도록 하는 칩을 내놓고 있으며, 넥실리온과 아이앤씨테크놀로지 등 DMB 칩 업체들은 신호를 송수신하는 고주파 칩과 신호를 복조하는 모뎀 칩을 하나에 집적한 SoC를 개발하기도 했다. MP3 플레이어용 칩이나 내비게이터용 칩 등 휴대용 기기의 CPU 역할을 하는 애플리케이션 프로세서도 주변 기능을 내장하면서 SoC로 발전하고 있다.

　하나의 단말기로 모든 기능을 처리하는 시대의 요구에 맞춰 SoC는 점점 더 많은 기능을 내장한 프로세서로 발전해 갈 전망이다.

[디스플레이]대형화 숙제 남아

LCD와 PDP를 이을 차세대 디스플레이로는 유기발광다이오드(OLED:Organic Light Emitting Diode)가 첫손으로 꼽히고 있다. OLED는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용해 스스로 빛을 내는 ‘자체 발광형 유기물질’을 말한다.

　광원(백라이트 유닛) 없이 자체 발광해 LCD보다 얇은 박형으로 만들 수 있고, 낮은 전압에서 구동이 가능한 것이 특징이다. 또 화질, 넓은 시야각, 빠른 응답속도 등에서 LCD를 능가한다.

　기판을 유리 대신 구부려지는 필름으로 대체할 수도 있어 꿈의 디스플레이로 불리는 휘어지는(플렉시블) 디스플레이 개발도 가능하다. 종이처럼 말아서 갖고 다니며, 공간의 제약없이 디스플레이를 펼쳐볼 수 있는 시대가 머지 않은 셈이다.

　하지만 OLED 제품은 아직 대형화의 난제를 갖고 있다. 기판에 유기물질을 균일하게 입히는 공정기술 개발이 난항을 겪고 있는데다 아직까지 개발된 유기물질의 수명이 짧기 때문이다. 현재 삼성전자와 삼성SDI는 각각 40인치, 17인치 OLED 시제품을 개발하는 등 이같은 문제 극복을 위한 연구 개발에 한창이다.

　삼성SDI와 LG필립스LCD는 새해부터 대화면 구현이 가능한 능동형(AM) OLED를 세계 최초로 양산할 계획이다.

　전문가들은 이에 따라 현재 휴대폰, 카오디오, 디지털카메라 등 소형기기에 주로 쓰인 OLED가 향후 TV로 확대되며 기존 PDP와 LCD를 대체할 것으로 보고 있다.

[4G 이동통신]디지털세상 견인

오는 2010년 상용화를 앞둔 4세대(G) 이동통신 서비스가 현실화되면 무선통신속도는 정지시 1Gbps, 이동시 100Mbps를 구현한다.

　지금의 50배 이상 비약적으로 발전하게 되는 셈이다. 가령 움직이면서도 모든 음악·영화 등 대용량 파일을 몇 분 만에 주고받을 수 있게 된다.

　삼성전자는 지난해 8월 정지시 1Gbps, 이동시 100Mbps 전송 속도로 끊김 없이 데이터를 송수신하는 차세대 통신 기술을 시연한 바 있다.

　전문가들은 특히 2007년은 4세대(G) 이동통신(IMT-어드밴스트) 주파수가 선정되면서 4G를 선점하기 위한 이동통신 업계의 경쟁이 본격화 되는 한 해가 될 것이라고 전망한다.

　4세대(G) 이동통신(IMT-어드밴스트) 주파수로는 광대역인 3.4G∼4.2㎓와 일부 저주파 대역(410M∼470㎒, 614M∼806/862㎒)이 포함되는 형태의 듀얼밴드가 유력하다.

　현재 각국에서 4G용 후보로 내놓은 주파수 대역은 △4.4G∼5.5㎓ △3.4G∼4.2㎓ △450M∼470㎒ △470M∼806(862)㎒ 등 4개 주파수가 후보에 올라 있다.

　4G용 주파수는 오는 11월 세계전파통신회의(WCR-07)에서 결정된다.

　4세대 핵심기술로는 직교주파수다중분할(OFDM)·다중입출력기술(MIMO)·스마트 안테나·오류정정기술(LDPC) 등이 있다.

　다가올 세계 4G 선점경쟁에서 살아남기 위해서는 우호세력 확보가 관건이 될 것으로 예상된다. 현재 삼성전자와 4G 기술 경쟁을 벌이는 NTT도코모·지멘스 등과의 표준 및 특허경쟁이 불가피할 것이기 때문이다.

[차세대전지]

2020년 서울근교에 사는 A씨. A씨는 출근하기 전에 항상 따뜻한 물로 샤워를 한다. 그리고 벽에 걸려있는 평판디스플레이를 통해 뉴스와 교통정보를 확인한다. 전력과 따뜻한 물, 이 모든 것은 집 위에 설치된 태양전지를 통해 얻어진다.

