[심층분석보고서] 유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석[GT KOREA]

[심층분석보고서] 유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석[GT KOREA]

 

거점 유럽 > 유럽(브뤼셀) > EU 기술분류 기타 > 기타

보고서종류 기술보고서 등록일 2020.09.21.

 

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3103	기술보고서	[심층분석보고서] 유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석	2020.09.21
3102	정책보고서	[심층분석보고서] 유럽연합(EU) 중소기업 에코혁신 전략	2020.08.31
3101	산업보고서	[심층분석보고서] 미국, 차세대 항공.우주 기술개발 동향	2020.08.29
3100	정책보고서	[심층분석보고서] 독일 국가수소전략	2020.06.30
3099	기타	[심층분석보고서] 독일의 Covid-19 대응 정책 및 기술 현황	2020.06.12
3098	정책보고서	이스라엘의 바이오 융합 정책 동향	2020.06.11
3097	정책보고서	[심층분석보고서] EU의 인공지능 사회 대응전략	2020.06.11
3096	산업보고서	[심층분석보고서] 미국, 차세대 로봇 기술개발 동향	2020.05.29
3095	정책보고서	[심층분석보고서] 미국, FY2021 대통령의 예산(안) 분석	2020.04.04
3094	정책보고서	유럽 인공지능 기술 및 정책 동향	2019.12.12

 

 

 

 

ISSUE PAPER
GT2020-EU05
"유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술
21가지 핵심 기술 분석"
2020.9
"주요 내용 요약
1. 개요
2. 인공지능 및 로봇
3. 인간-컴퓨터 상호작용(HCI) 및 생체모방(Biomimetics)
4. 전자 제품과 컴퓨터
5. 결론" "---------- 2
---------- 5
----------28
----------37
----------55"

주요 내용 요약
"□ 본보고서는 유럽연합(EU)이 발간한 100가지 미래 급진적 혁신기술(100 Radical Innovation Breakthroughs for the future)의 핵심내용을 요약정리
□ EU는 인공지능을 이용한 자동 검색기술과 전문가 자문 등을 통하여 인류 사회가 당면한 글로벌 문제 해결을 위한 100가지의 급진적 혁신기술을 식별
o 동 급진적 혁신기술의 기술 성숙도와 EU의 관련 분야 연구역량을 파악하여 차후 연구정책 수립 시 지표로 사용
o 급진적 혁신기술에 대한 정의는 다양한 연구혁신 과정을 통한 결과물로, ①매우 높은 영향력 및 잠재력과 ②기술, 경제 및 사회 구조를 획기적으로 변화시킬 잠재력을 갖고 있다는 점을 주요 특징으로 함
□ 본보고서는 100가지 기술 중 △인공지능 및 로봇 △인간-컴퓨터 상호작용 및 생체 모방 △전자제품 및 컴퓨터 분야에 속한 21개 기술을 중점분석
o 각 분야별 기술의 개념과 최신 기술 동향 및 기술 전망을 분석하고, 현 기술수준, EU의 기술 성숙도와 미래 영향력을 도표로 나타냄
- (인공지능 및 로봇) ①증강현실 ②실내 자동화 농장 ③블록체인 ④챗봇 ⑤무인차량
⑥착용형 로봇 ⑦스웜 인텔리전스 ⑧휴머노이드 ⑨정밀농업
- (인간-컴퓨터 상호작용 및 생체모방) ①신경모방칩 ②뇌-기계 상호작용 ③감정 인식 ④스마트 문신
- (전자제품 및 컴퓨터) ①유연 전자디바이스 ②나노 LED ③탄소나노튜브 ④컴퓨팅 메모리 ⑤그래핀 트랜지스터 ⑥고정밀 클럭 ⑦퀀텀 컴퓨터 ⑧퀀텀 암호화
□ EU는 미래 급진적 혁신기술 보고서 발행을 통해 핵심 혁신기술을 식별하고, 유럽의 미래 경쟁력 강화 방안에 대한 지속적인 토론을 유도
o 각 기술별 미래 영향력과 EU 기술 성숙도를 파악하고, 혁신 기술의 지속적 개발을 추진함과 동시에 지속가능한발전목표(SDGs) 달성을 위한 전략을 수립하고자 함"

유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
I 개요
□ 유럽연합(EU)은 제9차 EU 프레임워크 프로그램(Framework Programme)인 호라이즌 유럽 (Horizon Europe) 발표와 함께 EU 내 급진적 혁신기술(Radical Innovation Breakthroughs, RIB) 보고서 발행
"o 급진적 혁신기술은 인공지능 활용 자동 검색기술과 전문가 자문 등을 통해 식별된
기술로, 글로벌 가치에 맞춰 인류사회가 직면한 문제를 해결할 가능성이 있는 기술을 의미"
o 급진적 혁신기술의 기술 성숙도와 연구역량은 향후 연구정책 마련을 위한 지표로 활용
"o 이와 같은 급진적 혁신기술에 대한 연구는 단시간 내 이루어진 것이 아닌 다양한
연구개발 및 혁신 결과의 누적과 확산의 결과물이며, ①매우 높은 기술적 영향력 및 잠재력과 ②기술, 경제 및 사회 구조를 변화시킬 잠재력을 보유하고 있다는 점을
주요 특징으로 함"
"□ EU가 정의한 미래를 변화시킬 급진적 혁신기술은 Finnish Radical Technology
Inquirer(RTI) 방법론을 기반으로 함1)"
"<그림 1> 급진적 혁신기술 선정 절차
"
1) Linturi, Risto, Osmo Kuusi and Toni Ahlqvist (2014) 100 Opportunities for Finland and the World, the Radical Technology Inquirer (RTI), the English edition https://www.eduskunta.fi/FI/tietoaeduskunnasta/julkaisut/Documents/tuvj_11+2014.pdf
"o 우선적으로 유럽 국가 소속 전문가와 EU 정책입안자 간의 협의를 통해 유럽 관점의 미래 글로벌 밸류 네트워크(Global Value Network, GVN)를 새롭게 정의
o 글로벌 밸류 네트워크 정의 수립과 함께 기계학습 알고리즘과 전문가 의견을 종합 하는 과정을 거쳐 잠재적인 혁신기술 선정
- 일련의 반복된 개선 과정을 거쳐 100가지의 미래 급진적 혁신기술을 정리하였으며, 동 프로세스는 상기 <그림 1>을 통해 확인 가능
□ 본보고서는 100가지 급진적 혁신기술 중에서도 △인공지능 및 로봇 △인간-컴퓨터 상호작용 및 생체모방 △전자제품 및 컴퓨터 분야에 해당하는 높은 영향력을 가진 21가지 기술 분야를 선정
□ EU가 정의한 100가지 급진적 혁신기술의 ①현 기술수준 ②EU의 기술 성숙도 ③미래 영향력은 <그림 2>를 통해 확인"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"<그림 2> 급진적 혁신기술 현황
"

- 4 -

2
인공지능 및 로봇

2.1. 증강현실(Augmented Reality)
□ 증강현실은 컴퓨터로 생성된 이미지(또는 음향)를 현실 세계에 겹쳐 보여주는 기술을 의미하는 것으로, 기술적으로 매우 어려운 분야에 속함
"o 증강현실은 사용자 위치 및 관심 지점을 추적하고, 3D 환경에 적용 가능한 복잡한
센서 제품군을 복합적으로 사용한다는 것을 의미하기 때문에 기술적으로 상당히
어려운 분야임"
"o 현재 상용화된 휴대전화의 경우 가상 객체가 겹쳐있는 세상을 사용자가 창을 통해
들여다보는 것처럼 작동하는 것이지만, 증강현실 기술은 투명 디스플레이(예: 고글)를 통해 사용자가 실제 세상을 보는 화면에 필요한 정보를 표시
- 이러한 고글과 같은 증강현실 도구는 가격이 높고 사용이 번거롭다는 단점이 있으나,
관련 기술은 계속해서 발전하고 있음"
"<그림 3> 증강현실 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
"□ 증강현실의 가장 기본이 되는 기술은 가상 프로젝션(virtual projection)이 현실 세계와 일치
하도록 하는 것으로 매우 복잡한 기술을 필요로 함"
"o 이는 간단한 기술로 보이나 실제 사람의 감각 기관과 완전히 일치하도록 하는 것으로,
몸의 대략적 움직임과 함께 사용자의 실시간 시선을 추적해야 함2)"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"- 또한, 가상 세계와 현실 세계를 동기화하려면 현실 세계를 3D로 실시간 스캔해야 함3)
o 일부 기업들은 이를 위한 특수 카메라를 사용하고 있으나4), 대다수의 기업은 성능이 조금 낮더라도 상용 스마트폰 카메라를 사용하는 기술에 주력5)
- 이러한 증강현실 장치는 현실 세계에서 움직이는 사람들을 추적하는 기술을 적용해야 함6)
o 안면 인식(facial recognition) 기술이 접목된 증강현실은 사회적 논란의 여지가 있으나, 기술적 발전은 계속해서 이루어지고 있으며, 경찰청 등에서 이미 실무적으로 활용7)
□ 증강현실 적용이 가장 기대되는 전문 응용분야는 기계 사용자에게 실시간 실무교육을 제공하는 대화식 매뉴얼(interactive manuals)로, 이를 통해 실시간 작업 지시 가능
o 증강현실을 통한 실시간 작업 지시가 가능하려면 증강현실 디바이스가 실제 상황의 객체를 인식해 가상 객체로 실시간 전환할 수 있어야 하며8), 이를 통해 가상 시뮬 레이션 상에서 사용자에게 지시 가능
o 동 기술은 자동차 기술 및 의료 분야에서 활발하게 연구개발되고 있음
- 특히 의료 분야에서 주목하는 기술로, 의료진은 증강현실을 이용하여 수술에 필요한 정보를 실시간으로 얻을 수 있으며9), 수술 시간을 크게 단축하는 것도 가능할 것으로 예상
□ 대부분의 증강현실 기술이 시각적 출력 생성에 초점을 두고 있으나, 스피커를 통합한 프로토타입 안경을 사용하여 다양한 애플리케이션을 통해 음향을 동반한 증강현실 기술 실현 가능10)
(2) 기술 전망
□ 증강현실 기술은 궁극적으로 사용자의 인지 감각 위에 가상 세계를 자연스럽게 겹치게 하는 장치를 개발하는 것을 목표로 함
o 이와 같은 장치는 안경, 콘택트렌즈 또는 가상 세계를 인간의 신경에 직접 연결하는 두뇌 이식 장치가 될 수도 있음"

"2) https://www.theengineer.co.uk/sensor-tracks-eye-movements-in-real-time-to-enhance-virtual-reality
3) https://www.technologyreview.com/s/602091/baidu-is-bringing-intelligent-ar-to-the-masses
4) https://campustechnology.com/articles/2017/07/24/stanford-team-develops-4d-camera-for-use-in-robots-vr-autonomous-cars.aspx
5)http://www.3ders.org/articles/20161215-korean-government-announces-affordable-3d-video-capture-technology-for-smartphones. html
6)http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4001734/The-Shazam-faces-World-s-facial-recognition-smartphones-identify-faces-pe
rson-print-TV.html
7) http://abcnews.go.com/International/police-china-wearing-facial-recognition-glasses/story?id=52931801
8) http://www.3ders.org/articles/20170728-purdue-scientists-developing-surfnet-ai-system-that-turns-2d-images-into-3d-models.html
9) https://www.theengineer.co.uk/augmented-reality-guides-surgeons-during-spine-cranial-and-trauma-surgery
10) https://www.theverge.com/2018/3/12/17106688/bose-ar-audio-augmented-reality-glasses-demo-sxsw-2018"
"o 장치 개발과 상용화까지는 시간이 다소 걸리겠으나, 기업들은 이를 위해 지속적으로 신중하게 투자하고 있음
□ 증강현실 기술을 통해 컴퓨터 모니터 앞에서 작업하는 환경에서 벗어나 벽 한 면 전체를 모니터화하여 작업 공간으로 사용하는 것도 가능해질 전망
o 같은 원리로 원격 화상회의의 경우 모든 회의 참석자가 마치 실제로 테이블에 마주 앉아 회의를 하는 것과 같은 효과를 줄 수 있음
□ 광고업계는 증강현실 기술을 새로운 기회이자 동시에 위험 요소로 간주하고 각별한 관심을 두고 있음
o 현실에서 보이는 광고판 대신 증강현실을 통한 맞춤형 광고 제공은 큰 이점으로 여기고 있으나, 반대로 증강현실 광고를 차단하는 애플리케이션을 사용하게 된다면, 광고 효과는 매우 낮아질 수밖에 없음"
2.2. 실내 자동화 농장(Automated Indoor Farming)
.
□ 실내 농장은 환경적 피해를 최소화하거나 지리적 여건의 한계를 극복하기 위한 방법 으로 활용
"o 예를 들어, 방사능 유출 같은 사고로 발생할 수 있는 방사능 낙진을 피할 수 있으며,
사막과 같이 수자원이나 기타 지리적 여건이 좋지 않은 경우 작물 재배의 한계를
극복하기 위한 수단으로 도입"
"<그림 4> 실내 자동화 농장 기술 분석
"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"(1) 최신 기술 동향
□ 완전 자동화된 농업 공정 기술이 빠르게 발전되고 있으며, 인공지능 시스템에 따라 로봇을 활용한 작업도 수행
o 자동 농업 공정 기술을 도입한 대표적인 사례로 모든 기후 조건에서 안정적인 로봇 기반 실내 농업 기술을 빠르게 발전시킨 일본을 들 수 있음
- 200개가 이상의 일본 '식물 공장'은 매일 20,000포기의 상추를 수확하는데11), 이는 LED 조명 아래 수직 스택으로 된 멸균 환경 안에서 영양소가 풍부한 젤라틴 물질 수경법으로 재배
o 실내 자동화 농업 기술은 사막 환경, 수자원 부족 등 기후적, 지리적 여건이 불리한 환경(중동 등)에서 특히 각광받고 있음
o 실외 농업 자동화 기술도 빠르게 발전하고 있으며, 특히 인공지능 시스템이 적용된 로봇을 활용한 묘목 재배, 모종 및 수확뿐만 아니라 축산 작업도 수행
(2) 기술 전망
□ 노동력이 부족하거나 지리적, 기후적 여건이 좋지 않은 지역에서 활발히 도입하기 시작 하여 궁극적으로는 전 세계적으로 농업 자동화가 확대될 것으로 전망
o 농업 자동화 확대는 식생활 문화를 비롯하여 전반적인 사회 구조 및 고용시장 등과 같은 다양한 영역에 지대한 영향을 미칠 수 있음"

2.3. 블록체인(Blockchain)
□ 블록체인은 개인 간 신뢰할 수 있는 기록 유지를 위한 네트워크 구축이 가능한 기술
"o 블록체인에 기록된 정보는 변경할 수 없는 것으로, 가장 일반적인 응용 프로그램은
트랜잭션을 추적하는‘분산원장(distributed ledger)’이며 이는 디지털머니(Digital money)
등의 중복지출을 방지"
"□ 블록체인 기술을 통해 디지털 데이터의 소유자를 인식할 수 있으며, 따라서 비트코인과
같은 암호화폐의 핵심 기술로 활용"
11) https://www.japantimes.co.jp/life/2017/03/10/food/indoor-farms-next-step-evolution-agriculture/#.Wp8CCE0m52s

