COVID-19 팬더믹으로 촉발된 글로벌 환경변화로 우리사회의 비대면화가 가속화되고 있다. 사회적 거리두기, 원격 수업, 온라인 쇼핑 등 우리 삶의 비대면화는 이미 시작되었고, 4차 산업혁명 기술과의 융합으로 점점 더 빨라질 전망이다. 이러한 미래사회의 비대면화에 선제적으로 대응하고 미래먹거리를 발굴하기 위해서는 전략적 접근이 필요하다
모든 사람이 통합 기술을 활용하여 포괄적이고, 인간 중심의 미래. 진정한 기회는 기술 그 이상을 바라보고 가장 많은 사람들이 가족, 조직 및 지역 사회에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 능력을 제공하는 방법을 찾는 것입니다.
영국 Science Focus는 '세상을 바꿀 22가지 아이디어'를 보도했다. 참신한 아이디어 에서 부터 연구개발중인 내용을 정리해서 소개한다.
◇모든 사람을 위한 인터넷
요즘시대에 인터넷 연결이 안 된다면 하루도 생활 할수없이 답답함을 느낀다. 전 세계 인구의 절반 정도가 인터넷을 연결되어 살아가고 있다. 여기에는 경제적 이유와 사회적 이유가 포함되는 몇 가지 요인이 있지만 일부는 링크가 없기 때문에 인터넷에 쉽게 접근할 수 없다.
구글은 도달할 수 없는 위치에 그물을 발사하기 위해 헬륨 풍선을 사용하여 문제를 점진적으로 해결하려고 시도하고 있는 반면, 페이스북은 드론을 사용하는 똑같은 전략을 포기했다. 이는 Hiber와 같은 회사가 행진을 하고 있음을 나타냅니다. 그들은 실제로 신발 상자 크기의 자체 네트워크를 낮은 지구 궤도에 도입함으로써 다양한 방법을 취했습니다. 이 네트워크는 모뎀이 날아갈 때 컴퓨터 시스템이나 장치에 연결된 모뎀을 작동시켜 데이터를 제공합니다.
Hiber(https://hiber.global)의 접근 방식은 비용 효율적이고 에너지 효율적인 나노 위성의 집합체 시스템이다. 이 스타트업은 사용자가 멀리서도 작물 생산을 모니터링하고 관리할 수 있도록 하는 것과 같은 지리학적 문제를 해결한다. 하이버의 위성은 하루에 16번 지구를 공전하며 현재 영국 남극 조사국(British Antarctic Survey)과 같은 조직에서 지구 극단에 웹 접근성을 제공하기 위해 사용하고 있다.
◇커피 파워
영국은 매일 9,500만 컵의 커피를 소비하며 매년 200,000톤 이상의 폐기물을 발생 시킨다. 이 버려진 자원의 대부분은 메탄을 포함한 유해한 온실 가스를 방출하는 매립지로 향한다.
영국의 재활용 기업인 바이오빈(bio-bean)은 폐기물로 간주되었던 재료에 새로운 생명을 불어넣고 순환 경제에 기여 하고있다. 2013년에 설립된 바이오빈은 빠르게 성장하여 영국 전역에 커피 수거 서비스를 시작하고 불과 2년 만에 세계 최초의 산업 규모 커피 재활용 공장을 건설했다.
2016년에 최초의 소비자 소매 제품인 'Coffee Logs'를 출시했으며 2019년에는 식품 및 음료 산업에 최초의 천연 향료 성분을 출시했다. 기업가인 Arthur Kay의 아이디어는 자신의 회사인 바이오빈을 활용하여 커피 폐기물의 85%를 가정 난방 및 운송 수단을 위한 바이오 연료로 전환했다. 현재 세계 최대의 커피 폐기물 재활용 업체인 이 사업체는 대형 체인점과 레스토랑, 소규모 카페에서 커피 찌꺼기를 모아 캠브리지셔에 있는 처리 공장으로 옮겨진다.
그곳에서 건물은 건조되고 정제되어 바이오 연료용 펠릿이나 통나무, 전기 플라스틱 또는 향료와 같은 품목을 만드는 데 사용된다.
◇산불화재, 저음 주파수로 소화
산불은 언젠가 산불이나 나무에 큰 소리를 내는 무인 항공기로 화재를 진압 처리될 수 있다고 전망했다. 조지 메이슨 대학의 연구원들이 최근에 저음 주파수인 음파 소화기로 화재를 진압하는 시연을 공개했다.