　2000년대 초반만 해도 태양전지의 효율은 12%에 불과해 전력생산성에서 기존 화력, 원자력에 크게 뒤떨여졌지만 2020년에는 70∼80%로 높아져 모든 가정에는 태양전지가 설치돼 있다. 물론 전기료도 거의 내지 않는다. A씨는 8시께 차를 몰고 회사로 간다. 거리는 상쾌하다. A씨의 자동차는 전혀 매연을 뿜지 않는다. 수소를 이용한 연료전지차이기 때문이다. 수소연료전지차는 깨끗한 물을 배출할 뿐 이산화탄소, 이산화황 등 이전에 문제됐던 공기오염원을 전혀 배출하지 않는다. A씨는 회사에 도착해서 바로 회의 준비를 한다.

　 A씨는 회의실에 가서는 둘둘 말아왔던 디스플레이를 펴고 전원을 켠다. 디스플레이에는 오늘 회의 자료가 수록돼 있으며 터치스크린과 가상입력장치를 통해 회의 내용을 입력한다. 플렉서블 디스플레이에는 플렉서블 2차 전지가 붙어있다. 예전에는 각형, 원형 등으로 전지모양이 고정돼 있었지만 플렉서블 2차 전지가 탄생하면서 플렉서블디스플레이, 플렉서블 휴대폰 등 다양한 관련기기가 탄생하는 계기가 됐다. 현재 리튬이차전지는 총 200㎜ 정도의 단단한 형상이나, 플렉서블 전지는 양극·전해질·음극 등 세 층의 아주 얇은 막으로 두께를 1㎜ 단위까지 최소화했으며 종이처럼 둘둘 말 수 있는 유연성을 가지게 된다.

[가상기술]자원 활용성 극대화

컴퓨팅 업계에 가상화 기술이 화두로 떠올랐다. 가상화란 물리적으로 다른 자원을 논리적으로 통합하거나 1개의 자원을 논리적으로 분할해 효율적으로 사용케 하는 기술이다.

　이를테면, 서버 가상화 기술을 이용하면 하나의 서버를 논리적으로 분할, 서로 다른 운용체계(OS)·애플리케이션·미들웨어를 간섭 현상 없이 동시에 구동할 수 있게 된다. CPU 가상화, 운용체계 가상화 , 스토리지 가상화, 네트워크 가상화 등 기술을 중심으로 발전하고 있다.

　가상화가 주목받는 이유는 컴퓨팅 자원의 활용성을 획기적으로 발전시킬 수 있기 때문이다. 보통 윈도 기반 서버의 활용률은 10% 남짓. 가상화 소프트웨어를 깔고 가상 서버를 여러개 만들면 활용률을 70∼80% 수준까지 끌어올 릴 수 있다. 단 몇 대 서버를 구매하더라도 몇 십대 서버를 산 효과를 낼 수 있는 것이다.

　시스템 복잡성이 전산센터의 골칫거리로 떠오르는 가운데 시스템 단순 관리 및 통합을 위해서도 가상화 기술은 어김없이 들어간다. 테이프 장비를 마치 디스크 장비처럼 인식해 데이터를 효율적으로 다운받는 가상테이프라이브러(VTL)은 가상화 기술로 IT 관리의 편리성을 높인 제품으로 꼽힌다.

　가상화 기술이 주목받는 것은 궁극적으로 기술의 비호환성을 극복해 줄 것으로 기대되기 때문이다. 초고속 네트워크망에 연결된 컴퓨팅 자원을 공유하는 것이 그리드 컴퓨팅이 대표적이다. 이기종 서버와 네트워크, PC를 통합하는 데 가상화 기술이 필수다. 엄청난 규모의 슈퍼컴을 굳이 도입할 필요없어도 그리드 컴퓨팅으로 신약 개발을 위한 방대한 실험 데이터를 도출할 수 있는 것이다. 가상화 기술은 또 전기처럼 쓴 만큼 비용을 지불하는 유티릴티 컴퓨팅으로 이어진다. 국내 IT업체들도 자체 비용 절감과 대고객 서비스 질적 향상을 위해 유티릴티 컴퓨팅 도입에 속속 나서고 있다. 전문가들은 가상화 기술 보유 기업은 내년도 주요 M&A의 대상으로 떠오를 것이라고 전했다.

[근거리 무선통신]꿈의 네트워크

차세대 무선 네트워크 기술로 구현하는 근거리 무선통신망(WPAN)을 흔히 ‘꿈의 네트워크’라고 부른다. PC·휴대폰·PDA 등 가전 및 단말기를 수십 미터 범위 안에서 무선으로 직접 연결하는 WPAN의 시장 파급 효과가 그만큼 엄청나다는 의미다.

　WPAN 기술을 대표하는 3총사가 바로 블루투스(Bluetooth)와 지그비(ZigBee)·초광대역(UWB)이다. 여기에 국내 독자 기술로 개발한 바이너리 CDMA가 새롭게 도전장을 냈다.

　소비전력이 적고 가격이 저렴하면서도 자체 보안 기능을 지닌 블루투스는 이미 휴대폰을 ‘손 떼고 즐길 수’ 있도록 해주는 대표 기술로 자리 잡았다. 이제 막 상용화 단계에 접어든 지그비는 250Kbps의 속도로 데이터를 전송하고 6만5000개 이상의 노드를 연결할 수 있어 유비쿼터스센서네트워크(USN)를 구현하는 최적의 기술로 주목받고 있다.