"<그림 5> 블록체인 기술 분석
"
□ 반면, 동 네트워크가 작동하는 방식에 있어 여전히 논쟁의 여지가 있음
"o 블록체인의 핵심 개념은 저장된 모든 데이터를 네트워크에 암호화된 형태로 저장하는
것으로, 누구도 임의로 변경할 수 없다는 것이 특징이나 다양한 기술을 적용하는
과정에서 본래 개념을 벗어난 새로운 아이디어와 기술이 등장"
(1) 최신 기술 동향
"□ 블록체인 기술의 가장 큰 특징 중 하나로 신뢰성 보장과 혁신적 공증(notarization)을
내세울 수 있음"
"o 블록체인에 저장된 데이터는 변경할 수 없으며 모든 데이터(해시, Hash*)는 언제라도
확인 가능
* 문자열을 짧은 길이의 값이나 키로 변환하는 것을 의미, 블록체인 안에 저장된 데이터를 짧은 문자
조합으로 표현 가능하며, 변조 여부를 쉽게 확인할 수 있음"
"o 블록체인 기술은 사람의 개입을 배제하고, 익명성 제공이 가능한 기술로, 이와 같은 기술
개발로 기존 공증 분야에 상당한 혼란을 줄 수 있음"
"o 기업의 경우 제품에 대한 데이터를 변경 불가능한 데이터베이스에 저장할 수 있다는
점에서 흥미를 보이고 있으며, 이를 활용할 경우 자사 제품 정보를 안정적으로 추적 할 수 있는 장점이 있음12)
- 기업은 이를 통해 궁극적으로 제품 관련 정보 운영방식을 개선하고, 각종 법적 부담을
줄일 수 있음"
□ 블록체인을 통해 공증을 필요로 하는 모든 거래를 스마트 계약 형태로 전환 가능
o 디지털 자산 거래 코드를 특정 블록체인에 등록하여 자체 실행되도록 만들 수 있으며13),
12) http://fortune.com/2017/05/30/walmart-blockchain-drones-patent/
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"이를 통해 모든 거래를 스마트 계약 형태로 전환할 수 있음
- 또한, 모든 현금 관련 업무(통화 교환, 송금 등)도 스마트 계약으로 구현될 수 있음
- 실제 운영에 있어 블록체인 네트워크의 모든 구성원은 읽을 수 있는 코드 사본을 받으며14), 거래가 발생할 시 각 노드(node)는 그 유효성을 확인하여 거래를 승인
* 블록체인은 중앙집중형 방식이 아닌, 거래에 참여하는 개개인의 서버들이 모여 네트워크를 유지 및 관리하는데, 이 개개인의 서버, 즉 구성원을 노드라고 칭하며, 다시 말해 블록체인의 사본이 들어있는 컴퓨터를 가리킴
- 스마트 계약 기반의 거래는 암호화폐(비트코인, 이더리움 등)의 사용을 전제로 함으로 금융 부문에서의 암호화폐 사용은 빠른 시일 내 합법화될 것으로 전망
□ 민간기업은 블록체인 네트워크 개발에 많은 투자를 기획
o 민간기업 및 IT 기업 등은 클라우드 인프라15)16)와 같이 쉽게 적용 가능하며 기업의 필요에 맞도록 설계된 민간 블록체인 네트워크를 개발하는 데 상당한 자원을 투자17)18)
- 민간 블록체인 네트워크를 통해 데이터, 인증(certification)을 저장하거나 보안성이 강화된 암호화폐를 유통하는 데 사용
(2) 기술 전망
□ 블록체인 기술은 분산 네트워크 상에서 이루어지는 탈중앙화 구현이 가능한 기술로, 모든 거래를 중립적이고 공정한 방식으로 진행
o 민간기업은 블록체인 기술을 통해 비즈니스 운영 시 필요시 되는 추적 가능성
(traceability)을 높이고자 함
- 또한, 기업 정보를 중간에서 임의로 변경하거나 노출될 위험을 최소화하며, 네트 워크 상 모든 구성원이 언제든지 자유롭게 정보를 확인 가능하다는 장점이 있음
o 블록체인 기술은 사업 투명성을 높이기 위해서도 사용될 수 있으며, 따라서 블록체인은 투명하고 공정한 비즈니스를 가능하게 할 미래 혁신 인프라로 공공 및 민간 부문 모두에서 주목받고 있음
- 특히 대부분의 기술 기반 기업은 각 사업 분야별 블록체인 기술 구현을 추진"

"13) https://www.coindesk.com/ethereum-blockchain-homestead/
14) https://cointelegraph.com/news/trust-but-verify-first-ethereum-decompiler-launched-with-jp-morgan-project
15) https://www.coindesk.com/ibm-goes-big-on-blockchain-unveiling-ambitious-new-service-offerings-and-strategy/
16)
https://techcrunch.com/2017/08/10/microsoft-wants-to-make-blockchain-networks-enterprise-ready-with-its-new-coco-framework/?g uccounter=1
17) http://fortune.com/2016/10/04/jp-morgan-chase-blockchain-ethereum-quorum/
18)
https://www.prnewswire.com/news-releases/chronicled-launches-quorum-blockchain-integration-at-enterprise-ethereum-alliance-ki
ckoff-300414641.html"

2.4. 챗봇(Chatbots)
□“채팅로봇”의 줄임말인 챗봇은 문자 또는 음성을 통해 사람 간의 실시간 대화를 시뮬 레이션 또는 프로세싱하는 컴퓨터 프로그램으로 최근 그 기술 발전이 급속도로 이루어짐
"o 컴퓨터 과학 및 인공지능의 아버지로 알려진 영국인 수학자 앨런 튜링(Alain Turing)이
1950년 제안한“튜링 테스트”를 기원으로 하며, 그 이후 인간과 동등하거나 구별할
수 없는 지능을 구현하는 기계에 대한 발명 의지는 계속 이어져 왔음"
"o 최근까지도 이러한 소프트웨어 개발은 느린 속도로 진행되어 왔으며, 주목할 만한
결과를 얻지 못 하였으나, 지난 몇 년 간 자연어 처리(natural language processing), 머신 러닝(machine learning) 및 클라우드 컴퓨팅(cloud computing) 기술이 크게 발전하면서 챗봇
기술도 높은 수준으로 향상"
"□ 챗봇은 독립형 응용 프로그램 형태인 경우와 다양한 디지털 장치 내 메신저 응용
프로그램, 소셜 플랫폼 및 보다 확장된 IT 생태계에 통합된 형태로도 사용"
"□ 대부분은 챗봇 기능은 특정 작업(온라인 쇼핑, 일기예보 검색 등)을 지원하는 것을 목표로
하나 점차 금융, 통신 및 엔터테인먼트와 같은 영역으로 빠르게 확장"
"<그림 6> 챗봇 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
"□ 즉흥적인 대화(unscripted)가 가능한 인공지능 기반 챗봇을 통해 보다 자연스럽고 유용한
기능 수행"
"o 일반적으로 챗봇은 규칙과 스크립트를 따라 특정 단어를 찾고 예상 질문에 미리 정의된
답변을 제공해 온 것으로, 종종 부자연스러운 결과를 야기"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"o 최신 챗봇은 인공지능 기술(자연어 처리 및 기계학습)을 기반으로, 사용자와의 대화에 있어 보다 유연해졌으며, 애플 사의 시리(Siri), 마이크로소프트 사의 코타나(Cortana) 또는 구글의 구글어시스턴트(Google Assistant)와 같은 가상 어시스턴트 서비스와의 기능적 차이도 낮아짐
- 기계학습 기술, 그 중에서도 특히 딥러닝 모델 적용 시 챗봇은 자체 학습을 통해 다양한 질문에 보다 유연하게 반응
- 인공지능 기반 챗봇을 프로그래밍하여 시작 단계에서는 기존의 가용한 데이터를 활용한 시스템을 운영하되, 점차 딥러닝 모델을 트레이닝하여 자체 학습을 통해 챗봇의 대화 기능을 향상시킬 수 있음
- 결과적으로 스크립트 없이도 즉흥적으로 반응할 수 있는 기능을 수행, 이러한 챗봇은 사전에 정의된 대화형식에서 벗어나도 질문을 이해하고 유용한 답변을 제공
- 더불어 사용자의 요구사항에 대한 정확한 판단이 불가능하더라도 기존 표준 응답 형식, 즉,‘모르겠습니다’와 같은 답변을 기본 값으로 설정하지 않고 다양한 가능 답변을 제공할 수 있음19)
□ 챗봇의 기술은 재사용되며, 주요 플랫폼과의 통합이 가능하여 다양한 서비스를 제공
o 대부분의 주요 첨단기술 업체는 챗봇 및 가상 어시스턴트 개발에 상당한 자원을 투자해 왔으며, 이러한 치열한 기술 경쟁 속에서 IT 대기업들은 메시징 플랫폼 (messaging platforms)을 비롯한 자사 생태계에 챗봇과 가상 어시스턴트를 통합하여 운용
o 챗봇 서비스를 최종 사용자에게 직접 제공하는 것 외에도, 일부 기업은 챗봇 관련 기본 기술을 외부 개발자에게 공유하기도 함
o 2016년 4월, 페이스북(Facebook)은 자사의 메신저 시스템을 통한 챗봇 지원을 발표20), 그 이후 메신저 챗봇 업체가 급증하는 현상을 일으켰고(1년 이내 3만 개에서 10만 개로 증가), 메신저 플랫폼을 통해 챗봇을 사용하여 우버(Uber) 차량 예약 등 각종 서비스를 사용하게 됨21)
- 예를 들어, 구글의 메세징 어플리케이션인 Allo 상에서 구글어시스턴트를 이용하여 식당이나 영화 등 추천
- 마이크로소프트 사는 인공지능 어시스턴트인 코타나 기능을 주요 핵심 제품에 통합 하는 것 외에도 2016년 초 챗봇 개발자를 위한 프로그래밍 도구 세트인‘봇 프레임 워크(Bot Framework)’를 출시, 이후 13만 명 이상의 개발자가 서비스에 등록
- 마이크로소프트 사에서 2014년과 2015년에 각각 출시된 중국과 일본 사용자 대상
두 챗봇인 Xiaoice와 Rinna는 주로 정보 제공을 위한 용도로 사용되었으나, 점차"

"19) http://www.information-age.com/chatbots-more-chit-chat-123469420
20) There were 1.2 billion registered users in mid-2016 (https://getvoip.com/blog/2017/04/21/the-current-state-of-chatbots-in-2017)
21) https://getvoip.com/blog/2017/04/21/the-current-state-of-chatbots-in-2017"
"개인적인 영역에도 적용
- 애플과 아마존은 채팅 기능을 내장한 자체 스마트 어시스턴트 시리와 알렉사(Alexa)의 개발을 추진
- 2017년 4월 아마존은 대화형 인터페이스를 모든 애플리케이션에 구현하는 신규 서비스인 아마존 렉스(Amazon Lex)를 공개하고, 다른 기업에서도 이를 응용할 수 있도록 함
- 유럽 스칸디나비아 지역 내 최대 네트워크 서비스 기업인 텔리아(Telia)는 2018년 ACE(A Conservational Engagement)를 시작했다고 발표, 이는 고객 관계 플랫폼으로 최신 인공지능 기술을 기존 챗봇 에코 시스템에 추가한 것임22)
□ 기업 및 고객 서비스 분야에서도 챗봇 기술이 널리 응용되고 있음
o 챗봇은 각종 상거래, 금융 및 통신을 포함한 다양한 분야의 고객 관리 영역에서 점차 확대 사용
- 그러나 아직까지 챗봇은 고객 서비스 부서를 대처하는 역할보다는 해당 업무 지원을 통한 전체적인 업무량 감소를 목적으로 운영
- 즉, 고객의 공통된 일반적인 질문에 응대하고, 데이터베이스에서 정보를 검색하여 각종 문의를 해당 부서의 담당자에게 연결하는 데 사용
o 금융 부문은 계속해서 챗봇 기능을 확대 도입하고 있으며, 특히 기존 은행들의 경우 핵심 상품 및 서비스 보완을 목적으로 활용하나, 대다수의 소규모 핀테크 신생기업은 챗봇 자체를 핵심 상품으로 지정
- 쳇봇을 통한 서비스는 잔액 확인, 청구서 지급 및 소액의 저축성 이체 등을 포함23)
o 스칸디나비아의 대표 은행인 SEB, Swedbank 및 Nordea는 수년간의 내부 테스트를 거쳐 2018년에 각각 Aida, Nina 및 Nova를 공개, 이는 모두 인공지능 기반 어시스턴트로 감정 인식과 같은 최신 기능을 포함24)
o 호주 대표 은행인 NAB는 인공지능 기반의 가상 뱅킹 어시스턴트를 개발, 1만 3천여 개의 다양한 고객 문의 데이터를 기반으로 200가지 이상의 질문에 챗봇이 답변하는 서비스를 제공, 답변이 불가할 경우 담당 직원에게 연결25)
(2) 기술 전망
□ 인간과 동등한 역량의 챗봇이 빠른 시일 내 등장할 것으로 보이지는 않으나, 사용자 질문 및 명령에 대한 이해도와 대응력이 점진적으로 향상됨에 따라 다양한 산업 분야에"

"22) https://www.teliacompany.com/en/news/news-articles/2018/the-creators-of-a-grand-new-world/
23) http://www.businessinsider.com/chatbots-banking-ai-robots-finance-2017-10
24) https://www.computerweekly.com/news/252434043/Swedish-banks-embrace-rapidly-evolving-chatbots
25) https://www.cmo.com.au/article/626835/nab-taps-power-ai-chatbots-business-customer-service"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"확대 적용될 것으로 예상
o 챗봇 기술의 미래는 인공지능 기술의 미래와 연결되어 있으며, 따라서 인공지능 알고 리즘 및 하드웨어 기술이 지속적으로 발전하면서 인공지능 기반 챗봇 또한 인간의 의도를 이해하고 다양한 시나리오에서 의미 있는 답변을 제공하는 기술이 향상할 것으로 전망
- 미래 챗봇 기술은 풍부한 대화식 사용자 인터페이스로 이어질 수 있으며, 따라서 사용자는 컴퓨터, 스마트폰, 로봇, 스마트홈을 포함한 다양한 장치와 자연스럽게 상호
작용이 가능"
2.5. 무인차량(Driverless)
□ 모든 유형의 운송수단 운행에 있어 운전자는 반드시 필요한 존재로 인식되어 왔으나, 점차 장애물이 없는 구간을 운행할 수 있는 자동조종 장치가 수상 및 항공 운송 분야 에서 보급되기 시작
"□ 도로주행 차량의 경우 미 국방부 산하 연구기구인 방위고등연구계획국(Defense Advanced
Research Projects Agency, DARPA)을 통해 무인차량 기술의 실현 가능성을 입증"
"o 자율주행 기술은 자동 항법 시스템으로부터 발전한 것이 아닌 자율로봇 연구의 연장선에
있는 것으로, 수십 년 동안 로봇 공학자들은 실제 응용 프로그램에 대한 고려 없이 자율로봇을 위한 많은 알고리즘을 개발해왔으며, 이를 통해 자율주행이 구현됨
- 기존 전통적인 형태의 자동차를 자율주행 자동차로 전환하는 것은 자동차에 센서와
컴퓨터를 장착하여 대형 로봇으로 변화시키는 것과 유사한 방식임"
"□ 자율주행 자동차 구현에는 다양한 어려움이 따르며(높은 가격의 센서와 컴퓨터, 주변 운전자
행동 예측 등), 이를 해결하고자 적은 수의 저렴한 센서를 갖춘 차량을 만들고 차량
자체가 학습할 수 있도록 하는 연구를 진행"
"□ 현재 차량(육상, 해상, 항공 포함)과 관련된 주요 기업은 동 기술을 시장에 안정적으로 출시
하기 위해 상당한 자원을 투자"
"o 반면, 기술 상용화는 비교적 더디게 진행되고 있으며, 따라서 장기적인 효과를 예단
하기는 아직 이른 실정임
- 더불어, 운송 산업의 변화에 따라 관련 다른 모든 분야에서도 중요한 변화를 가져
올 것으로 예상"