소리는 압력파로 구성되어 있기 때문에 화재 주변의 공기를 방해하여 연료에 대한 산소 공급을 근본적으로 차단하는 데 성공했다. 아직은 초기 단계이지만 아이디어를 착안하여 기술적인 문제와 연구과정을 거치면 화재진압으로 효과가 있기를 전망했다.
인공 지능이 발견한 최초의 재생 모델 (자료=다니엘 로보/터프츠 대학교)
◇AI 연구원
인공 지능 시스템이 처음으로 플라나리아의 재생 메커니즘을 역 설계했다. 플라나리아는 신체 부위를 재생하는 놀라운 능력으로 인해 인간의 연구 모델이 된 작은 벌레다. 매사추세츠주 터프츠 칼리지 대학 생물학자들의 발견은 인간이 아닌 지능에 의해 발견된 최초의 재생 모델과 100년 이상 동안 인간 과학자들이 피했던 플라나리아 재생의 포괄적인 최초 모델을 제시했다.
2015년 6월 4일자 PLOS Computational Biology에 게재된 이 연구는 "로봇 과학"이 미래에 인간 과학자를 어떻게 도울 수 있는지 보여주었다. 편형동물의 머리를 자르면 새 머리가 ??자란다. 절반으로 충분하면 2개의 새로운 벌레가 생성된다.
그것에 약간의 방사선을 쏘면 스스로 재생된다. 칼리지대학 연구원들은 많은 상황을 분석하고 복제함으로써 컴퓨터는 단 42시간 만에 편형동물의 재성장에 대한 수수께끼를 해결할 수 있었다. 궁극적으로 그것은 편형동물의 유전학이 어떻게 그것이 재생되도록 허용하는지에 대한 상세한 설계를 산출했다.
오는날 복잡한 장기를 생명공학적으로 만들기 위해 과학자들은 그러한 형태가 일반적으로 살아있는 유기체에 의해 생성되는 메커니즘을 이해할 필요가 있다고 전망했다.
◇10분만에 충전되는 자동차 배터리
전기 자동차의 고속 충전은 충전의 핵심으로 간주되므로 차량 운전자는 주유소에 들러 자동차를 완전히 충전할 수 있을 뿐만 아니라 커피를 마시고 화장실을 사용해야 합니다.
미국 펜실베니아 주립 대학의 연구원들은 리튬 이온 배터리의 빠른 충전은 배터리 성능을 저하시킬 수 있다고 밝혔다. 이는 한 전극에서 다른 전극으로 이온이라 불리는 리튬 파편이 순환하여 장치를 충전하고 전원을 사용할 준비가 된 상태로 유지하는 것이 낮은 온도에서 급속 충전으로 원활하게 이루어지지 않기 때문이다.
그러나 현재 그들은 배터리가 단 10분 동안 최대 60°C까지 가열될 수 있고 이후에 주변 온도 수준으로 빠르게 냉각될 수 있다면 리튬 스파이크가 생성되지 않고 열 손상을 방지할 수 있다는 것을 실제로 발견했다.
연구원들이 착안해 낸 배터리 디자인은 얇은 니켈 알루미늄 호일을 사용하여 자체 발열하는 방식으로, 배터리 내부를 따뜻하게 하기 위해 30초 이내에 가열되는 전기 회로를 생성하면, 배터리가 충전된 후 필요한 빠른 에어컨은 자동차와 트럭에 바로 장착된 냉각 시스템을 사용하여 수행되는 과정이다. 전기 자동차를 10분 만에 완전히 충전하는 연구내용은 줄(Joule) 저널에 게재되었다.
무인 트럭에 대한 문제가 지속됨에 따라 자동화를 단기적으로 교체가 아니라 운전자를 보조하는 것으로 보고 있다.(사진=peloton)
◇자율주행차
우리는 실제로 운전할 때 무인 자동차를 보기 전에 무인 자동차의 개념에 거의 익숙해졌습니다. 진실은 훨씬 더 많은 무인 트럭을 볼 수 있다는 것입니다.
