세상을 바꿀 테크놀로지 100

세상을 바꿀 테크놀로지 100

닛케이 BP사 지음

나무생각 / 2017년 3월 / 336쪽 / 16,800원





모든 것이 바뀐다 - 놀라울 정도로 진화한 테크놀로지의 영향



챗봇 - 사람과 가까워지는 기술

“여기 이 하얀 장미가 좋아요. 이것으로 할게요.”

“알겠습니다. 선물이라면 받는 분의 이름을 알려주시겠습니까?”

생일 선물로 꽃을 선택하고 꽃 가게 점원에게 배달을 해달라고 부탁한다. 지극히 평범한 광경이지만 이것을 스마트폰의 채트 애플리케이션으로 처리한다고 생각해보자. 스마트폰을 이용해서 인터넷상으로 주문을 받는 꽃 가게를 찾아 점원과 메시지를 주고받으며 선물할 꽃을 선택하고 주문한다. 이제 사람들이 인터넷 통신판매를 일반적으로 이용하고 있지만 채트(짧은 문장을 주고받는 것) 상대가 사람이 아닌 컴퓨터라면 일반적이라고 말하기는 어렵다. 여기에는 ‘챗봇’이라고 불리는 기술이 사용된다. 챗봇의 ‘봇’은 ‘로봇’의 약자인데, 마치 사람처럼 일을 처리해주는 컴퓨터 프로그램을 의미한다. 즉, 챗봇은 채팅을 하는 로봇을 뜻한다. 2017년 이후에는 챗봇을 일반적으로 이용하게 될 것이다.

앞에서 소개한 상황은 미국 페이스북의 채팅 소프트웨어인 ‘메신저’를 사용해서 인터넷으로 꽃을 판매하는 미국 1-800플라워즈가 메신저의 상대를 로봇과 연결시킨 것이다. 페이스북은 2016년 4월 기업이 준비한 챗봇을 이용자들이 간단한 조작으로 사용할 수 있는 시스템을 발표했고, 뉴스미디어인 미국의 CNN과 일기예보 서비스 회사 등이 이 시스템을 이용한 로봇을 준비하고 있다. 미국 마이크로소프트사도 2016년 3월 로봇에 이 장치를 도입하겠다고 발표했다. 로봇에 음성인식이나 화상인식 기능을 입력하여 문자 메시지뿐 아니라 음성 통화도 할 수 있도록 하겠다는 것이다. 이에 마이크로소프트사는 피자 체인점이 준비한 챗봇과 메신저를 통하여 피자를 주문하는 상황을 시연하기도 했다. 일본에서 많이 쓰이는 메신저 라인은 2016년 봄부터 로봇과의 연결을 시작했다.

굳이 컴퓨터를 사용해서 주문을 하려는 이유는 무엇일까? 상품을 직접 보고 선택하는 경우, 점원과 대화를 할 수 있다면 질문을 하거나 의견을 들을 수 있다. 바라는 부분이나 의문에 대해서도 바로 답변을 들을 수 있다. 판매자 입장에서는 고객의 만족도를 높여 매상을 늘릴 수 있다. 하지만 24시간 운영하는 온라인숍은 채팅을 하더라도 점원이 일일이 응답하는 데에 한계가 있기 때문에 자연언어 처리나 음성인식이라는 인공지능 기술을 조합시킨 로봇을 사용하는 것이다.

대상 분야나 용도를 압축하면 챗봇은 매우 실용적인 기술이다. 예를 들어, 미츠비시 도쿄 UFJ 은행은 2016년 3월 두 개의 다른 로봇을 준비하여 ‘은행거래 Q&A’ 서비스를 제공하기 시작했다. 하나는 LINE 공식 계정용 Q&A 서비스인데, IBM의 왓슨이라는 프로그램을 사용하여 문자를 이해한다. 또 하나는 스마트폰의 애플리케이션으로, 어드밴스드 미디어의 음성인식과 자연언어 처리 기술을 이용한다. 양쪽 모두 지금까지 축적된 FAQ(흔히 있는 질문과 그 답변)의 내용을 컴퓨터에 입력하고, 내용을 학습한 컴퓨터가 이용자들의 질문에 답변을 한다. 임의의 질문에 대해서 그 의도를 이해하고 질문이나 답변을 출력하는 것이다.