"<그림 7> 무인차량 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
"□ 차세대 센서는 무인차량의 핵심 기술로 장애물 등 주변 환경을 인지하여 컴퓨터가
운행 상황에 대한 빠른 판단을 내릴 수 있도록 함"
"o 무인차량 기술의 대중화를 어렵게 하는 주요 걸림돌 중 하나는, 센서의 비용과 복잡성
으로, 이를 극복하는 데 많은 투자와 노력이 이루어지고 있음
- 기본 아이디어는 GPS 및 기타 기존 내비게이션 신호의 사각지대를 최소화하고,
GPS 신호에만 의존하는 점을 개선하는 것임"
"o 다수의 기업은 주변 환경을 완벽하게 인지할 수 있도록 하는 기술을 개발하기 보다는
일정 수준의 제한된 데이터를 기반으로 컴퓨터가 판단하도록 훈련시키는 기술을 고려
- 즉, 자동차에 운전 환경에 대한 대략적인 인지를26) 할 수 있을 정도의 센서를 장착 한 후에, 사람이 동일 환경에서 운전하는 방식을 컴퓨터에 학습훈련27)
- 기존 LIDAR(레이저 레이더)도 악천후를 뚫고 볼 수 있도록 기능이 강화되고 있으며28), 동시에 LIDAR를“라이트 필드(light fields)”를 캡처하는 특수 카메라로 대체하여29)
이를 통해 3D 환경을 재구성하는 기술도 연구"
"o 또한, 센서를 통해 자동차 내부를 감지하여, 무인차량이 차량 상태를 자체 진단하고
고장을 예측할 수 있도록 하는 새로운 방식이 도입30)"
"26)
http://www.techradar.com/us/news/car-tech/toyota-plans-to-use-self-driving-car-cameras-gps-to-make-more-accurate-road-maps-1 311730
27) https://www.seeker.com/a-way-for-driverless-cars-to-see-the-road-and-react-1770642552.html
28) https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-06/tos-stf062717.php
29) https://campustechnology.com/articles/2017/07/24/stanford-team-develops-4d-camera-for-use-in-robots-vr-autonomous-cars.aspx
30) https://www.springwise.com/startup-using-ultrasonic-sensors-revolutionise-automobile-industry/"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"□ 무인차량 탑승객과의 의사소통을 위한 기계와 인간 간 시너지 기술의 중요성이 부각
o 탑승객이 있는 상황을 고려하여 직관적이고 명확한 방식의 의사소통 기술이 필요, 이를 위해 탑승객 분석을 위한 전용 내부 센서를 장착할 필요가 있음31)
o 인터페이스 디자인 관점에서 볼 때 무인차량은 복잡한 구조를 지니고 있으며, 인간 운전자가 차량을 제어할 수 있는 대체 시스템이 있는 경우, 더욱 복잡한 문제가 발생 가능
o 탑승객이 없는 경우라도 무인차량은 운행 중 인간과 상호작용을 해야 하는 상황이 발생하며, 따라서 인간의 움직임과 의도를 즉각적으로 분석할 수 있는 알고리즘이 개발 중임32)
□ 대다수의 연구개발자는 무인차량 개발에 있어 법률적 장벽이 클 것으로 여기나, 실제 다양한 법률적 혜택이 있음
o 반면, 아직까지 법률적 이슈들이 다수 존재하는데, 예를 들어 도로주행 차량의 경우 ‘운전자’에 대한 기존의 정의로는 자동차를 누가 제어하고 있는지 알 수 없으며, 따라서 새로이 정의되어야 할 것으로 결정된 바 있음33)
o 하이테크 기업이 밀집해 있는 미국 캘리포니아의 경우 운전자가 없는 무인차량의 운행을 허용하되, 차량 소유자가 차량 제어를 전적으로 책임지는 방향으로 법률 개선34)
□ 무인차량의 원활한 운행을 위해서는 무엇보다도 연결성(Connectivity)이 중요
o 고속으로 운행할 경우 기존 방식의 데이터 연결을 유지하기가 어려워지고, 따라서 무인차량은 필요한 데이터를 송출하거나 수신할 수 없게 됨에 따라 이를 해결하는 방안으로 최첨단 통신 인프라 개발35)
o 반대로, 다수의 자율주행차량이 상호 통신하여 메시 네트워크(mesh network)를 생성하는 방식이 있으며, 이는 한 번에 단 몇 대의 차량만이 모든 데이터를 외부로 전달
o 최종적인 목표는 완전 자율주행차량의 개발이나36), 이 또한 마찬가지로 필요 시 인터넷에 안정적으로 연결하는 기능이 필요
o 차량 자체를 통신 허브로 생각한다면, 차량 내부에서 사용하고자 하는 장치는 표준 프로토콜을 사용하여 차량과 연결하고, 차량의 특수 안테나가 외부 연결을 담당37)"

"31) http://www.azosensors.com/news.aspx?newsID=12074
32) https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-07/cmu-act070617.php
33) http://robohub.org/nhtsa-redefines-driver-of-self-driving-car/
34) http://robohub.org/california-proposes-driverless-car-rules/
35) http://www.telecomstechnews.com/news/2017/feb/22/5g-edges-closer-china-mobile-announces-large-scale-testing/
36) https://techcrunch.com/2017/02/21/exyn-unveils-ai-to-help-drones-fly-autonomously-even-indoors-or-off-the-grid/?ncid=rss"
"(2) 기술 전망
□ 무인차량 기술개발을 위한 투자가 지속되고 있으나, 완전 자율주행차량의 상용화가 이루어지기 위해서는 다양한 기술적, 사회적 이슈들을 해결할 필요가 있음
o 2020년까지 완전자율주행 차량의 상용화가 이루어질 것이라는 당초 비전은 실현되지 않았으나 대다수의 기업은 최소한의 운전자 관여가 가능하도록 하는 시스템을 구상 하여 완전자율주행에 매우 근접한 차량 개발을 추진
□ 완전자율주행 차량의 상용화는 사회적 패러다임의 전환을 초래할 수 있음
o 출퇴근에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있으며, 개인차량 소유에 대한 가치가 낮아질 수 있음
o 육로, 항공 또는 해상 운송을 막론하고 운송 자체가 일종의‘상품’이 될 수 있으며, 트럭과 드론을 결합한 무인배송 시스템의 실현으로 사람의 개입 없이 상품 배달이 가능 해지며, 그 외 완전 무인 컨테이너선 및 비행 가능한 무인 자동차의 개발 또한 추진
o 완전자율주행의 개발은 사회 전반에 막대한 영향을 미칠 것으로 예상되는데, 도시 인프라 구축 및 도시 설계에 자율주행 차량 전용 도로, 무신호 교차로, 무인 지하터널 네트워크 등 자율주행에 최적화된 시스템이 포함될 것임
□ 완전자율주행 차량의 상용화는 운송 시스템뿐만 아닌 부동산 시장에도 많은 변화를 일으킬 것으로 예측
o 자율주행 시스템의 개발이 점차 가속화됨에 따라 부동산 시장도 이에 대응할 것으로 보이나, 아직까지는 변화의 방향을 예측하기 어려움
- 출퇴근 시간 단축으로 인한 주택 가격 변동 양상에 대하여 다양한 예측이 있는데, 일부 전문가는 교외로의 쉬운 접근성으로 수요 증가 현상이 일어나 주택 가격이 상승할 것으로 보고 있으며, 다른 한편으로는 토지 및 주택에 대한 수요보다 공급이 더 많아져 가격이 급락할 가능성도 고려
□ 자율주행 무인차량 상용화가 야기하는 사회 전반의 다양한 변화에 대응하고자 법·제도 제정을 추진
o 유비쿼터스(Ubiquitous) 무인차량의 상용화와 전혀 무관한 산업 부문을 사전에 파악 하기란 매우 어려우며, 따라서 급격한 변화에 대비하여 여러 법·제도 제정을 서두 르고자 하는 움직임이 있음"

37) http://techcrunch.com/2015/12/23/meet-kymeta-the-company-that-could-bring-high-speed-wi-fi-to-cars/
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"o 반면, 이와 같은 급격한 법·제도 제정은 신기술 개발을 가로막는 장애물로 작용 가능
- 과잉 규제는 기술적 성장을 방해할 수 있으므로 정부는 기업의 기술개발을 저해하지
않는 방향으로 제도 개선 필요"
2.6. 착용형 로봇(Exoskeleton)
□ 착용형 로봇은 생물학적 신체 능력을 보완하거나 향상하기 위해 착용하도록 설계된 외부 인공 구조로 로봇 공학과 생체 메커트로닉스를 사용하여 구축
"o 착용자와 함께 움직이는 웨어러블 장치로, 증강·증폭기 역할을 하여 인간의 신체적
움직임을 강화하거나 복원"
"o 착용형 로봇 소재로는 가벼운 금속, 플라스틱 또는 탄소 섬유와 같이 단단한 재료나
탄력적이고 부드러운 프레임워크를 사용"
"□ 착용형 로봇은 전원이 공급되고 센서 및 액추에이터가 장착되는 경우와 수동(전원이
공급되지 않는) 형태로 구분38)"
"o 사용 목적에 따라 신체 전체, 혹은 상하반신에 착용하거나, 발목과 같은 특정 신체
부위에만 착용"
"<그림 8> 착용형 로봇 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 착용형 로봇은 환자의 움직임을 복원하는 목적 등으로 의료 분야에서 활용
38) https://exoskeletonreport.com/what-is-an-exoskeleton/
"o 환자의 사지 움직임을 복원하는 용으로 사용 가능하며. 특히 뇌-컴퓨터 인터페이스에 착용형 로봇을 연동하여 마비 환자의 부분적인 움직임과 근육 제어를 회복39)
o 과학자들은 착용형 로봇이 다발성 경화증 환자의 균형과 보행 능력 일부를 회복하는 데 사용될 수 있다고 발표40), 그 외에도 뇌성마비 아동의 움직임을 보완하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단41)
- 또한, 노인의 경우 하반신 착용형 로봇을 통해 걸음걸이를 학습하여 균형 상실을 방지42)
o 그 외에도 무릎 움직임을 보완하는 웨어러블 로봇 다리와43), 전기 활성 물질이 코팅된 일반 섬유로 의류를 만들어 근육 섬유 역할을 하는 방법 등이 있음44)
□ 착용형 로봇은 군사 분야에서도 다양하게 활용
o 공상과학 영화 또는 비디오 게임에서 등장하는 전신 갑옷 슈트도 착용형 로봇에 해당 되지만 현재 기술 수준으로는 아직 실용적인 군사 장비로 적용하기에는 무리가 있으며, 반면 병사들이 일반적으로 경험하는 근골격계 스트레스를 줄이기 위해 설계된 엑소- 슈트(exo-suit)의 경우 실제 사용 가능45)
□ 일반 산업 분야 근로자의 육체적 피로 및 부상 위험을 최소화하기 위한 방안으로 대두
o 근로자는 다양한 육체적 스트레스, 피로 및 부상을 경험하며, 이는 장기적으로 근로 성과에 악영향을 미침에 따라 기업은 이를 해결하기 위한 방법으로 착용형 로봇 도입에 관심을 두기 시작(어깨 부상을 줄이기 위해 설계된 스프링이 달린 조끼 등)46)
o 일부 연구팀은 신체 작업을 위한 모듈식 착용형 로봇을 개발했는데, 이는 세 가지 요소(등, 어깨, 다리 지지대)로 구성되어 있으며, 테스트 결과 등 근육에 가해지는 부하를 최대 60%까지 감소시키는 것으로 나타남47)
o 작업 도구의 무게를 지면으로 전달하여 작업자의 피로를 덜어주는 수동식 무동력 착용형 로봇도 있음48)"

"39) https://www.popsci.com/paralyzed-patients-regain-partial-movement-using-brain-controlled-device?dom=rss-default&src=syn
40)
https://multiplesclerosisnewstoday.com/2017/08/07/study-suggests-that-the-restore-exosuit-can-improve-ms-patients-ability-to-walk/
41) https://www.upi.com/Health_News/2017/08/23/Exoskeletons-may-help-children-with-cerebral-palsy-avoid-crouch-gait/6881503517705/
42) https://newatlas.com/exoskeleton-balance-prevents-elderly-falls/49592/
43) https://www.theengineer.co.uk/wearable-exoskeleton-mimics-human-knee/
44) https://phys.org/news/2017-01-muscles-power.html
45) http://www.aerotechnews.com/blog/2017/07/17/prototype-exoskeleton-suit-would-improve-soldiers-physical-mental-performance/
46) https://www.theverge.com/2017/12/5/16726004/verge-next-level-season-two-industrial-exoskeletons-ford-ekso-suitx
47) http://cwt.top/en/news/1274/modular-exoskeleton-for-heavy-physical-labor
48) http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4444224/The-Iron-Man-arm-workers-superhuman-strength.html"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"- 포드(Ford)사는 공장 직원들을 위해 상체 착용형 로봇 장비를 마련, 이는 반복적으로 무게를 들어 올리는 작업을 지원49)
(2) 기술 전망
□ 착용형 로봇 활용 가능성이 가장 큰 분야는 의료 분야로, 신체적 기능에 제한이 있는 환자들의 회복에 도움을 줄 수 있음
o 마비, 다발성 경화증, 뇌성 마비 및 기타 쇠약 상태의 환자 회복에 도움이 되며, 거동이 불편한 노인들에게 널리 사용 가능
□ 일반 산업 부문 및 군사 목적으로 활용 가능한 다양한 착용형 로봇이 개발될 전망
o 신규 산업 장비 분야는 착용형 로봇 활용을 통해 보다 원활한 인간-기계 간 상호작용이 가능한 작업 수행
o 군사용 착용형 로봇의 경우 전력 문제 등 아직 기술적인 이슈들이 산재해 있으나50), 가까운 미래에 단순 보조 및 지원에 사용될 수 있는 경량 군용 엑소-슈트가 등장할 것으로 예상"
2.7. 스웜 인텔리전스(Swarm Intelligence:SI)
□ 스웜 인텔리전스, 즉 군집지능은 다양한 개체의 집합적 행동을 의미하는데, 각 개체는 여러 가지 간단한 기능을 수행하면서 다른 개체와 지속적으로 상호작용을 함
"o 개미들이나 군집 비행을 하는 새들이 각자 행동을 하면서도 다른 개체들과 상호작용을
하는 것을 모사하여 활용한 기술로, 중앙통제구조 없이 모든 개체가 자기조직시스템에
기반을 둔 채 분산된 방식의 집단적 행동을 수행"
"□ 스웜 인텔리전스 시스템 개발은 무인 자동차, 분산 에너지원이 있는 에너지 그리드,
수색 및 구조 로봇 등의 분야에서 활용51)"
"49)
https://media.ford.com/content/fordmedia/fna/us/en/news/2018/08/07/ford-rolls-out-exoskeleton-wearable-technology-globally-to-he lp-.html
50) http://warisboring.com/the-japanese-military-is-building-a-robotic-exoskeleton/
51) https://issek.hse.ru/en/news/204251974.html"