그럼에도 불구하고 물류는 지구를 돌게 합니다. 일반 굴착 장치보다 운영 비용이 더 저렴하여 훨씬 더 적은 가스를 사용하여 더 효율적으로 운전할 수 있습니다. 컴퓨터 시스템은 절대 소진되거나 편의 휴식이 필요하지 않으므로 더 긴 경로를 실행합니다. 그리고 그들은 바람 저항을 최소화하기 위해 기수에서 꼬리까지 호송으로 운전할 수 있습니다.
Peloton뿐만 아니라 Mercedes와 같은 회사는 현재 이러한 가능성을 모색하고 있으며 확실한 이익이 발생하면 화물 비즈니스는 밤새 전체 함대를 업그레이드할 수 있습니다. 단점은 운전자를 즉시 ??직장에서 몰아낼 수 있고 심지어 차량 서비스를 제공하기 위해 설립된 팀도 종료할 수 있지만 많은 기업에서 트럭이 화물의 안전을 보장하기 위해 여전히 사람이 필요하다고 밝혔다.
◇실리콘 칩의 인공 뉴런
연구원들은 실제로 합성 뉴런을 실리콘 칩에 연결하여 우리 신경의 뉴런을 모방하고 전기 건물을 복제하는 방법을 발견했습니다.
이 프로젝트를 주도한 바스 대학교(University of Bath)의 알랭 노가렛(Alain Nogaret) 교수는 "이전에는 뉴런이 실제로 블랙박스와 비슷했지만 실제로 우리는 블랙박스를 열고 내부를 들여다보기 위해 신경썼다"고 말했다.
”우리의 일은 미세한 정보로 진정한 뉴런의 전기 홈을 재현하는 내구성 있는 방법을 제공하기 때문에 패러다임을 바꾸는 것입니다.
그러나 우리의 신경 세포는 140나노와트의 전력만 필요로 하기 때문에 그것보다 더 넓습니다. 이는 마이크로프로세서의 10억분의 1의 전력 요구량으로, 인공 뉴런을 만들기 위한 다른 노력이 사용했던 것입니다.
과학자들은 그들의 직업이 심장 마비와 알츠하이머 병과 같은 상태를 치료하기 위해 의료용 임플란트에 사용될 수 있기를 희망했다.
◇수상목장
UN은 2050년까지 전 세계적으로 20억 명이 더 많아지고 70% 더 많은 식량이 필요하게 될 것이라고 예측 하고 있다. 이미 우리 중 80%는 확실히 도시에 살 것이며 우리가 도시 지역에서 소비하는 많은 음식이 필요하다. 따라서 바다나 도시에 가까운 내륙 호수에 정박한 농장은 푸드 마일을 절대적으로 필요 할 것으로 예상한다.
Forward Reasoning Architecture의 Javier Ponce가 설계한 설계는 에너지를 공급하기 위해 상단에 태양광 패널이 있는 24m 높이의 3층 프레임워크를 구성되어있다. 중앙 계층은 흙이 아니라 액체의 영양소를 사용하여 51,000m2의 위치에 걸쳐 다양한 채소를 선택한다. 이러한 영양소와 식물 문제는 밀폐된 지역에서 양식되는 물고기에게 먹이를 주기 위해 맨 아래층으로 바로 떨어지도록 설계되었다.
350 x 200m 크기의 단일 Smart Drifting Farm은 확실히 연간 약 8.1톤의 야채와 1.7톤의 물고기를 생산한다. 장치는 서로 나사로 고정되도록 설계되어 있어 많은 양의 장치가 필요하다는 점을 고려하면 편리하다. 참고로 두바이는 매일 11,000톤의 과일과 채소를 수입하고있다.
러시아 과학자 세르게이 지모프(Sergey Zimov)는 사라진 빙하기 초원 생태계인 메머드 스텝(Mammoth Steppe)를 "복원"하는 프로젝트다. (화면=TEDX TALKS)
◇홍적세 공원
러시아 과학자 세르게이 지모프(Sergey Zimov)는 야생 말과 들소와 같은 초식 동물을 위한 야생 동물 공원의 12,000년 된 환경을 재창조하고 매머드와 같은 사라진 거대 동물을 현대의 잡종으로 대체하려는 프로젝틀르 준비하고 있다.
Zimov는 대기와 환경에 대한 동물의 영향을 연구할 것입니다.