챗봇을 포함해 이 책에 실린 100가지 기술은 닛케이 BP사의 기술전망 활동인 ‘테크노 임팩트’를 통하여 선발한 것이다. 기초기술부터 응용기술까지 다방면에 걸친 100가지 기술에는 공통점이 있다. ‘사람과 가까워지는’ 기술이라는 점이다. 사람이 기술을 의식하고 그쪽으로 다가가 사용하는 것이 아니라 기술이 사람의 바람을 이해하거나 예측하고 자동으로 움직여준다. 행선지만 알리면 목적지까지 데려다주는 자동 운전이 전형적인 예다. 개별 생산을 비롯하여 비즈니스에서 이용되는 기술도 각 고객과 가까워지기 위해 사용된다. 사람과 가까워지는 기술은, 사람에게 친절하고 사람을 지키는 기술이기도 하다. 건설 분야를 살펴보면 목조 기술이 주목을 받고 있다. 나무의 매력을 살리면서 환경 문제에도 공헌할 수 있기 때문이다. 지진을 비롯한 재해에 대비하는 기술도 잇달아 개발되고 있고, 네트워크를 통하여 고령자를 지키는 서비스도 있다.

한편, 이미 사람에게 가까워진 의료 관련 기술은 사람의 체내로, 나아가 유전자로 다가가고 있다. 유전자를 변형하는 게놈 편집 기술까지 진행되면 ‘가까워진다, 다가온다’는 의미 이상의 단어를 찾아야 할지 모르지만, 재생 의료를 비롯한 의료 기술의 혁신에 큰 기대를 걸 수 있다. 이처럼 사람과 가까워져 마치 사람처럼 행동하기 위해 수많은 기술들이 ICT의 힘을 이용하고 있다. 사람을 둘러싼 주변의 정보, 그리고 사람의 체내 정보를 센서로 파악할 수 있다면 각각의 기술은 그 사람에게 적합한 형식으로 공헌할 수 있을 것이다.

3D 프린터

사람의 아이디어를 즉시 형태화할 수 있는 3D 프린터(3차원 프린터)도 다양한 분야에 응용할 수 있는 기술이다. 3D 프린터 기술은 이미 그 높은 가능성을 간파한 기업들이 이용하는 단계에까지 접어들었다. 3D 프린터의 장점으로는 무엇보다도 형틀을 사용한 성형이나 공구를 이용한 절삭 가공 등의 기존의 공법에 비해 복잡한 형상을 쉽게 실현할 수 있다는 점을 들 수 있다. 또한 형상 변경에 따르는 비용 절감과 기간의 영향이 적고 3D 데이터를 조형에 직접 활용할 수 있다는 점도 큰 장점이다. 발전 과제로는 실현할 수 있는 부품의 크기나 재질의 제약, 긴 조형 시간 등이 있다. 앞으로는 업무용을 중심으로 이런 과제들을 해결하려는 장치의 등장이나 활용이 빠르게 진행될 것이다.

미국과 이스라엘에 본사를 두고 있는 3D 프린터 기업인 스트라타시스는 기존보다 10배 빠른 속도로 조형이 가능한 3D 프린팅 기술을 개발했고, 이 기술을 적용한 장치를 2016년 11월에 미국 시카고에서 개최된 전시회에 내놓았다. 이 장치는 열가소성수지를 녹이면서 조형 헤드로부터 압출하여 적층해가는 재료압출법을 채용한 3D 프린터다. 조형 테이블을 수직으로 세우고 상하좌우로 움직이는 조형 헤드로부터 옆 방향으로 조형 재료를 압출하여 적층해가는 방식으로 긴 방향의 조형 치수의 제약을 없앴다. 또한 재료를 압출하는 기구를 새롭게 개발하여 조형 시간을 기존의 10분의 1로 단축할 수 있다고 한다. 스트라타시스는 이 새로운 장치를 이용하는 곳으로 자동차 업계와 항공기 업계를 염두에 두고 미국 보잉, 포드 모터와 파트너십을 체결했다. 자동차에서는 각 고객에 맞춰 주문 제작한 계기판 등을, 항공기에서는 내장 부품 등을 각각 3D 프린터로 조형한다는 가정을 세워놓고 있다. 또 벤처기업 카본 3D는 광경화성수지를 굳혀 형상을 만드는 새로운 기술을 개발했고, 미국 HP는 2016년에 분말 수지를 녹여 굳히는 타입으로 조형 속도를 향상시킨 새로운 기술을 제품화했다. 캐논도 새로운 3D 프린팅 기술을 개발 중이다. 한편 구조재 등의 공업 용도뿐 아니라 의료나 건축, 식품 등의 용도에 맞춘 3D 프린터의 실용화도 진행되고 있다.