"<그림 9> 스웜 인텔리전스 기술 분석
"
o 스웜 인텔리전스 및 스웜 로보틱스는 비교적 단순한 다수의 물리적 개체 간의 상호 작용 및 개체와 환경 간의 상호작용을 통해 원하는 집단행동이 나타나는 시스템 설계를 연구
(1) 최신 기술 동향
□ EU 지원을 통해 스웜-조직 연구 프로젝트(Swarm-Organ project) 수행
"o 동 Swarm-Organ 프로젝트52)는 많은 수의 자율적이면서도 단순한 형태의 개체를
포함한 시스템에 대한 연구를 수행, 각각 제한적인 영역 정보만을 가지고 있는 개체가
어떠한 방식으로 복잡한 집단적 공간 배열이 가능한지에 대해 연구"
"o 또한, 작고 저렴한 로봇 그룹이 어떠한 방식으로 상호작용하여 다양한 모양과 형태로
변모할 수 있는지에 대한 연구를 수행"
"o 동 프로젝트는 EU의 연구지원 프로그램 중 하나인 미래유망기술(Future and Emerging
Technologies(FET)) 분야 과제로 수행"
□ 스웜 인텔리전스 기술을 활용하여 무인항공기 개발이 이루어지고 있음
"o 캐나다 보안 인텔리전스 서비스53)의 최근 보고서에 따르면 중국 방위 산업은 스웜
인텔리전스 분야에서 상당한 발전을 이룬 바 있으며, 2017년 6월 중국 전자기술공사
(China Electronics Technology Corporation: CETC)는 119개의 고정익 무인항공기(Unmanned
Aerial Vehicles, UAV)의 테스트 비행에 성공"
"52) http://www.swarm-organ.eu/, accessed 17/9/2018
53) https://www.ainonline.com/aviation-news/defense/2018-06-02/canada-prc-threat-more-partner"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"(2) 기술 전망
□ 스웜 인텔리전스 기술을 군사용으로 활용하려는 시도가 활발히 일어나고 있으며, 특히 각종 운송수단에 접목시키는 것에 집중54)
o 스웜 인텔리전스 기술을 적용한 다른 응용 프로그램의 개발도 진행 중이며, 높은 수준의 투자가 이루어지고 있음에 따라 가까운 시일 내 기능이 개선되어 새로운 응용 프로 그램이 등장할 것으로 전망"
2.8. 휴머노이드(Humanoids)
□ 휴머노이드는 인간의 형태를 한 것을 의미하는 것으로, 용도와 관계없이 형태와 기능 면에서 인간을 닮도록 설계된 기계를 지칭
"o 로봇 설계 시 인간의 체형을 모방하는 이유는 인간이 하는 다양한 일반적인 작업을
로봇으로 대체할 수 있게끔 하기 위해서임"
"o 문을 열고, 사다리를 오르고, 상자를 옮기는 것과 같은 단순 작업은 각각의 작업을
수행하는 기계를 제작할 필요 없이 인간과 유사한 휴머노이드를 통해 수행 가능"
"□ 현재 휴머노이드는 가격이 매우 높으며 복잡하여 대부분의 로봇 응용 프로그램에서
활용하기에는 어려운 실정임"
"o 인간의 모습을 복제하기 위해서는 매우 복잡한 메커니즘과 알고리즘이 필요하며,
결과적으로 휴머노이드는 인간을 완벽히 대체하기 위해, 즉 인간이 접근할 수 없는
영역에 활용되기 위해 개발"
"□ 휴머노이드의 가장 일반적인 활용 영역은 인간이 직접 투입될 수 없는 재난 지역 등
에서 작업해야 하는 경우로, 붕괴 위험이 있는 건물, 원자로 등과 같은 장소에서 활용"
"□ 휴머노이드 관련 연구는 활발히 진행되고 있으며, 전체적으로 휴머노이드 로봇 플랫폼
성능 개선을 목표로 추진"
"54)
https://www.military-technologies.net/2018/05/09/global-swarm-intelligence-market-2018-application-analysis-size-trends-status-se
gments-and-forecast-to-2023/"

"<그림 10> 휴머노이드 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
"□ 휴머노이드 기술의 핵심은 인간을 최대한 모방하는 것으로, 이에 대한 다양한 연구
개발이 진행"
"o 특히 휴머노이드의 민첩성 기능을 향상시키는 것이 중요한 과제로 대두되며, 최근
몇 년 간 인간의 팔다리와 유사하게 만드는 기술 개발이 진행55), 이는 향후 보철 분야 에도 적용 가능
- 인간의 다양한 움직임을 모방하는 기술의 실제 적용 분야는 제한적이나, 기계 체조 동작56), 공중제비와 같은 곡예 동작,57) 심지어 무술을 할 수 있는 휴머노이드가 개발 되어58) 다양한 기술 관광 컨텐츠로 활용
- 생체모방 기술은 땀을 통해 온도를 낮추는 인간의 신체 기능을 복제하는 데까지 이르 렀으며59), 이는 휴머노이드 로봇에도 효과적인 것으로 밝혀짐
- 반면, 가장 주목할 만한 인간의 특징은 결함내성(fault tolerance)으로, 인간이 낙상과 타격 등으로부터 회복하는 방식에 대한 이해를 바탕으로 동등한 능력을 갖춘 로봇
개발을 추진60)"
□ 휴머노이드는 인간을 대체하기 위한 목적으로 개발되어 다양한 응용 영역에 활용
"o 휴머노이드가 즉각적으로 할 역할은 실제 상황에서 인간을 대체하는 것으로, 이에
방위고등연구계획국(DARPA)은 후쿠시마 재난과 유사한 시나리오에서 휴머노이드가"
"55)
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4444366/Next-generation-robots-dextrous-human.html?ITO=1490&ns_mchannel=rss &ns_campaign=1490
56) https://www.inverse.com/article/39627-humanoid-robots-exercise-tokyo-japan
57) https://www.wired.com/story/atlas-robot-does-backflips-now/
58) ttp://www.3ders.org/articles/20170801-meet-surena-mini-irans-new-3d-printed-humanoid-robot-that-can-dance-and-do-karate.html
59) https://www.3ders.org/articles/20171221-university-of-tokyo-researchers-create-3d-printed-humanoid-robots-that-can-do-pushups-and-sweat.html
60) https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/humanoids/lifesize-humanoid-robot-is-designed-to-fall-over-and-over-and-over"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"어떻게 작동하는지 알아보기 위해 로봇공학 그랜드챌린지(robotics grand challenge)를 운영
- 휴머노이드의 다양한 기능, 즉, 문 열기, 수도꼭지 작동하기, 전화 응답 등61) 수행을 놓고 수많은 팀이 경쟁하였으며, 각종 재난 발생 시 적용 가능한 휴머노이드 솔루션 개발을 추진
- 재난과 같은 위험한 상황 외에도 각종 상점과 같은 일반적인 환경에서도 인간과 동일한 작업 수행이 가능한 휴머노이드 개발이 적극 추진되고 있으며, 이는 보다 높은 수익 창출이 가능62)
□ 휴머노이드의 활용 확대를 위해 자율제어 시스템 기술 발전이 요구됨
o 현재 기술로는 휴머노이드의 자율적 제어가 충분히 이루어지기 어려우며, 따라서 인간의 개입이 필요시 됨
- 이는 두 가지 방식, 즉 인간 컨트롤러의 동작을 복사하는 것과63) 인간의 뇌 신호를 해석하여 컨트롤러의 명령으로 사용64)하는 방식으로 작동
- 첫 번째 방식의 경우 매번 인간의 동작을 휴머노이드 로봇에 매핑해야 하며, 두 번째 방식은 매우 간단한 명령만 사용할 수 있다는 단점이 있음
(2) 기술 전망
□ 휴머노이드 로봇 공학은 단기적 연구 방향과 장기적 연구 방향이 근본적으로 다른 분야로, 휴머노이드 개발에는 많은 비용이 소요되며 따라서 특정 목적에 의해서만 사용
o 반면, 휴머노이드 로봇 기술이 일정 수준에 도달하게 되면 수요도 급증할 것으로 예상
- 휴머노이드는 인간과 같은 환경에서 원활하게 작동할 수 있다는 것을 의미하므로, 저렴하고 신뢰할 수 있으며 안전한 저전력 휴머노이드는 군사 분야에서 엔터테인먼트 산업 및 일반 가정용에 이르기까지 매우 다양한 분야에 활용 가능
□ 현재 당면한 가장 중대한 기술적 문제는 부피가 큰 전기모터와 유압 장치를 인체의 움직임에 동력을 제공하는 생물학적 근육과 유사한 고분자 근육으로 대체하는 것임65)
o 전력 효율이 높은 근육을 사용하더라도 휴머노이드는 현재 시장에서 제공하는 것보다 높은 성능의 배터리를 필요로 하며, 뛰어난 처리능력의 센서 어레이와의 연동이 요구됨"

"61) http://www.betaboston.com/news/2015/05/21/watch-atlas-turn-a-valve-answer-a-phone-before-darpa-robotics-challenge/
62) https://www.digitaltrends.com/cool-tech/ocado-armar-6-robot/
63) https://www.geek.com/tech/toyotas-new-humanoid-robot-mimics-your-movements-1723719/
64)
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4287036/New-MIT-controls-robots-using-brain-signals-alone.html?ITO=1490&ns_mc hannel=rss&ns_campaign=1490
65) https://colorado.ourcommunitynow.com/2018/01/12/artificial-muscles-cu/"

2.9. 정밀농업(Precision Farming)
□ 정밀경작이라고도 불리는 정밀농업은 최신 정보통신 기술(GPS, 위성 이미지, 제어 시스템, 센서, 로봇, 텔레매틱스, 소프트웨어 등)을 이용한 농작물 재배 기술을 의미
"□ 정밀농업 기술의 궁극적인 목표는 수확량을 증가시키면서도 수확 시간과 비용을 감소
하고, 환경적 영향을 최소화하는 것임"
"<그림 11> 정밀농업 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 아그로봇(Agrobots), 즉 농업용 로봇을 통해 작물 재배 가능
"o 무인기계(driverless machines)는 비료를 뿌리거나 지형을 경작하는 데 사용되고 있으며,
아그로봇 또한 이미 존재하나, 잡초 식별 및 제거하는 기능이 추가된 새로운 개념의
로봇이 등장"
"o 블루 리버 테크놀로지(Blue River Technology)는 농업용 자동화 기술에 특화된 기업으로,
거의 완벽한 정확도로 잡초를 자동식별 및 제거하는 로봇을 개발66)
- 동 로봇을 통해 살충제의 양을 크게 줄이는 것뿐만 아닌 비용 절감도 가능67)"
"o 센서 장착 로봇 또한 활용되고 있으며, 이는 엽록소 감지 센서를 통해 녹색 식물과
토지를 구별하여 정밀한 방식으로 제초제 살포 가능
- 토양이나 다른 식물이 아닌 잡초에만 제초제를 뿌리기 때문에 비용 절감 및 환경보호
효과가 있음68)"
"66) https://www.greenmatters.com/food/2018/01/08/Z2a3sFE/john-deere-ai-lab-sustainable
67) http://www.greenmatters.com/food/2018/01/08/Z2a3sFE/john-deere-ai-lab-sustainable
68) http://www.precisionag.com/regions/amazone-set-to-release-weed-detecting-sprayer-in-australia/"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"□ 사물인터넷(IoT)을 활용한 원격 제어
o 센서와 농장관리 소프트웨어 및 하드웨어를 통해 기존 네트워크·인터넷 인프라에서 물체를 감지하거나 원격 제어 가능
- 한 예로, 자율주행 트랙터를 위한 클라우드 기반 플랫폼을 활용하여 플러그-앤-플레이
(plug-and-play) 시스템 방식으로 자동적으로 트랙터를 작동할 수 있음69)
- 농부들은 이 시스템을 통해 현장에서 즉각적으로 필요한 다양한 작업을 수행할 수 있는데, 예를 들어, 콤바인 작업 시 속도 및 위치를 설정 및 모니터링할 수 있으며 곡물 카트(grain cart)를 콤바인의 속도 및 방향과 동기화 가능70)
o 새로운 클라우드 기반 휴대용 장치를 활용하여 작물과 잡초의 DNA 테스트가 가능 하며, 이를 통해 농작물이 가뭄이나 해충에 내성이 있는지 또는 잡초가 제초제에 내성이 있는지 등을 파악
- 식물의 잎이나 씨앗을 잘게 부수어 휴대용 장치의 카트리지에 넣고 즉시 검사 가능
- 유전자 검사 결과는 디지털 클라우드에 업로드되어 몇 년 분량의 데이터를 저장할 수 있으며, 이를 통해 다른 시기의 종자를 비교분석할 수 있음
- 샘플 데이터와 함께 GPS 위치를 전송하므로, DNA 샘플의 출처를 별도로 기록할 필요가 없음71)
o 또 다른 혁신 소프트웨어 솔루션으로 스마트폰 카메라 기능을 통해 현장 상황을 즉각 감지하는 어플리케이션이 있음
- 동 애플리케이션은 잡초 확인, 곤충 분류, 질병 인식, 잎 손상 분석, 질소 상태 표시 등 다양한 기능을 수행
- 또한, 병충해 위험 발생 시 사용자에게 알리고 각종 피해에 대한 정보를 제공72)
□ 다양한 현장 설치용 장치(in-field devices)를 통한 정밀농업
o 블루베리 정밀농장에서는 새를 쫓기 위해 자동화된 태양열 레이저를 사용, 이 혁신 적인 레이저 시스템은 새들이 레이저빔을 포식자로 인식하여 날아가도록 유도73)
o 최근 연구팀은 식물에 부착할 수 있는 센서 테이프(sensors-on-tape)를 개발, 이는 식물 재배에 전혀 영향을 미치지 않으면서도 식물의 성장 상태를 감지할 수 있음"

"69) https://www.precisionag.com/specialty-crops/roboticslabor-savers/smart-ag-announces-driverless-tractor-automation-platform
70) https://www.precisionag.com/specialty-crops/roboticslabor-savers/smart-ag-announces-driverless-tractor-automation-platform/
71)
https://www.precisionfarmingdealer.com/articles/3174-agtech-start-up-dnp123-to-launch-handheld-device-tests-seeds-genetics-we ed-id
72) http://www.precisionag.com/regions/perspective-is-bayers-highly-anticipated-xarvio-app-the-next-uber-for-ag/
73) http://www.farmindustrynews.com/technology/using-lasers-deter-avian-pests"
"- 예를 들어, 동 식물센서는 작물의 뿌리에서 아래쪽 잎까지, 그리고 다시 위쪽 잎까지 물이 이동하는 것을 측정할 수 있으며74), 이를 통해 보다 효율적인 물 사용이 가능75)
(2) 기술 전망
□ 미래 농장은 인간의 노동력을 필요로 하지 않는 방향으로 발전할 것으로 예상
o 이미 자율 로봇을 통해 씨앗 심기, 작물 수확 등의 작업을 수행하는 데 사용되고 있음
- 파종기, 트랙터, 잡초제거 수확기 등은 중앙식 인공지능 기능이 적용된 일체형 로봇 으로 발전하여 대표적인 농업기술로 자리 잡을 것으로 예상
o 로봇은 인간적인 실수를 하지 않으므로 생산량을 극대화하고, 시간을 대폭 단축하여 효율성을 높일 수 있으며, 그 기능은 현장 조건에 맞춰 계속해서 진화하고 있음"
"74)
https://www.precisionfarmingdealer.com/articles/3188-engineers-make-wearable-sensors-for-plants-enabling-measurements-of-wat er-use-in-crops
75)
https://www.precisionfarmingdealer.com/articles/3188-engineers-make-wearable-sensors-for-plants-enabling-measurements-of-wat
er-use-in-crops"

유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
3.1. 신경모방칩(Neuromorphic Chip)
□ 높은 성능의 인공지능 알고리즘은 가상 신경망이라 불리는 뇌와 유사한 프로그램을 사용하는데, 신경모방칩은 이 기술을 한 단계 발전시킨 것으로, 신경망을 실리콘에 옮긴 형태임
"o 현재는 일반적인 형태의 칩에 비해 유연성 및 성능 면에서 뒤떨어지나, 특정 작업에
특화된 형태로 작동하는 경우 에너지 효율성이 매우 높아 모바일 장치, 차량 및
산업 장비 사용에 이상적임76)"
"□ 신경모방칩은 디지털 칩의 두뇌 부분에서 생성된 전기 스파이크 에뮬레이션에서부터
인공 시냅스 네트워크를 이용한 대규모 병렬 컴퓨팅에 이르기까지 매우 광범위함"
"<그림 12> 신경모방칩 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 사물인식(Object recognition)이 가능한 신경모방칩 개발
"o 2018년 인텔(Intel)은 웹캠으로 캡처한 사진을 통해 물체 인식 학습이 가능한 신경
모방칩을 공개77), 이는 뇌 신경망을 모방한 형태로 특히 프로그래밍 가능한 시냅스
학습 기능을 포함78)"
"76) https://www.technologyreview.com/s/609909/intels-new-chips-are-more-brain-like-than-ever/
77) https://www.technologyreview.com/s/609909/intels-new-chips-are-more-brain-like-than-ever/"
"o 최근 미 공군 연구소(Air Force Research Lab, AFRL)는 레이더로 생성된 항공사진에서 군용 차량과 민간 차량을 식별하기 위해 IBM에서 만든 신경모방칩을 활용
- 이는 기존 칩에 비해 1/20 미만의 에너지만을 사용하면서도 고성능 컴퓨터와 유사한 작업을 수행79)
□ 뇌 시뮬레이션(Brain simulation) 기능 보유 신경모방칩 개발
o 2018년 대규모 병렬 신경모방컴퓨터(neuromorphic computer)를 이용하여 대뇌 피질 미세 회로(8만 개의 뉴런과 3억 개의 시냅스) 시뮬레이션에 성공하였으며, 이는 일반 슈퍼 컴퓨터에서 수행한 것과 비슷하나 전력 소비를 상당히 줄임80)
(2) 기술 전망
□ 미래 신경모방칩은 사물 인식, 음성 및 동작 인식, 감정 분석, 건강상태 분석 또는 로봇 모션과 같은 특정 목적의 인공지능 기반 시스템 개발을 유도
o 이를 통해 단순 장난감에서 휴머노이드에 이르기까지 합리적인 전력 소비가 가능한 다양한 대화형 장치 핵심 구성 요소로 활용"