◇수소 비행기
수소 연료 전지(hydrogen fuel cell) 기반의 전기 비행기, 이른바 '수소 비행기'다. 세계 양대 항공기 업체인 미국 보잉(Boeing)과 유럽 에어버스(Airbus)는 물론, 스타트업들도 수소 비행기 개발에 뛰어들었다. 미국 경제지 월스트리트저널(WSJ)은 “향후 5년 내 수소가 제트 연료(등유)보다 저렴해지면 수소 비행기가 기존 항공기의 대안이 될 것”이라고 전망한다.
영국 프로젝트가 수소 동력 비행기에 대한 계획을 발표했다. FlyZero는 2030년까지 탄소 배출 제로 상업 항공을 실현하는 것을 목표로 하는 Aerospace Technology Institute 프로젝트이다. 프로젝트는 완전히 액체 수소로 구동되는 중형 비행기에 대한 개념을 제시했다. 약 279명의 승객을 정지 없이 지구 반바퀴를 돌 수 있는 능력을 갖출 것입니다.
이 항공기는 영국 런던에서 미국 샌프란시스코까지 279명의 승객을 태우고, 논스톱 운행을 할 수 있다. 2개의 터보 엔진에 54m의 날개 길이를 가진 이 항공기는 오늘 날 운행중인 항공기와 동일한 속도와 편안함을 제공하지만 탄소배출량은 제로(0)다.
수소 비행기의 수소 연료 전지는 수소 전기차에 쓰이는 것과 동일하다. 수소 저장 탱크에서 나온 수소가 연료 전지의 촉매를 지나면서 공기 중 산소와 결합해 물이 되고, 이 과정에서 발생하는 에너지의 일부가 전기로 바뀌어 비행기의 엔진을 돌리게 된다.
◇3D 프린팅된 뼈
3D 프린팅은 값싼 주택 건설에서 저렴한 견고한 갑옷에 이르기까지 모든 것을 약속하는 산업이지만 이 기술의 가장 흥미로운 용도 중 하나는 3D 프린팅된 뼈를 만드는 것이다.
Ossiform 은 의료용 3D 프린팅을 전문으로 하며 , 사람의 뼈와 유사한 특성을 가진 물질인 인산삼칼슘으로 환자별 다양한 뼈를 대체했다.
이 3D 인쇄된 뼈를 사용하는 것은 놀라울 정도로 쉽습니다. 병원은 MRI를 수행한 다음 Ossiform으로 보내 필요한 환자별 임플란트의 3D 모델을 생성할 수 있다. 외과 의사는 디자인을 수락하고 인쇄되면 수술에 사용할 수 있다.
이 3D 프린팅된 뼈의 특별한 점은 인산삼칼슘을 사용하기 때문에 신체가 임플란트를 혈관이 있는 뼈로 리모델링 한다. 즉, 교체하는 뼈가 가지고 있던 기능을 완전히 회복할 수 있으며 가능한 한 최상의 통합을 달성하기 위해 임플란트는 다공성 구조이며 세포가 뼈에 부착되고 변형될 수 있는 큰 구멍과 운하가 특징이다.
◇두뇌 읽기 로봇
더 이상 공상 과학 소설의 비유가 아니라 두뇌 읽기 기술의 사용이 최근 몇 년 동안 크게 향상되었다. 우리가 지금까지 테스트한 것 중 가장 흥미롭고 실용적인 용도 중 하나는 로잔 스위스 연방 공과 대학(EPFL)의 연구원들로부터 나온 로봇기술이다.
기계 학습 알고리즘, 로봇 팔, 뇌-컴퓨터 인터페이스 덕분에 이 연구원들은 사지 마비 환자(상체 또는 하체를 움직일 수 없는 환자)가 세상과 상호 작용할 수 있는 수단을 재현했다.
테스트에서 로봇 팔은 장애물 주위를 이동하는 것과 같은 간단한 작업을 수행한다. 그런 다음 알고리즘은 EEG 캡을 사용하여 뇌의 신호를 해석하고, 예를 들어 장애물에 너무 가까이 이동하거나 너무 빨리 이동하는 등 뇌가 잘못된 것으로 간주하는 동작을 팔이 한 시점을 자동으로 결정한다.
시간이 지남에 따라 알고리즘은 개인의 선호도와 뇌 신호에 맞게 조정할 수 있습니다. 미래에 이것은 사지마비 환자를 위한 뇌 또는 보조 기계로 제어되는 휠체어로 이어질 수 있다.