초광대역(UWB)은 10m 이내의 거리에서 대용량 멀티미디어 데이터를 무선으로 전송할 수 있다.

　전자부품연구원(KETI) 이 개발한 바이너리 CDMA도 관련 통신 칩과 모듈을 잇따라 개발, 출시되면서 기술 상용화가 급진전하고 있다.

　조진웅 KETI 통신네트워크연구센터장은 “차세대 근거리 무선 네트워크는 유비쿼터스 시대의 모든 디지털 기기를 연결하는 핵심 솔루션”이라며 “네트워크 기술 그 자체보다는 지문·음성·생체인식 등 여러 종류의 IT기술과 접목해 홈네트워크·공장자동화·헬스케어 등 다양한 분야에서 새로운 수요를 창출할 것”으로 내다봤다.

[바이오]포스트 IT대표주자

바이오산업은 포스트 IT시대를 이끌 21세기 대표적인 고부가가치 산업 중 하나다. 특히 바이오칩은 바이오 산업을 발전시킬 핵심 기술로 꼽힌다. 바이오칩은 생물의 효소, 단백질, 항체, DNA, 미생물과 동식물 세포 및 기관, 신경세포 등과 같은 생체 유기물과 반도체 같은 무기물을 조합해 반도체 칩 형태로 만든 생체정보 감지소자를 말한다.

　원재료에서부터 배열, 분석 등에 이르는 전 과정에서 BT기술과 IT기술이 접목된 대표적인 융합기술이다. 세계 각국의 과학자들은 앞으로 세계를 바꿀 10대 기술의 하나로 바이오칩을 지목하고 있다.

　바이오칩 기술을 이용하면 생물의 생명현상에 대한 근본적 원리와 구조를 분석, 새로운 신약을 개발하거나 인간의 뇌의 정보처리 메커니즘을 분석할 수 있다. 이를 통해 질병을 진단하고 예측할 수 있다. 또 단백질 구조를 분석해 인공 유전자를 개발하거나 지금까지는 처리할 수 없었던 형태의 정보를 가공하는 바이오컴퓨터 개발도 가능해진다. 바이오 신약이나 바이오 장기 개발도 향후 바이오칩의 도움 없이는 불가능 하다고 전문가들은 진단하기도 한다.

　바이오칩은 바이오센서, DNA 마이크로어레이, 단백질 칩, 셀 칩, 뉴론 칩, 생체삽입용 칩, 랩온어칩 등으로 종류를 나눌 수 있다. 반도체관련 업체와 연구소는 10년 후 바이오와 IT를 접목한 바이오칩이 성장동력을 작용할 것으로 기대하고 개발을 진행 중이다. 바이오칩과 관련된 특허는 지속적으로 증가하는 추세이며, 지난 해에는 ST마이크로일렉트로닉스가 조류독감을 진단하는 랩온어칩을 선보여 눈길을 끌기도 했다.

[로봇]감성기술도 접목

로봇은 미래를 이끌 수많은 기술 중에서도 핵심으로 꼽히는 기술이다. 관련 산업은 매년 급격하게 성장하고 있으며, 기술 개발 속도도 눈부시다. 산업용 로봇, 의료용 로봇, 수중로봇, 인간과 유사한 외형에 감정까지 지닌 인간형 로봇 등 다양한 종류의 로봇이 개발되고 있으며, 실생활에서의 활용도 늘고 있다.

정부에서도 로봇기술의 중요성을 인지하고, 과학기술부·산업자원부·정보통신부 등 각 부처가 차세대 육성산업으로 선정해 집중 지원하고 있다.

최근에는 하드웨어 개발 뿐 아니라 로봇에 감성을 부여하기 위한 감성기술 개발도 주목받고 있다. 감성기술은 로봇에 감성을 부여하는 기술로, 인간의 감정을 생성 또는 인식하고 로봇 등과도 감정을 상호작용할 수 있게 하는 기술을 말한다.

로봇의 상용화와 대중화를 위해 필수적인 기술로 국내에서는 한국전자통신연구원(ETRI) 등에서 이미 수년째 연구해오고 있다.

구체적으로 로봇이 인간의 행동에 대응해 자신의 감정을 생성하고, 인간에게 자신의 감정을 표현하는 기술이다. 이는 로봇이 인간과 상호작용하면서 인간에게 보다 친숙한 느낌을 전달할 수 있도록 인간과 유사한 감정을 생성하고 인간이 선호하는 형태로 자신의 의사를 표현하기 위함이다.

로봇 기술이 아무리 발달해도, 실생활 깊숙이 파고들기 위해서는 일반인이 로봇에 대해 거부감을 느끼지 않는 것이 절대적으로 필요하며, 이를 위해서는 로봇의 얼굴 표정을 자연스럽고 친밀하게 동작하는 것이 중요하다.

가상기술에는 △감정 생성모델 구축 △인간 얼굴표정에 관한 DB 구축 △안구 구동기술 △인공 피부 개발 △인공 근융 구동기 등 다양한 기술이 포함된다.