3.2. 뇌-기계 상호작용(BMI)
□ BMI(Brain-Machine Interface)는 Mind-Machine Interface(MMI), Direct Neural Interface(DNI), 또는 Brain-Computer Interface(BCI)로 불리며, 뇌와 외부장치 간 직접적인 통신을 의미81)
"o BMI는 정보를 수집하고, 이를 뇌에 전달하여 주변 환경과 상호작용을 가능하게 함
- 보다 발전된 기술의 양방향 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 뇌 활동을 기록할 뿐만 아니라, 신경계에 자극을 전달
- 예를 들어, 뇌의 손상된 영역에서의 정보를 보완하거나 경로를 변경하여 신경계에
전달82)"
"78) https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8259423/
79) https://www.technologyreview.com/s/603335/air-force-tests-ibms-brain-inspired-chip-as-an-aerial-tank-spotter/
80) https://www.top500.org/news/neurmorphic-computing-breaks-new-ground-in-brain-simulation/
81) https://www.irjet.net/archives/V2/i1/Irjet-v2i161.pdf
82) http://neurosciencenews.com/machine-brain-melding-7686/"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"<그림 13> 뇌-기계 상호작용(BMI) 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 뇌전도(Electroencephalography, EEG) 및 뇌피질 뇌파(Electrocorticography, ECoG) 기술 활용
"o 비침습적(non-invasive) 뇌전도(EEG) 기반의 인터페이스 기술은 두피에 EEG 단자를 부착
하여 뇌파를 읽어내는 방식으로, 안전성은 높으나 공간해상도가 낮은 편이며, 그에 비해 전극을 두개골 안쪽에 직접 삽입하는 침습적 인터페이스 방식인 뇌피질 뇌파 (ECoG)의 경우 높은 공간분해능력으로 뇌 기능에 대한 보다 자세한 정보 제공이 가능
- 반면, 뇌피질 뇌파의 경우 높은 비용과 부상의 위험이 있다는 단점이 있으며, 따라서 현재 이를 개선하기 위해 무선 전력원83)과 작은 무선 안테나84)를 사용하는 무선 임플란트를 개발
- 임플란트는 뇌파를 이용하여 단어를 해독하고 빠르고 정확한 타이핑을 가능하게 함으로써 마비증상 혹은 감금 증후군(locked-in syndrome) 환자와의 의사소통이 가능 하며85)86), 마비 환자가 생각만으로 물체를 움직인다거나 잃었던 감각을 회복하는 등에도 효과가 있음87)
- 최근 새로운 기술 발전으로, 보다 안전한 솔루션인 머신러닝 기반 EEG 전극 캡(cap)을
개발, 이를 통해 복잡한 3차원 환경에서 피실험자가 로봇 팔을 성공적으로 제어"
"□ 기능 근적외선 분광법(Functional Near-Infrared Spectroscopy: fNIRS) 및 기능성 자기공명영상
(Functional Magnetic Resonance Imaging: fMRI) 기술 활용"
"83) https://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-02/tuot-wsp020716.php
84) https://futurism.com/new-mini-antennae-could-pave-the-way-for-brain-computer-interfaces/
85)
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3423290/Mind-reading-computer-INSTANTLY-knows-thinking-about.html?ITO=1490 &ns_mchannel=rss&ns_campaign=1490
86) http://neurosciencenews.com/typing-paralysis-bci-6140/
87) http://neurosciencenews.com/brain-controlled-robotic-arm-paralysis-5281/"
"o fNIRS은 근적외광을 이용하여 전두엽 피질의 혈액 산소화 및 혈액량 모니터링을 통해 뇌 활동을 계측하는 방법으로, 피실험자가 새로운 정보를 컴퓨터에 신호로 보낼 때 발생하는 부하를 효율적으로 측정 가능하며88), 중증 감금 증후군 환자의 예/아니오 응답을 감지하는 데도 사용89)
o fMRI는 바이오피드백(biofeedback) 연구에 사용되었으며, 최근 연구를 통해 뇌의 후부- 고정-피질(PCC) 영역의 활성화 수준을 시각화하였고90), 정신적인 활동을 줄여 명상과 같은 상태에 이르는 방법을 연구하기도 함
(2) 기술 전망
□ 인간은 생각을 바로 전달할 수 있는 의사소통 방식 개발을 지속적으로 추진
o 이는 속도, 직접성, 신뢰성 측면과 복잡한 생각을 그대로 전달할 수 있을 것이라는 등의 이유로 오랫동안 인간의 상상력을 자극
o 뇌-기계 인터페이스 기술의 장기적인 목표 중 하나는 인간과 기계의 공생을 통해 복잡한 작업(예: 전투기 조종)의 효율성을 높이는 것이며, 이러한 기술적 발전은 궁극적 으로 인간의 뇌를 서로 연결하는 의사소통(brain-to-brain communication)의 시대를 가능 하게 할 수 있음
- 복잡한 생각의 상호교환은 중-단기적으로는 불가능할 수 있으나, 인간의 뇌를 서로
연결하는 의사소통을 통해 상호 간 감정, 기분, 마음 상태를 지속적으로 공유"

3.3. 감정인식(Emotion Recognition)
□ 전통적으로 감정인식 기술은 사람의 얼굴 이미지(또는 비디오)에 고급 이미지처리 알고 리즘을 적용하여 감정을 감지하는 것을 의미해왔으나, 최근 기술적 발전으로 측정 방식이 다양해지고, 다른 생물 종(species)으로까지 확대 적용
"o 기술적 발전을 통해 감정 측정 수단으로 텍스트 분석, 목소리 톤, 심장박동 수, 호흡
패턴 등을 포함, 또한, 인간뿐만 아닌 다양한 생물 종을 분석할 수 있게 됨"
"□ 감정인식 응용분야로 마케팅(광고 또는 제품에 대한 미세한 무의식적인 반응 인지), 사용자의
기분을 반영하는 스마트기기, 수사 시 활용되는 거짓말 탐지기 등 포함"
"88) http://www.impactlab.net/2016/02/29/bach-brain-reading-tool-that-can-teach-you-a-new-skill/
89)
https://www.popsci.com/new-brain-computer-interface-helps-completely-paralyzed-people-communicate?dom=rss-default&src=syn
90) https://yalebooks.yale.edu/book/9780300223248/craving-mind"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"<그림 14> 감정인식 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 인공지능 알고리즘을 통한 얼굴 표정 인식 기술 개발
"o 감정인식은 주로 얼굴 표정을 읽는 방식으로 발전, 즉, 얼굴 이미지를 실시간으로
분석하여 여덟 가지 감정을 인식할 수 있는 인공지능 알고리즘을 실행하는 칩을 개발
- 이 칩은 인터넷 연결이 필요하지 않으며 어린이 장난감에서도 사용할 수 있음91)"
"o 같은 맥락에서 사람이 거짓말을 할 때 생기는 생리와 행동의 변화를 감지하는 장비 개발
- 공항 및 국경 통과지역을 포함한 다양한 환경에서 동 장비의 활용 가능성 테스트92)"
"o 표정 인식은 이미지 분석에만 국한되지 않으며, 한 예로 일시적인 전자문신(temporary
electronic tattoo) 기술을 통해 피부에 자극을 주지 않으면서도 근육 및 신경세포 활동을 측정
- 이는 몇 시간 동안 안정적인 신호 기록이 가능하며, 이를 통해 안면 근육에서 수신
되는 전기신호를 모니터링하여 감정 매핑이 가능93)"
"o 과학자들은 표정 인식 기술을 다른 생물 종으로 확대 적용하는 데 관심을 기울였으며,
이에 인공지능 기술을 사용, 양의 얼굴 표정을 입력하여 고통의 강도를 인식하는 알고 리즘을 개발
- 이는 동물의 고통 등 감정 상태를 조기에 감지하는 기술로, 인간의 감정인식을 위한
기술 기반으로도 사용94)"
"91)
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4625214/Feeling-sad-Soon-DOLL-able-tell.html?ITO=1490&ns_mchannel=rss&ns_c ampaign=1490
92) https://www.mnn.com/green-tech/research-innovations/stories/border-security-may-soon-be-staffed-lie-detecting-robots
93) http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=53666
94) https://futurism.com/researchers-have-created-an-ai-that-could-read-and-react-to-emotions/"
"□ 기계학습 알고리즘을 이용한 기타 감정신호 해석 기술 개발
o 얼굴 표정 다음으로 중요한 것은 텍스트, 음성, 호흡, 심장박동 등을 통한 감정 분석 으로, 사람의 긍정적 또는 부정적 태도 감지를 위해 기계학습 알고리즘을 적용
- 아마존(Amazon) 사의 고객 평가 입력 시 자동 단어 추천 기능은 사용자의 감정을 학습 하는 기능을 포함하고 있으며, 이를 통해 인공지능은 고객 평가를 긍정적 또는 부정적 으로 분류하고, 원하는 감정을 담은 텍스트를 생성할 수도 있음95)
o 한 연구팀은 음성 언어에 초점을 맞춘 감정신호 해석 기술을 통해 대화의 억양·톤을 감지할 수 있는 손목형 인공지능 장치를 개발
- 동 장치의 프로토타입은 83%의 정확도로 대화의 분위기를 측정할 수 있으며, 5초 간격으로‘감정 점수’를 제공96)
o 또 다른 팀은 신체에서 반사되는 전파로 측정된 심장박동과 호흡 패턴을 사용하여 약 87%의 정확도로 감정(흥분, 슬픔, 분노, 행복 등)을 포착할 수 있는 장치를 개발97)
(2) 기술 전망
□ 감정을 정확하게 측정하는 기술은 다양한 영역에서 활용될 수 있으며, 일부 영역에서는 획기적인 변화를 가져올 수 있음
o 마케팅 분야에서의 활용 가능성이 매우 크며, 특히 잠재 고객의 감정 분석을 바탕 으로 한 광고 디자인이 크게 각광받을 것으로 전망
- 개인적인 직감이나 주관적인 포커스 그룹에 의존하는 대신, 각 아이디어를 다양한 대상 그룹에서 과학적으로 테스트 가능
o 마케팅 분야뿐만 아닌 사법기관에서도 동 기술을 활용할 수 있는데, 미세한 감정 변화를 감지하여 거짓 증언을 분별하는 것이 가능
o 의료 분야에서도 다양하게 응용, 환자의 우울증 및 불안 감정 등 정서적 상태를 모니터링하고 진단하는 데 활용
□ 감정인식 기능이 포함된 다양한 제품(장난감, 스마트홈 장치 또는 휴대폰 등) 개발 추진
o 한 예로 사용자의 기분에 따라 문화 콘텐츠, 커뮤니케이션 애플리케이션 등을 추천 하는 스마트폰 개발 등이 가능"

"95) https://futurism.com/ai-learns-to-read-sentiment-without-being-trained-to-do-so/
96) https://www.techradar.com/news/the-siri-of-the-future-could-detect-the-tone-of-your-conversations
97)
https://techcrunch.com/2016/09/20/this-mit-device-can-tell-if-youre-happy-sad-or-angry-using-wireless-signals/?ncid=rss&guccounter=1"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
o 이미 다양한 스마트 장치가 시장에 출시되어 있으나 가까운 미래에 사용자의 감정을 인식하고 공감하는 장치가 등장할 수 있음
3.4. 스마트 문신(Smart Tattoos)
□ 스마트 문신(종이 피부98), e-skin99), 혹은 전자 문신100)으로 불림)은 올인원 센싱 플랫폼을 의미
"o 착용 가능한 표피 피부 전극으로 이루어진 스마트 문신은, 주변 환경 정보와 생리학적
데이터(심박수, 호흡, 혈중 알코올 및 산소 함량, 감정 등)를 실시간으로 동시에 감지"
□ 스마트 문신은 이동 시에도 건강 데이터 및 각종 정보 수집, 저장 및 분석이 가능101)
"o 예를 들어, 사용자의 체온 변화, 혈액 함량, 심박 수 등을 연속 측정하여 건강 상태를
모니터링하고, 질병 치유 과정을 추적"
"□ 기존 유사 장치 대비 스마트 문신은 피부의 유연성에 잘 적응하며, 데이터 수집을 위한
무선 인터페이스 제공, 무선 전력 공급 방식 및 저렴한 제작비 등과 같은 장점을 지님"
"<그림 15> 스마트 문신 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 센서 기능이 향상된 스마트 문신 기술 적용
"98) http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=42650.php
99)
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3542072/The-electronic-skin-fitted-disco-lights-Sticky-film-lead-wearable-screens-tra ck-health-FILMS.html
100) http://www.theengineer.co.uk/electronic-tattoo-collects-physiological-data-for-medical-and-commercial-applications
101) https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-08/dgi-st082017.php"
"o 종이 피부는 알루미늄 포일, 스카치테이프, 포스트-잇, 냅킨 및 스펀지와 같은 일반 적으로 구매 가능한 가정용품을 기반으로 제작
- 예를 들어, 셀룰로스(cellulose) 종이 고유의 삼투성은 습도 감지에 우수하며, 폴리프로 필렌(polypropylene) 종이는 저압 환경에서 센서 표면에 가볍게 닿는 손가락 끝을 통해 심장 맥박 파형 감지 가능
- 또한, 알루미늄 포일은 자성에 동조하는 특성이 있어 근접 감지 장치의 작동 범위를 향상
□ 의료 기술과 접목시킨 스마트 문신 기술
o 인간의 피부는 촉감, 압력, 온도, 습도, 유체의 흐름 등을 동시에 느낄 수 있으며, 따라서 스마트 문신은 인간 피부의 감각과 다기능성을 모방하여 피부 화상 등 환자의 피부 감각을 회복하는데 사용 가능
o E-skin 플랫폼은 피부암의 주요 위험인자인 자외선 노출 정도 및 피부 온도를 측정 하는 데 활용될 수 있으며, UV-A 및 UV-B 스펙트럼의 정확한 강도 측정 가능102)
□ 가상현실(Virtual reality) 기술 적용에 활용
o 거미줄 두께(3.5 micrometers)의 인공피부는 두 층의 필름 사이에 끼인 작은 자기장 센서로 구성되며, 미세한 피부 패치는 자석과의 근접성에 반응하여 전압을 발생
- 동 패치는 자기장에 대한 각도에 따라 달라지므로 센서의 움직임 추적 가능
o 인체에 부착된 피부 패치의 출력을 가상환경에서 입력하여 사용할 수 있으며, 이를 통해 가상세계와의 상호작용을 발전시킬 수 있음103)
□ 마케팅 등의 영역에서 활용되는 감정인식 기술에 적용
o 현재 상용화된 감정인식 솔루션의 대부분은 얼굴 표정 분석을 기반으로 하나 스마트 문신은 보다 광범위한 형태의 센서인식을 통해 보다 편리하고 직접적인 감정인식 솔루션 제공
o 또한, 스마트 문신은 폭넓은 생리학적 데이터 수집 및 분석을 할 수 있으며, 이를 바탕으로 감정상태와 그 변화를 식별하여 광고, 미디어 및 엔터테이먼트 등 다양한 영역에 활용
- 광고주, 여론조사원, 미디어 전문가 등 기타 영역 전문가들은 동 기술을 활용하여
다양한 제품 및 상황에 대한 개개인의 반응을 테스트할 수 있음104)"