2017년에는 공업용도 이외의 3D 프린터 활용도 크게 확대될 것이다. 리코는 독자적인 산업용 잉크젯 기술이나 프린터의 정밀도와 시스템 기술을 살려 세포를 잉크젯 헤드로부터 배출하는 방식의 바이오 3D 프린터를 개발 중이다. 세포를 3D 공간 위에 자유롭게 배치하여 조직 모델을 구축하는 바이오 3D 프린터는 최근에 큰 주목을 받는 재생 의료나 신약 개발에서 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 또 iPS(인공다능성줄기세포)에서 분화시킨 다양한 세포를 사용하여 인공 장기를 만들거나 사람의 기능을 체외에서 재현하는 방식으로 독성 등의 안전성 평가를 지원하는 방법을 생각할 수 있다. 리코의 바이오 3D 프린터는 세포를 액체 안에 분산시킨 잉크를 잉크젯 헤드로부터 배출한다. 리코는 산업용 잉크젯의 기존 기술을 발전시켜 장기간에 걸쳐 안정적으로 세포를 배출할 수 있도록 했다. 복수의 잉크젯 헤드를 준비하여 각각 다른 세포를 배출하는 방식으로 복수의 세포로 구성되는 조직 모델을 구축하는 것이다. 바이오 3D 프린터와 조합시켜 사용하는, 세포를 포함한 잉크를 생성하는 잉크 장치, 바이오 3D 프린터로 구축한 조직 모델을 배양하거나 관찰ㆍ검사하는 장치도 개발한다. 이들은 모듈화되어 있어 자유롭게 조합할 수 있다.



교통이 바뀐다 - 자동 운전 시대가 다가온다



자동 운전

각 기업이 완전 자동 운전에 도전: 자동 운전을 간단히 말하면 운전자를 대신하여 자동차(시스템)가 스스로를 조종하는 것이다. 시스템이라고 표현한 이유는 자동차라는 하드웨어에 부착된 각종 센서, 자동차의 위치와 주변 환경을 판단하여 운전을 제어하는 컴퓨터 소프트웨어가 조합을 이루어 자동 운전을 실현하기 때문이다. 자동 운전은 일반 이용자, 자동차를 사용하는 기업, 자동차 산업 모두에 커다란 영향을 끼치는, 세상을 바꿀 기술의 선두 주자라고 말할 수 있다. 우선, 자동차 회사를 중심으로 개발 상황을 전망해보자,