"102) http://www.theengineer.co.uk/electronic-tattoo-collects-physiological-data-for-medical-and-commercial-applications
103) http://www.sciencemag.org/news/2018/01/watch-wearable-electronic-skin-control-virtual-objects"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"(2) 기술 전망
□ 스마트 문신 기술의 활용 영역은 매우 다양하나 그 중에서도 특히 의료분야에 폭넓게 적용될 가능성이 매우 높음
o 스마트 문신을 통해 비대면 의료 서비스 제공이 가능하며, 특히 의료시설 방문이 어려운 환자를 위한 원격 의료 시스템 지원이 확대될 전망
o 또한, 유기광학 센서(organic optical sensors)를 장기에 직접 부착하여 수술 시 또는 수술 후 혈중 산소 농도 관찰이 가능하며105), 뇌졸중 및 뇌 손상으로 재활치료 중인 환자의 근육 움직임 개선 또는 의수나 의족 착용 환자의 움직임에 도움을 줄 수 있음106)
□ 스마트 문신은 감정인식 기술에도 많은 변화를 일으킬 것으로 보이며, 이는 즉, 개인과 개인 또는 개인과 기업 간의 새로운 상호작용 방식을 고안하는 결과를 야기"
"104) https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=43905.php
105) https://www.bbc.com/news/health-36055501
106) https://www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160711155817.htm"


4.1. 유연 전자디바이스(Flexible Electronics)
□ 유연한 전자디바이스는 구부리거나 늘릴 수 있는 전자회로를 기반으로 하는 것으로, 일부 구성요소(트랜지스터, 디스플레이, 배터리, 센서)는 반드시 유연성을 가져야 함
"□ 이와 같은 유연성은 보다 복잡한 설계를 가능하게 할 뿐만 아니라 웨어러블(wearable),
스마트 문신 또는 3D 프린팅 전자회로 기반 솔루션 등 새로운 애플리케이션 개발을 촉진"
"□ 유연성의 핵심 기술은 박막 전자소자(thin-film electronics)로, 다양한 응용분야에 수십 가지
변형 가능성을 제공"
"o 유연 전자디바이스는 디스플레이 제조, 센서, 에너지 저장·변환, 의료, 환경 모니터링,
인간-기계 상호작용 등과 같은 분야에서 사용"
"<그림 16> 유연 전자디바이스 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 유연한 트랜지스터(Transistors) 개발
"o 트랜지스터는 전자 부품 중 가장 많이 사용되는 부품으로, 온/오프 스위치 또는 증폭기
역할을 수행"
"o 그간 구부려지거나 신축성 있는 트랜지스터 개발이 추진되어 왔으며, 2016년 한 연구
팀에 의해 박막 전자소자에 혁명을 일으킬 수 있는 새로운 유연한 트랜지스터를"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"만드는 데 성공한 이후107), 또 다른 연구팀은 2017년 전도율을 많이 잃지 않고 원래 길이를 두 배로 늘릴 수 있는 트랜지스터를 설계108)
- 2017년에는 속도, 고전류 및 저전력 손실 문제를 모두 해결한 세계에서 가장 기능 적인 유연한 트랜지스터가 개발
- 동 프로세스는 상업적으로 도입할 수 있을 만큼 빠르고 간단하며 비용효율적인 것 으로109), 일반적으로 PET로 알려진 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 롤(rolls)에 무선 기능을 갖춘 고성능 트랜지스터를 빠르고 저렴하게 제조하는 방법도 개발110)
□ 유연한 디스플레이(Display) 기술 동향
o 기존 LCD 또는 OLED 기술은 단단한 두 장의 유리판 사이에 자체발광 유기물을 넣은 구조로, 유리를 투명 플라스틱 시트로 교체하면 유연한 디스플레이 형태로 구현 가능
- 반면, 개별 픽셀의 전기 신호를 유연하고 투명하게 하는 것은 여전히 문제로 남아있음
- 새로운 2D 반도체 폴리머 혼합 나노 네트워크 소재는 탁월한 전하 이동성, 높은 유연성 및 거의 100%의 광학 투명성을 보장111)
- 다른 접근 방식으로 광학적으로 투명하고 유연하며 전도성이 있는 금 필름(gold films)을 사용하는 것과112), 유리에 투명한 박막 필름 트랜지스터(oxide thin-film transistors, TFT)를 부착한 다음 피부와 같은 유연한 기판으로 옮기는 방법이 존재113)
- 반도체 폴리머의 포토-패터닝(photo-patterning)을 통해 스마트폰 디스플레이 픽셀로 사용할 수 있는 저렴하면서도 고밀도의 유연한 전자디바이스 개발 가능114)
□ 새로운 형태의 유연한 에너지 저장소(Energy storage) 개발
o 유연한 전자소자의 전력원(배터리)도 유연한 형태로 구성되며, 다양한 연구를 통해 웨어 러블 기기 및 신체 이식형 기기에 적합한 새로운 종류의 유연하고 얇은 배터리와115) 고온에서 에너지를 저장할 수 있는 유연하고 가벼운 소재가 개발116)
o 구부리거나 비틀 수 있는 새로운 리튬이온 배터리117) 또는 3D 다공성 전극(3D porous"

"107) http://www.technology.org/2016/02/16/researchers-engineer-a-first-in-flexible-electronics
108) https://www.technology.org/2017/02/22/flexible-transistors-for-wearable-electronics
109) https://www.medicaldesignandoutsourcing.com/researchers-build-flexible-electronics-quickly-inexpensively
110) http://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-04/uow-wsp042016.php
111) https://phys.org/news/2017-01-semiconducting-nanonetwork-backbone-transparent-flexible.html
112) https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=47212.php
113) https://phys.org/news/2016-07-team-ultrathin-transparent-oxide-thin-film.html
114) https://www.ecnmag.com/news/2017/11/honey-i-shrunk-features-low-cost-flexible-large-area-electronics
115) https://futurism.com/researchers-develop-bendable-batteries-that-could-make-implants-and-wearables-safer
116)
http://www.plastemart.com/news-plastics-information/energy-storage-solution-combines-polymers-and-nanosheets-for-flexible-elect
ronics-electric-vehicles-aerospace/46154"
"electrodes)을 활용하는 마이크로 슈퍼커패시터(micro-supercapacitor)는118) 유연한 웨어러블 전자 시스템에 사용 가능
o 배터리는 구부릴 수 있는 것뿐만 아닌 길게 늘리는 것도 가능하며, 신축성 고분자 전해질로 만든 슈퍼 커패시터는 길이가 거의 1,000%까지 늘어나고 두께도 약 50%로 압축119)
o 그 밖에도 일반 IV 식염수 및 세포 배양 배지(cell-culture medium)에서 작동할 수 있는 유연한 배터리가 설계됨120)
(2) 기술 전망
□ 유연 전자소자 분야는 다양한 응용 분야에서 매우 활발하게 적용되고 있으며, 최근 수십 개의 흥미로운 기술 발표와 함께 빠른 속도로 발전
o 스마트 직물, 신축성 있는 화면, 구부릴 수 있는 스마트폰, 늘릴 수 있는 초박형 태블릿, 건강 모니터링을 위한 손목형 밴드 센서 또는 벽면 디스플레이 등은 곧 실현될 것 으로 예상
o 구부릴 수 있는 커넥터(connectors)는 이미 오래된 뉴스처럼 느껴지고 유연한 디스플 레이도 곧 출시되는 것처럼 보이지만, 실제로 모든 관련 분야에서 기술 성숙도를 보이는 데에는 보다 많은 시간이 소요될 것으로 전망"

4.2 나노 LED(Nano-LEDs)
□ LED(Ligh-Emitting Diode)는 전기를 빛으로 변환할 수 있는 반도체 광원 장치로, 주 특징은 전통적인 텅스텐 전구와 달리 열이 발생하지 않는다는 점이며, 일반 전구에 비해 소모 에너지가 적고, 독성 금속(형광 전구에 사용되는 수은)이 없는 점도 부각됨
"□ 모든 LED 생산단계에서 나노 기술을 적용할 경우 일반 전구만큼 밝은 나노 LED 조명
제작이 가능"
"117) http://www.livescience.com/56514-bendable-lithium-ion-battery.html
118) http://www.azonano.com/news.aspx?newsID=35256
119) http://www.azonano.com/news.aspx?newsID=35679
120) https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=47707.php"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"<그림 17> 나노 LED 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 멀티테스킹 LED 디스플레이(Multitasking LED displays) 개발 추진
"o LED 디스플레이는 이미지를 표시하기 위해 LED 어레이를 픽셀로 사용하는 LCD(Liquid
Crystal Display)임
- 다기능 나노로드(nanorod) 기반 LED는 빛을 방출하고 감지할 수 있으며 표준 LED 재생률보다 3배 더 빠름
- 따라서, 햇빛을 통해 자체적으로 충전하거나 기타 명령에 응답하는 것과 같은 다른
기능을 실행하더라도, 사람의 눈은 디스플레이가 영구적으로 켜져 있는 것으로 인식"
"o 레이저 스타일러스(laser stylus)에 반응하는 나노 막대 기반 LED 어레이가 최근 개발
되었으며121), 이는 빛으로 글씨를 쓰거나 그림을 그리는 스마트 화이트보드, 태블릿
또는 기타 표면의 기반을 제공"
□ 심자외선(Deep ultraviolet, UVC) 개발에 활용
"o LED 파장이 200~280nm인 자외선을 UVC라고 하며, 이 유형의 빛은 감염성 병원균을
살균하므로 표면이나 식수를 화학물질 없이 소독하는 데 사용"
"o 일반적인 UV 램프는 저온에서의 낮은 성능, 긴 예열 시간, 수은 누출 위험 등 몇
가지 한계가 있으며 이러한 문제를 해결하기 위해 휴대 UV 조명용 금속 포일로
UVC-LED를 개발122)"
"121) http://www.moreinspiration.com/article/6312/led-emits-and-detects-light
122) https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=35211"
"□ 광데이터 통신(Optical Data Communication)으로 활용
o 전기 전압 신호로 디지털 데이터를 전송하는 대신 광신호를 사용할 수 있으며, 디지털 회로의 전기 신호는 LED 또는 솔리드-스테이트(solid-state) 레이저를 사용하여 광학 신호로 변환 가능
- 이를 기반으로, 네덜란드 에인트호번 공과대학교(Eindhoven University of Technology) 연구원 들은 이전 제품보다 1,000배 효율적이고 초당 수 기가비트의 속도로 데이터를 전달할 수 있는 나노 LED를 설계123)
(2) 기술 전망
□ 유발광 나노 반도체를 통해 전자를 전달하는 것은 생물학, 컴퓨터, 의학 및 광학과 같은 다양한 분야에 응용124)
o 나노 LED는 적은 양의 에너지를 사용하여 더 넓은 범위의 빛 파장을 생성할 수 있으며, 디스플레이에 더 따뜻하고 생생한 색상 표현 가능
o 가까운 미래에 나노 LED를 사용하여 원하는 색상과 패턴으로 아파트 벽을 꾸밀 수 있게 되며, 장기적으로는 빛을 방출하고 감지할 수 있는 새로운 LED 어레이를 통해 터치리스 제스처(touchless gestures)로 스마트 장치를 작동하고, 주변의 빛을 이용하여 스스로 충전하는 것이 가능125)
□ 가장 중요한 기술적 발전단계 중 하나는 나노 LED를 사용하는 변조기(modulators) 및 검출기(detectors)와 같은 작고 전력 효율적인 회로 요소의 개발임"

4.3 탄소나노튜브(Carbon Nanotubes)
□ 탄소나노튜브(CNT)는 탄소 기반 나노 크기의 튜브 모양 소재로, 여러 특이한 성질을 갖고 있어 나노 기술, 전자, 광학, 기타 재료과학 및 기술 분야에서 중요한 역할을 수행126)
"o 탄소나노튜브는 높은 열전도율뿐만 아니라 기계적 강도가 뛰어나며, 높은 전기
전도도를 지님"
"123) https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-02/euot-1tm020217.php
124) https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=35211
125) https://phys.org/news/2017-02-dual-function-nanorod-multifunctional.html
126) http://agt-international.eu/Carbon-Nanotubes-Presentation-short.pdf"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"<그림 18> 탄소나노튜브 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 풀러렌127) 나노튜브(Nanotubes with fullerenes)로의 활용
"o 60개 이상의 원자로 이루어진 속이 빈 케이지로 구성된 큰 구상 분자를 갖는 탄소의
한 형태인 풀러렌 분자(fullerene molecules)와 짝을 이룰 때, 단일 벽 탄소나노튜브 (single-walled carbon nanotube, SWCNT) 반도체는 광전지(photovoltaic, PV) 시스템에 대한 많은 가능성을 제공
- 이와 같은 기술사용을 통해 SWCNT는 태양광을 큰 에너지 손실 없이 전기 또는 연료로
변환할 수 있으며, 따라서 빛을 이용한 에너지로의 변환 효율성을 높일 수 있음128)"
□ 칩내의 광원(On-chip light sources) 개발
"o 가장 작은 탄소나노튜브를 나노 구조 도파관(nanostructured waveguide)129)에 통합함으로써
전기 신호를 잘 정의된 광학 신호로 변환하는 소형 스위칭 소자 개발"
"o 나노 구조는 광결정과 같은 역할을 하며 탄소나노튜브에서 빛의 특성을 변경할 수 있음
- 여기에 전압을 가하면 광자가 생성되는데, 이 소형 전기·광신호 변환기는 이제 전자 부품과 나노 광자 도파관을 결합하는 차세대 컴퓨터의 요구사항을 충족하여 속도
향상과 에너지 효율성 향상에 기여130)131)"
"127) 풀러렌(fullerene)은 탄소 원자가 구, 타원체, 원기둥 모양으로 배치된 분자를 통칭하는 말이다. 1985에 처음 발견되었으 며, 흑연 조각에 레이저를 쏘았을 때 남은 그을음에서 발견된 완전히 새로운 물질이다.
https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%92%80%EB%9F%AC%EB%A0%8C
128) http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=43233.php
129) 도파관의 구조는 전자기파나 음파의 확장을 1차원 또는 2차원으로 제한하여 파동을 안내하도록 되어 있다. https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8F%84%ED%8C%8C%EA%B4%80
130) https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160419083906.htm
131) http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=43168.php"
"□ 의료 목적의 액상 생체칩(Liquid biopsy chip) 개발
o 환자의 혈액 표본에서 전이 종양세포를 잡아낼 수 있는 칩을 개발132)
- 이 장치는 CNT 배열에 부착된 항체를 사용하며, 다른 장치와 달리 이 칩은 암세포 에서 생성되는 엑소좀(exosomes)이라고 하는 작은 구조를 가둘 수도 있음
o 액상 생체칩은 전이의 초기 징후(암이 일반적으로 혈류를 통해 한 기관에서 다른 기관으로 퍼지는 과정)를 신속하게 감지하고, 의사가 특정 암세포를 대상으로 하는 치료법을 선택하는 데 도움이 될 수 있음133)
(2) 기술 전망
□ 동 분야에서는 실리콘이 주재료로 사용되었으나 미래에는 새로운 화합물이 도입될 것으로 보이며, 이는 혁신적 탄소나노튜브 개발을 통해 가능
o 이는 노트북과 스마트폰에 사용될 수 있는 더 빠르고 효율적인 칩 외에도, 작지만 강력한 프로세서를 통해 구부릴 수 있는 컴퓨터와 이식 가능한 마이크로칩, 암세포를 추적하는 나노 머신과 같은 새로운 유형의 기술이 가능
- 반면, 나노 튜브 기반 칩을 대규모로 제조하기까지는 아직 수년이 더 소요될 것으로
예상134)"

4.4 컴퓨팅 메모리(Computing Memory)
□‘인-메모리 컴퓨팅(In-memory computing)’또는‘컴퓨팅 메모리’는 정보 저장과 동시에 정보처리를 위한 메모리 장치의 물리적 속성을 사용하는 새로운 개념임
"o 이는 기존 데스크톱 컴퓨터, 노트북, 휴대전화와 같은 현재의 폰노이만 아키텍처(von
Neumann architecture)135) 기반의 시스템과는 다른 특성을 지님"
"o 현재 시스템 구조는 메모리와 컴퓨팅 장치 사이에서 데이터를 공유하여 속도 및 에너지
효율성이 낮아지는 결과를 초래136)"
"132) http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=54196
133) https://www.sciencedaily.com/releases/2016/12/161215125924.htm
134) https://www.wired.com/2016/11/ibm-using-tiny-tubes-grow-chips-future/
135) 수학자이자 물리학자 존 폰 노이만과 다른 사람들이 서술한 1945년 설명에 기반한 컴퓨터 아키텍처이다. https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8F%B0_%EB%85%B8%EC%9D%B4%EB%A7%8C_%EA%B5%AC%EC%A1%B0
136) https://www.ibm.com/blogs/research/2017/10/ibm-scientists-demonstrate-memory-computing-1-million-devices-applications-ai/"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"<그림 19> 컴퓨팅 메모리 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 인-메모리 알고리즘(In-memory algorithms) 개발 추진
"o IBM 연구진은 PCM(Phase Change Memory) 장치에서 실행되는 비감독 기계학습 알고리즘
(unsupervised machine-learning algorithm)을 시연, 이 알고리즘은 알려지지 않은 데이터 스트림에서 시간적 상관관계를 성공적으로 발견
- 기존 방식의 최첨단 컴퓨터 대비 동 프로토타입 기술은 속도와 에너지 효율성 모두 에서 200배 향상될 것으로 예상되며, 인공지능 응용프로그램 실행 시 요구되는 초고
밀도, 저전력 및 대규모 병렬 컴퓨팅 시스템을 구현하는 데 매우 적합할 것으로 예상137)"
□ 고속 전환 컴퓨터 메모리(Faster phase-shifting computer memory)
"o 중국 소재 전문가들이 최근 10배 이상 높은 속도를 보유하면서도 컴퓨터 전원이 꺼져도
정보를 저장할 수 있는 PCRAM(phase-change random access memory) 방법을 발견
- 반면, 보다 빠른 속도의 PCRAM 개발을 위해서는 확장성과 함께 칩 제조 공정에서 발생하는 고온에도 지장 없으며, DRAM의 성능과 일치하도록 데이터 비트를 수조 번
재사용 가능하다는 점을 입증해야 함138)"
(2) 기술 전망
"□ 메모리 기반 컴퓨팅은 그 유연성과 확장 가능성이 무한한 아키텍처로, 기존 시스템보다
훨씬 적은 에너지를 사용하여 컴퓨팅 작업을 더 빠르게 완료할 수 있음139)"
"137) https://www.ibm.com/blogs/research/2017/10/ibm-scientists-demonstrate-memory-computing-1-million-devices-applications-ai/
138) http://www.sciencemag.org/news/2017/11/phase-shifting-computer-memory-could-herald-next-generation-ram
139)
https://community.hpe.com/t5/Servers-The-Right-Compute/The-future-of-computing-Memory-Driven-Computing-security-and-the/b"
□ 최근 데이터양이 급증함에 따라 메모리 기반 컴퓨팅에 대한 관심이 점차 증가하고 있으며, 특히 빅데이터 처리에 필요한 인프라 솔루션으로 부상
4.5 그래핀 트랜지스터(Graphene Transistors)
□ 그래핀은 새로이 주목받는 나노 물질로, 전기전도성이 있으면서도 화학적으로 안정적 이며 매우 강한 소재임
"o 그래핀은 밀도가 높은 2차원 육각형 패턴으로 배열된 탄소 원자로 구성되어 있으며,
그 두께가 단일 원자의 두께 수준임140)"
"□ 2004년 발견된 이래로, 보다 효율적인 충전식 배터리, 높은 속도와 우수한 성능의 전자
장치 등에 응용 가능한 중요한 물리적 및 전자적 특성을 발견"
"o 그래핀은 가장 일반적으로 사용되는 구리보다 열전도율이 10배 높으며, 따라서 그래핀
기반 트랜지스터는 현재 사용되는 실리콘 트랜지스터에 비해 그 효율성이 매우 높을
것으로 분석141)"
"<그림 20> 그래핀 트랜지스터 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 마이크로프로세서(Microprocessors) 기능 향상
"o 그래핀 트랜지스터 기반 논리회로(logic circuits)로 실리콘 트랜지스터의 처리 속도 제한
해결 가능"
"a-p/7018321#.W6Nob2hLg2w
140) http://feeds.feedblitz.com/~/241257198/0/gizmag~Silly-Putty-smartens-up-with-a-dash-of-graphene/
141) https://futurism.com/graphene-computers-work-1000-times-faster-use-far-less-power/"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"- 마이크로프로세서의 클럭 속도(clock speed)를 수천 배 향상하면서도 실리콘 기반 컴퓨터에 필요한 전력의 100분의 1만을 사용하며, 크기가 작아 소형 전자장치에 활용 가능142)
- 저전압에서 스위칭할 수 있는 트랜지스터를 구성하는 것은 전자제품의 주요 과제로, 그래핀은 저전압 전자장치를 위한 완벽한 플랫폼으로 입증되었으며, 이중층 그래핀 (bilayer graphene) 터널 트랜지스터(tunnel transistor)를 위한 혁신적인 설계에 사용
□ 뉴로모픽 칩(Neuromorphic chips) 개발에 활용
o 그래핀은 인간의 두뇌와 비슷한 방식이면서 보다 높은 속도로 정보처리가 가능한 컴퓨터 칩 개발에 활용될 수 있음
- 이는 더 빨라지고 정확해진 이미지 인식 프로그램부터 초음속 항공기 제어 시스템에 이르기까지, 놀라운 기술 발전의 근간을 제공143)
- 많은 연구원들은 현재 뉴런과 유사한 방식, 즉 보다 향상된 속도로 정확하게 상호 작용하는 트랜지스터 네트워크가 있어야 하는 뉴로모픽 칩을 개발 중이며, 이는 기존의 칩과는 다르게, 반도체 레이저에 작은 그래핀 부품을 배치하여 개발, 그래핀은 레이저 내부에서 극한 속도와 모든 파장에서 광자를 흡수하고 방출할 수 있으므로 포화 흡수제 역할을 수행144)
□ 차세대 전자공학(Next-generation electronics)을 위한 획기적인 솔루션 제공
o 원자처럼 얇은 트랜지스터와 회로를 화학적으로 결합하는 방법을 개발, 이는 차세대 전자공학 기술의 길을 여는 획기적인 발전으로 여겨지고 있음
- 좁은 채널(channel)이 전도성 그래핀에 연결되면서 동시에 반도체 물질(transition-metal dichalcogenide, TMDC)을 비어있는 채널에 채우는 방식으로 트랜지스터 합성에 성공 했으며, 이 제조과정은 기본적으로 2차원 전자 구조를 생성한 것임145)
- 그래핀과 산화타이타늄(titanium oxide)을 포함하는 또 다른 혁신적인 페어링은 구부릴 수 있는 휴대폰이나 컴퓨터 및 텔레비전 화면과 같은 유연한 전자장치에서 사용될 수 있는 새로운 메모리 장치를 탄생시킴146)
(2) 기술 전망
□ 세 가지 간단한 구성요소(탄화수소 가스, 산소, 스파크 플러그)로 저렴하게 그래핀을 대량 생산할 수 있는 기술이 이미 개발147), 따라서, 대규모 생산에 적합한 물질로 고려됨"

"142) https://futurism.com/graphene-computers-work-1000-times-faster-use-far-less-power/
143) https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/optoelectronics/graphene-flakes-make-laser-neurochip-superfastb
144) http://feedproxy.google.com/~r/IeeeSpectrumFullText/~3/Uw5s1bw7Jcc/graphene-flakes-make-laser-neurochip-superfastb
145) https://www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160711121335.htm
146) https://phys.org/news/2017-03-ultrafast-flexible-transparent-memory-devices.html"
"o 그래핀 트랜지스터와 칩을 사용하여 보다 작은 크기의 빠른 성능을 갖춘 컴퓨터 개발이 가능
o 다양한 응용분야 중에서도, 기후과학 또는 우주탐사 분야에서 보다 확장된 규모의 정확한 시뮬레이션을 위해 사용될 것으로 전망148)
o 또한, 차세대 그래핀 기반 컴퓨팅 기술은 대량의 데이터 처리에 그치지 않고, 종이 처럼 얇은 장치 및 스마트 생체의학 센서와 같은 기술에도 활용될 것으로 예상"
4.6 고정밀 클럭(High-precision Clock)
□ 오늘날 전자장치에 사용되는 클럭에는 한계가 있으며, 따라서 많은 응용분야에서 더 높은 정밀도를 제공하는 클록이 필요시 되고 있음
□ 클럭 관련 연구는 실제‘시간’의 개념을 정의하는 데 있어 지속적인 어려움을 겪고 있음
"o 위와 같은 기초 개념연구와 함께 시간 제어(시간 효율성 연구), 정확한 시간 측정 및
시간 해상도(4D 정밀도 등) 등과 같은 연구분야가 있으며, 이는 기존 기술을 최적화
하거나 완전히 새로운 기술 개발로 이어질 수 있음(세슘 기반 원자시계를 대체하는 기술 등)149)"
"<그림 21> 고정밀 클럭 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 아토물리(Attophysics150) – reaching attosecond level) 적용
"147) http://www.impactlab.net/2017/02/15/we-may-finally-have-a-way-of-mass-producing-graphene/
148) http://www.impactlab.net/2017/02/15/we-may-finally-have-a-way-of-mass-producing-graphene/
149) http://www.impactlab.net/2017/02/15/we-may-finally-have-a-way-of-mass-producing-graphene/
150) Attophysics also known as attoscience is a branch of physics wherein attosecond (10−18s) duration pulses of"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"o 4D-이미징은 구조를 동적으로 조사하고 아원자 영역(subatomic area)까지 정보를 사용 하기 때문에 고정밀 클럭이 필요하며, 전자 또는 광자의 아토세컨드(attosecond: 10  초) 단위 시간 펄스(pulses)를 사용하는 아토물리의 지식을 적용해야 함
- 이러한 아토세컨드 수준의 정밀도는 아토전자공학이 가능하다는 것을 의미151)
- 전하 수송에 대한 실시간 관찰이 가능하게 되고, 분자 및 나노 구조에서 전자의 이동을 제어할 수 있다면 오늘날의 컴퓨터보다 100만 배 높은 속도로 계산할 수 있는 고속 전자 시스템(분자/화학 컴퓨터 등)이 가능
- 전하 이동 과정의 역학조사는 분자 내 에너지 전송에 대한 더 나은 이해를 제공하여, 보다 효율적인 에너지 응용으로 이어질 수 있으며152), 분자 생물학 또는 의료 기술과 관련된 새로운 이미징도 가능
□ GPS 응용을 위한 초정밀 시간 측정
o 광학 시계를 사용한 시간 측정은 초정밀 시간 측정의 새로운 시대 개척
- 오늘날의 원자시계는 매우 정확하나 이러한 기존 시간 측정 방식은 차세대의 위성 내비게이션 및 위치 파악(GPS 애플리케이션용)에 부적합
- 위치 측정 및 파악은 시간적·공간적으로 보다 정확한 것이 요구되며, 광학 시계는 50년 전 개발된 세슘 시계의 유망한 후속 기술로 간주
o GPS 응용 프로그램으로 전 세계 운송 및 교통 분야에서 활용 가능한 고정밀 내비게 이션, 장거리 네비게이션이 있으며, 항공우주 분야에서 필요한 먼거리 물체 위치 파악 프로그램, 정밀농업 기술 등 매우 다양함
- 또한, 기계의 원격 유지보수, 미디어 및 무선 통신 동기화, 정확한 생산공정 제어
및 환경변화 관찰 등도 주요 응용분야가 될 수 있음153)"

"electrons or photons are used to probe dynamic processes in matter with unprecedented time resolution. https://en.wikipedia.org/wiki/Attophysics#endnote_attophysics
151) assessed as very important in the German BMBF Foresight I (Cuhls, K; Ganz, W. and Warnke, P. (eds.): Foresight Process - New Future Fields, IRB Publishers, Karlsruhe/ Stuttgart 2009, http://publica.fraunhofer.de/starweb/pub09/servlet.starweb; https://www.academia.edu/29635629/Foresight_process_on_behalf_of_the_German_Federal_Ministry_of_Education_and_ Research._New_future_fields, p. 55ff., but also emphasized in NISTEP (2015): The 10th Science and Technology Foresight, Report no. 164, Tokyo,
http://data.nistep.go.jp/dspace/bitstream/11035/3079/2537/NISTEP-NR164-SummaryE.pdf; and KISTEP (2017): Delphi Survey, Seoul.
152) Cuhls, K; Ganz, W. and Warnke, P. (eds.): Foresight Process - New Future Fields, IRB Publishers, Karlsruhe/ Stuttgart 2009, http://publica.fraunhofer.de/starweb/pub09/servlet.starweb; https://www.academia.edu/29635629/Foresight_process_on_behalf_of_the_German_Federal_Ministry_of_Education_and_ Research._New_future_fields, p. 55ff.
153) Cuhls, K; Ganz, W. and Warnke, P. (eds.): Foresight Process - New Future Fields, IRB Publishers, Karlsruhe/ Stuttgart 2009, http://publica.fraunhofer.de/starweb/pub09/servlet.starweb https://www.academia.edu/29635629/Foresight_process_on_behalf_of_the_German_Federal_Ministry_of_Education_and_
Research._New_future_fields, p. 56f."
"□ 초정밀 시간 측정 VoIP
o 위와 같은 고정밀 기술을 위해 초고정밀도의 새로운 클럭이 개발 중이며, 특히 시간 표준화를 위한 일반적인 새로운 원자시계와 VoIP용 컴퓨터의 고정밀 시계에 중점을 두고 있음154)
(2) 기술 전망
□ 세슘 기반 원자시계를 넘어선 광학 시계 또는 새로운 원자시계는 시간 측정 및 표준화 에서 매우 높은 정밀도를 보유할 것으로 예상되며, 이는 다양한 응용분야에 필요
o 산업용 레이저, 개별 식물에 특화된 정밀농업용 GPS, 에너지 소모를 크게 절감할 수 있는 서버 동기화 분야 등에 응용 가능155)
□ 시간 측정 기술이 점차 발전함에 따라, 장치 동기화 역시 단계적으로 향상
o 광학 시계가 여기에서 중요한 역할을 할 것으로 예상되며, 양자 논리 클럭을 이용한 방식은 매우 큰 주목을 끌고 있음156)
□ 원자시계는 완전히 다른 접근 방식과 시간에 대한 새로운 해석을 바탕으로 보다 깊은 기초연구가 필요
o 이를 통해 새로운 접근 방식과 표준을 마련, 이는 곧 새로운 장치, 애플리케이션의 개발과 함께 에너지 절감 효과를 창출할 것으로 예상"