닛산 자동차는 2016년 8월에 발매한 미니밴 ‘세레나’에 ‘오토파일럿’이라고 부르는 기술을 탑재했다. 2017년에는 유럽의 다목적 스포츠카 카슈카이에도 탑재한다. 오토파일럿은 고속도로에서 세 가지 자동 운전이 가능하다. 우선, 미리 상한선을 설정한 속도로 선행 차량과의 차간거리를 일정하게 유지하면서 자율 주행을 하는데, 이것을 ‘적응형 정속 주행 시스템(Adaptive Cruise Control; ACC)’이라고 한다. 또 선행 차량이 정지할 경우에는 자동으로 정지했다가 정지 시간이 3초 이내라면 자동으로 출발하고, 정지 시간이 3초 초과라면 자동 기능이 해제된다. 자동 기능이 해제되면 출발 시 운전자가 핸들에 있는 리줌 버튼을 눌러 다시 자동 기능을 활성화한다. 이것을 ‘적응형 순항 제어 시스템(Advanced Smart Cruise Control System; ASCC)’이라고 한다. 주행 중에 차선을 감시하여 차선을 이탈하지 않고 주행할 수 있도록 핸들을 자동 제어하는 것은 ‘차선 유지 지원 시스템(Lane Keeping System; LKS)’이다. 닛산 자동차는 2018년 오토파일럿을 고속도로에서의 차선 변경과 복수 차선에서의 자동 운전으로 진화시켜 2020년까지 교차로를 포함한 일반 도로에서 자동 운전 자동차를 실현시킨다는 계획을 세웠다. 도요타 자동차, 혼다, 후지 중공업도 자동 운전에 착수하여 복수 차선에서의 자동 운전을 2020년쯤에 실용화하려고 한다.

실용 범위는 아직 한정적: 신형 세레나에 탑재되는 오토파일럿으로 실현할 수 있는 것은 아직은 한정적인 자동 운전이다. 안전한 운전을 할 책임은 지금까지와 마찬가지로 운전자에게 맡겨진다. SAE(미국자동차공학회)가 정의한 자동 운전 수준 여섯 개 수준 가운데 수준 2가 된다. 일본의 다른 기업도 처음에는 비슷한 수준의 자동 운전을 실현할 수 있을 것으로 예상된다. SAE는 통상적인 수동 운전을 수준 0, 모든 도로나 환경 조건에서 시스템이 운전을 하여 운전자가 필요 없는 완전 자동 운전을 수준 5로 정의하고, 완전 자동 운전에 이르는 상태를 다음과 같이 분류ㆍ정의하고 있다.

수준 1은 ‘운전 지원’이다. ACC, 또는 LKS에 의한 운전 지원처럼 가속도, 또는 조타라는 개별 조작을 시스템이 지원한다.수준 2는 ‘부분 자동 운전’이다. ACC와 LKS를 동시에 실행, 가속도와 조타 등의 조작을 시스템이 동시에 담당한다. 이 수준까지는 운전자가 주체가 되어 주변을 감시해야 한다.수준 3은 ‘조건부 자동 운전’이다. 비록 조건부이기는 하지만 모든 운전을 시스템이 담당한다. 그래도 운전자는 긴급한 상황에 대비하여 즉시 운전에 복귀할 수 있는 태세를 유지하고 있어야 한다. 수준 4는 ‘고도의 자동 운전’이다. 이 수준에서는 어떤 요구에 운전자가 적절하게 대응하지 않더라도 문제가 발생하지 않도록 시스템이 모든 운전 조작을 제어한다.

완전 자동 운전을 서두르는 유럽과 미국의 기업들: 미국 도로교통 안전국(NHTSA)이나 일본의 국가 프로젝트 ‘전략적 이노베이션 창조 프로그램(SIP)’은 별도로 자동 운전 수준을 정해놓고 있다. 수준 3까지는 SAE와 비슷하게 정의하고 있는데, SAE의 수준 4 내지 수준 5에 해당하는 사항들을 NHTSA나 SIP는 수준 4로 채택하고 있다는 데 차이가 있다. 자동 운전의 궁극적인 목표는 운전자가 전혀 개입하지 않아도 되는 완전 자동 운전이다. SAE로 말하자면 수준 4나 수준 5, NHTSA나 SIP로 말하자면 수준 4다. 세계로 눈을 돌리면 2020~2021년에 수준 4의 자동 운전을 실용화한다는 목표를 내건 기업이 증가하고 있으며, 그 선두 주자가 미국의 구글이다. 구글은 2020년을 전후하여 완전 자동 운전 자동차의 실용화를 목표로 삼고 있다. 구글은 2016년 5월 지주회사 알파벳을 통하여 ‘피아트 크라이슬러 오토모빌(FCA)’과의 제휴를 결정했다. 완전 자동 운전 자동차 개발을 가속화하겠다는 것이다. 한편, 미국의 포드 모터는 2016년 8월 완전한 무인 상태에서 주행을 하는 핸들과 페달이 없는 자동차를 2021년까지 양산하겠다고 발표했다. 3차원 레이저레이더 분야에서 높은 기술을 갖추고 있는 미국 벨로다인에의 출자와 이스라엘의 인공지능 벤처기업 매수도 동시에 추진하고 있다. 3차원 레이저레이더는 완전 자동 운전 자동차의 실용화에 빼놓을 수 없는 탑재 센서 중 하나다. 독일의 BMW도 미국의 인텔이나 탑재 카메라에 내장하는 화상인식 칩을 만드는 이스라엘의 모빌아이와 제휴하여 2021년까지 완전 자동 운전 자동차 도입을 추진하겠다고 밝혔다.