4.7 퀀텀 컴퓨터(Quantum Computers)
□ 퀀텀 컴퓨터(QC)는 퀀텀비트(큐비트라고 함)를 기반으로 작동하며, 양자역학에서 적용되는 0과 1 또는 이 두 상태의 양자 중첩으로 표현
"o 일반적으로 n 큐비트가 있는 퀀텀 컴퓨터는 최대 2n 개의 서로 다른 임의 중첩 상태
(arbitrary superposition)가 될 수 있음157)"
"154) http://www.brgprecision.com/products/accuracy.php; https://www.patton.com/voipnews/v1n1/high-precision-smartnodes.asp; https://www5.epsondevice.com/en/information/technical_info/pdf/wp_e20130918_rtc.pdf , accessed 17/9/2018.
155) Monitoring Panel interviews in German BMBF Foresight I
156) https://www.wired.com/2010/02/quantum-logic-atomic-clock/, accessed 17/9/2018.
157) The computing time for the energy of an atomic system scales exponentially with the system size on a classical computer, but it could scale polynomially by the quantum algorithms. A. Aspuru-Guzik, A. D. Dutoi, P. J. Love and
M. Head-Gordon, Science 309 (2005) 1704."
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"□ 많은 기업이 퀀텀 컴퓨터158)159)160)161) 및 퀀텀 컴파일러162)를 개발했다고 주장하고 있으나, 현재 기술로 퀀텀 컴퓨터를 생산하기에는 아직 부족하며, 현 프로토타입은 특정 문제 해결에만 사용될 수 있고, 대부분은 개념적 모델로 남아 있음
□ 기존 슈퍼컴퓨터를 이용하여 퀀텀 컴퓨터를 시뮬레이션하고, 이에 수반되는 퀀텀 알고 리즘을 분석할 수는 있지만, 개념 및 기술적 문제가 아직 남아 있음
o 예를 들어, 퀀텀 컴퓨터는 전자기 복사 또는 주변 환경에 영향을 미쳐, 계산 신뢰성에 문제(coherence problem)가 생길 수 있으며, 따라서 대형 n-큐비트 퀀텀 컴퓨터 개발을 위해서는 많은 기술적 발전이 필요"
"<그림 22> 퀀텀 컴퓨터 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 퀀텀 시스템(Quantum systems) 기술 개발
"o 최근 실온에서 안정적인 질소로 도핑된 나노 다이아몬드 합성에 성공163), 질소 결핍
상태의 중심부는 두 가지 상태에서 안정적이며, 시스템은 전류 또는 레이저를 사용 하여 두 상태 사이를 전환할 수 있음
- 과학자들은 퀀텀 컴퓨터를 연결하는 퀀텀 브리지를 만들기 위해 다이아몬드 매트
릭스에 두 개의 실리콘 원자를 성공적으로 주입했으며164), 퀀텀 상관관계에 의하면"
"158) https://www.pcworld.com/article/3161034/computers/d-waves-quantum-computer-runs-a-staggering-2000-qubits.html
159) https://arstechnica.com/science/2016/05/how-ibms-new-five-qubit-universal-quantum-computer-works/
160) https://www.pcworld.com/article/3176853/hardware/ibms-new-q-program-to-include-a-50-qubit-quantum-computer.html
161)
https://www.pcworld.com/article/3194574/hardware/china-adds-a-quantum-computer-to-high-performance-computing-arsenal.html
162) www.theregister.co.uk/2017/10/24/google_we_dont_have_a_quantum_computer_yet_but_we_have_a_compiler
163) https://www.pcworld.com/article/3139445/hardware/diamonds-could-be-building-blocks-for-quantum-computers.html
164) https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=44831.php"
"네트워크의 상의 모든 원자가 마치 하나의 단일 원자인 것처럼 작동할 수 있으므로, 브리지 또는 네트워크상에 퀀텀 정보를 전달하면 새로운 형태의 퀀텀 센싱이 가능165)
o 또한, 절대 영도(absolute zero)에 가까운 온도에서 마이크로파 공진기를 사용하여 퀀텀 진공 변동을 마이크로파의 실제 광자로 변환하는 데 성공166)
- 광자는 서로 상관관계가 있는데, 이들은 서로 다른 주파수에서 생성될 수 있으며 기존 컴퓨터의 레지스터와 유사한 역할을 할 수 있으므로 이들 사이에서 논리 게이트 작업을 수행할 수 있으며, 이는 퀀텀 컴퓨팅에 대한 새로운 접근 방식을 제공
o 과학자들은 교차 방향성 퀀텀 통신 링크를 구축했는데167), 이는 나노와이어(NW) 네 트워크를 통해 퀀텀 정보를 안정적으로 전송
- 실리콘에 통합된 III-V 반도체의 크기, 모양, 위치 및 품질을 제어하여168), 손실 없이 1차원 퀀텀 전송에 성공
- 나노와이어 교차 접합은 퀀텀 연산 시스템에 필요한 퀀텀 정보의 안정적인 전송을 위한 교차 방향 통신 링크로 적합
□ 준입자 제어(Quasiparticle control)
o 처음에는 지르코늄 펜타텔루라이드(zirconium pentatelluride)에서 이론적으로 예측되었던 키랄 자기효과(chiral magnetic effect)가 실제로 관찰되었으며169), 이는 전기장의 두 종류의 입자를 반대 방향으로 이동시켜 전류를 발생시키는 것을 의미
o 두 키랄 상태의 분리는 정보를 인코딩하는 새로운 방법으로 사용될 수 있는데, 키랄 상태는 다른 전기 상태보다 매우 안정적이므로 양자 컴퓨팅의 신뢰성을 높일 수 있음
o 영국 서섹스 대학교(University of Sussex)는 기존 레이저빔 방식 이온 제어를 각 논리 게이트를 개별적으로 제어할 수 있는 전압 방식으로 대체하는 데 성공170), 이를 이용 하여 많은 수의 이온 큐비트를 조작하는데 발생하는 오류를 낮출 수 있음
(2) 기술 전망
□ 현 연구방향은 특정 문제해결을 위한 퀀텀 하드웨어 개발에 집중되어 있으며, 기존의 프로그램을 모두 실행할 수 있는 범용 퀀텀 컴퓨터를 개발하려면 많은 연구와 투자가 필요, 특히 퀀텀 컴퓨터의 효율성, 가격, 일관성 문제 등을 해결하는 것이 중요"

"165) https://phys.org/news/2016-10-diamonds-team-quantum-bridge.html
166) http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=44368.php
167) https://www.cemag.us/news/2017/05/scientists-demonstrate-ballistic-nanowire-connections
168) http://www.sciencetimes.com/articles/15692/20170521/scientists-went-one-step-further-quantum-computer-discovery.htm
169) http://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160208123826.htm
170) https://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-12/uos-cop120216.php"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
4.8 퀀텀 암호화(Quantum Cryptography)
□ 개인 통신, 전자 상거래 또는 온라인 뱅킹 등 인터넷을 통해 교환되는 비밀 정보는 키(key)를 이용한 디지털 암호를 사용, 즉, 이와 같은 암호키의 생성 및 관리가 보안 유지의 핵심 관건임
"□ 퀀텀 암호화의 핵심인 양자암호키분배(quantum key distribution, QKD)는 전자나 광자와 같은
퀀텀 입자를 사용하여 정보를 주고받는 두 당사자 사이의 공유 암호키를 안전하게
설정, 이는 퀀텀 역학의 기본 원리를 활용171)"
"□ 퀀텀 입자(암호키)는 한번 사용하면 속성이 자동으로 변경되며, 따라서 퀀텀 입자가
이전에 사용되었는지를 확인하면 보안 위반 여부를 확인할 수 있음"
"o 보안 위험이 있을 경우 암호키는 폐기되고, 양 당사자에게는 제삼자가 사용하지
않은 암호키라는 것을 확인될 때까지 새로운 암호키를 전송"
"o 양자암호키분배(QKD)를 사용하여 암호키가 분배되면, 양 당사자는 일반 채널을 통해
안전하게 통신 가능"
"□ 양자암호키분배는 30년 전 처음으로 이론화되고 구현되었지만, 광범위한 사용을 지원
하는 기술은 아직 초기 개발 단계에 있음"
"o 유럽 내외 다양한 기업은 이미 레이저 기반 양자암호키분배 시스템을 판매하고 있으며,
일부 기업은 연구 활동을 활발히 수행"
"□ 최근 중국은 7,000km 이상 떨어진 두 개의 지상국에 퀀텀 키를 보내는 위성을 시연,
그러나 양자암호키분배 시스템의 주요 문제는 암호키를 낮은 속도(초당 수십 또는 수백 킬로비트)로만 전송할 수 있어 암호화된 통화 또는 비디오 스트리밍과 같은 대부분의
실제 사용에 너무 느리다는 점임"
"o 양자암호키분배 시스템 상용화를 위해 비트 전송률을 높이는 방법이 계속해서 연구
되고 있으며, 일부 긍정적인 결과가 나오고 있지만, 퀀텀 암호화가 실제 사용되기
위해서는 아직 해결해야 할 문제가 산재해 있음"
171) Heisenberg uncertainty principle, formulated in 1927

"<그림 23> 퀀텀 암호화 기술 분석
"
(1) 최신 기술 동향
□ 위성을 통한 퀀텀키 분배(Quantum key distribution from orbit)
"o 2017년 9월, 과학자들은 기술적인 이정표를 달성, 중국 베이징과 오스트리아 비엔나 간
개최한 화상회의에서 세계 최초로 퀀텀 암호화를 사용172)
- 기술적인 이유로 수백 킬로미터로 제한되었던 퀀텀 통신이 2016년 중국이 개발한 양자통신위성인‘묵자(Micius)’호를 통해 그 가능성을 입증
- 지구 위 500km를 공전하는 Micius호는 퀀텀 통신에 필요한 모든 하드웨어를 갖추고 있으며, 베이징과 상하이 사이의 2,000km 광섬유 백본에 연결된 5개의 지상국과 통신,
중국은 이를 세계 최초의 우주-지상 퀀텀 네트워크라고 주장"
□ 고속 데이터 전송(Faster data rates)
"o 중국 퀀텀 시스템이 비록 인상적이긴 하지만, 제한된 대역폭 등을 포함하여 여러 가지
단점을 지니고 있음
- 퀀텀 암호화는 식별 불가한 입자를 사용하는데, 이를 생성하는데 사용되는 레이저
기술의 한계 때문에 전송속도에 제약이 있음"
"o 영국 케임브리지 대학교(University of Cambridge) 연구진은 펄스 레이저 씨딩(pulse laser seeding:
한 레이저빔이 다른 레이저빔에 광자를 주입하는 방식)을 사용하여 일부 한계를 극복173)
- 레이저빔 위상이 매우 빠른 속도로 무작위로 변경되는데, 이를 이용한 새로운 QKD 설정을 통해 암호키를 초당 최대 1메가비트의 속도로 개선, 이는 기존 속도 대비
10배 향상"
"172)
https://www.technologyreview.com/s/610106/chinese-satellite-uses-quantum-cryptography-for-secure-video-conference-between-c ontinents/
173) http://www.cam.ac.uk/research/news/laser-technique-promises-super-fast-and-super-secure-quantum-cryptography"
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술 : 21가지 핵심 기술 분석
"o 미국 듀크 대학교(Duke University)의 연구원들은 각 광자에 더 많은 정보를 담아 빠르게 전송하는 방법을 발견
- 광자가 방출되는 시간과 위상이라고 하는 광자의 속성을 조정함으로써 광자 시스템은 광자 당 정보를 1비트가 아닌 2비트로 인코딩할 수 있음
- 이는 고속 광자 검출기와 결합하여, 기존 방법보다 5~10배 빠른 속도로 키를 전송174)
□ 퀀텀 블록체인(Quantum blockchain)
o 2017년 모스크바에 있는 러시아 퀀텀 센터(Russia Quantum Centre)의 물리학자들은 분산 데이터 저장을 위한 해킹 불가능한 시스템인 세계 최초 양자 블록체인을 개발했다고 주장175)
- 퀀텀 암호화 및 퀀텀 데이터 전송 시스템을 사용한 퀀텀 블록체인은 퀀텀 컴퓨터에 의해 가능한 공격들로부터 데이터베이스를 보호하도록 설계
(2) 기술 전망
□ 중국은 2020년까지 아시아-유럽 양자암호키분배 네트워크 구축을 목표로 추가 위성을 발사하고, 2030년에 글로벌 퀀텀 네트워크를 구축할 계획을 발표176)
o 이와 동시에 중국은 이탈리아, 독일, 러시아 및 싱가포르를 연결하는 퀀텀 통신망을 시연할 계획을 수립
□ 현재 중국 및 다른 국가에서 수행되는 일련의 실험들은 모든 거래가 퀀텀 암호화에 의해 보호되는 미래의 퀀텀 인터넷의 토대가 될 수 있음
o 반면, 기술 역량 발전 속도와 대규모로 상용화하는 것에 대한 경제적 현실성에 대해 서는 예측하기가 어려우며, 퀀텀 암호화가 블록체인이나 퀀텀 컴퓨터와 같은 다른 기술 발전과 함께 어떻게 적응할지도 지켜봐야 함
□ 퀀텀 기술에 대한 접근은 여전히 제한적이나 퀀텀 키는 가까운 미래에 민감하고 중요한 데이터를 보호하는 데 사용될 것으로 예상
o 반면, 퀀텀 통신 인터넷이 실제로 가능해질 경우 새로운 사회적 딜레마에 직면하게 될 수 있으며, 따라서 완벽한 프라이버시 환경을 조성한다는 의미에 대한 고찰이 필요177)"

"174) https://phys.org/news/2017-11-high-speed-quantum-encryption-future-internet.html#jCp
175) http://forklog.net/russian-physicists-develop-the-worlds-first-quantum-safe-blockchain/
176) https://www.popsci.com/chinas-quantum-satellite-could-change-cryptography-forever
177)
http://www.firstpost.com/tech/news-analysis/quantum-communication-devices-brings-complete-privacy-dilemma-to-fore-3836375.html"
"□ 유럽연합(EU)은 과학, 기술 및 산업 분야에서 우위를 선점하여, 차후 다른 국가와의 치열한 경쟁 속에서 경쟁력을 유지하고 미래 목표를 달성하기 위해 끊임없이 준비하고 있음
o 경쟁력을 갖추기 위해서는 연구 및 혁신(Research and Innovation) 관련 투자 가치와 생산성을 극대화하는 것이 급선무이며, 이를 위해서는 EU, 각 회원국 및 지방정부 간 정책·전략적 정보 공유 및 조정이 필요
o EU는 동 보고서 발행과 같은 활동을 추진하여 각 회원국별 정보 수집 및 공유를 확대하고, 핵심 혁신 분야를 식별하여 유럽의 경쟁력을 강화할 수 있는 방향에 대한 지속적이며 심도 있는 토론을 유도
□ 동 보고서는 현 정보통신 기술의 물결이 중요하다는 것을 인정함과 동시에 유엔(UN)의 지속가능발전목표(Sustainable Development Goals)178)에서 강조하고 있는 지속가능성이 미래 기술 수요에 중요한 요인으로 작용함을 지적
o 일부 학자들은 지속가능성에 대한 중요성이 전체적인 연구혁신 정책 패러다임에 매우 큰 영향을 미칠 것이라고 주장179)
□ 정보통신 기술이 주도하는 기술적·사회적·경제적 변화는 매우 뚜렷하게 관찰되고 있음
o 디지털화와 인공지능은 이러한 변화의 물결의 핵심 요소로 인식되며, 4차 산업혁명180) 이라고 표현됨
o 동 보고서는 이러한 흐름을 나타냄과 동시에 특히 인공지능 영역에서의 새로운 가능성을 보여주며, 증강현실 및 챗봇 등과 같은 특정 기술이 어떠한 방식으로 현실화 되고 있는지를 분석"

"178) https://www.un.org/sustainabledevelopment/sustainable-development-goals/
179) e.g. Mazzucato, M. (2016): From market fixing to market-creating. A new framework for innovation policy. In: Industry and Innovation 23 (2), 140–156. DOI: 10.1080/13662716.2016.1146124; Mazzucato, M. (2018): MISSIONS. Mission-Oriented Research & Innovation in the European Union. A problem-solving approach to fuel innovation-led growth, European Commission, Directorate-General for Research and Innovation, Directorate A – Policy Development and Coordination, https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/mazzucato_report_2018.pdf// doi:10.2777/360325 KI-02-18-079-EN-N; or Rogge, K.S.
and Reichardt, K.: Policy mixes for sustainability transitions: an
180) The fourth revolution is discussed from the digital and machine perspective in Brynjofsson, E. and McAfee, A.: The Second Machine Age, New York, N.Y., London: W. W. Norton & Co, 2014; now leading to new ways of higher education, Penprase B.E. (2018): The Fourth Industrial Revolution and Higher Education, in: Gleason N. (eds) Higher Education in
the Era of the Fourth Industrial Revolution. Palgrave Macmillan, Singapore."
유럽연합(EU)의 100가지 미래 급진적 혁신기술
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