의료가 바뀐다 - 재생 의료는 어디까지 왔는가



게놈 편집

생명과학 분야에서 지금 가장 주목을 모으고 있는 기술로 ‘크리스퍼 캐스 나인(CRISPR-Cas9)’이라는 유전자 편집 기술이 있다. 2015년 12월 미국 과학 학술지 《사이언스》는 ‘2015년의 혁신적 과학 성과’로 이 기술을 선택했다. 또한 미국 페이스북의 창업자이자 CEO인 마크 저커버그 등 실리콘밸리에서 성공한 기업가들이 설립한 ‘브레이크스루상’ 생명과학 부문의 2015년 수상자는 미국 캘리포니아 대학 버클리 분교의 제니퍼 두드나와 스웨덴 우메오 대학의 엠마뉴엘 샤펜티어였다. 두 사람은 CRISPR-Cas9을 함께 개발한 여성 연구가들이다. CRISPR-Cas9은 게놈의 목적 장소에 특정 유전자를 삽입하거나 특정 유전자의 활동을 정지시키는 조작을 간단하고 신속하고 효율성 있게 실시하는 기술이다. 게놈 편집이라고 불리는 이 기술의 등장으로 자신의 세포를 채취하여 특정 유전자만을 바꾸어서 다시 신체로 되돌리는 유전자 치료를 보다 간단하면서 확실하게 실행할 수 있을 것으로 전망되고 있다. 자신의 유전자를 일부 바꾸어 질환 치료나 예방에 연결한다는 의미에서 이것도 ‘자가 활용’이라는 의료의 트렌드를 도입한 기술 중의 하나라고 말할 수 있다.

고전적인 유전자 변형은 DNA 염기 배열의 몇 개의 염기를 인식하여 절단하는 제한효소를 이용해서 실시했는데, 이 방법으로는 목적으로 삼은 부분 이외에도 같은 DNA 배열 부분이 있을 때 그것을 절단해버리는 경우가 있었다. 또 절단된 장소에 목적 유전자를 삽입하는 것도 운에 맡겨야 하며, 우연히 변형을 일으킨 것을 나중에 골라내야 하는 식이어서 효율성이 매우 낮았다. 그 때문에 특정 유전자의 기능을 막은 유전자제거생쥐라는 실험동물을 제작하는 데에 1, 2년이 걸렸고, 300~500만 엔의 비용이 들어갔다. 여기에 비해 2000년대 중반에 등장한 것이 게놈 편집이다. 이 기술을 이용하면 DNA의 10여 개의 염기 배열을 인식하여 절단하는 것 이외에 인식하는 배열을 자유롭게 설계할 수 있기 때문에 DNA에서 목적 유전자만을 정확하게 절단하거나 변형할 수 있다. 예를 들어, 어떤 유전자의 기능을 막고 싶다면 그 염기 배열을 절단하는 인공효소와 핵산을 합성하여 세포에 첨가하면 된다. 인공효소 등과 함께 외부로부터 다른 유전자를 세포에 첨가해두면 절단된 DNA가 회복될 때, 목적 유전자를 DNA에 삽입하는 것도 가능하다. 게놈 편집 기술 등장으로 유전자제거생쥐의 제작 기간은 한두 달로 단축되었고 비용도 수십만 엔으로 줄일 수 있게 되었다. 그와 동시에 복수의 유전자를 제거하거나 삽입하는 것도 가능하다.