1. 개 요
○ 미국 공학한림원은 인류의 삶의 질 향상을 위해 해결되어야 할 21세기의 14가지 공학적 도전 과제를 발표(08.2.15)
○ 미국 과학재단(NSF)의 요청으로 전 세계 다양한 분야의 전문가들로 구성된 위원회*에서 작성하였으며, 웹사이트(www.engineeringchallenges.org)를 통해 일반 대중들의 의견을 수렴
* William Perry(위원회 위원장, 前 스탠포드대 교수), Mario Molina(노벨상수상자, 캘리포니아대 교수), Larry Page(구글 창립자) 등 18명으로 구성
○ 도전과제의 발굴은 지속가능성(Promoting sustainability), 건강증진(Advancing health), 위험 감소(Reducing vulnerability to risk), 행복한 삶(Increasing joy of living)이라는 4개 관점에서 도출

(2) 탄소격리(Develop carbon sequestration methods)
○ 화석연료의 연소를 통해 발생하는 CO2를 포집하여 땅 속이나 바다에 저장하는 기술
○ 지구온난화 방지에 기여할 뿐 아니라 관련 기술을 발전소 및 철강․석유화학산업 등에 응용함으로써 경제적 파급효과도 거둘 수 있을 것으로 기대

(3) 핵융합을 통한 에너지 공급(Provide energy from fusion)
○ 핵융합 에너지란 수소 동위원소(중수소, 삼중수소)의 플라즈마(고온상태에서 이온화된 입자) 상태에서 일어나는 핵융합 반응으로부터 생성되는 에너지를 의미
- 온실가스와 방사성폐기물이 발생하지 않는 친환경적이고 안전한 에너지원이며, 핵융합 에너지 기술은 반도체, 기계, 에너지 산업 등에 활용 가능


(4) 깨끗한 물 공급(Provide access to clean water)
○ 지구상의 물 중 97%에 해당하는 바닷물에서 염분을 제거하는 담수화기술이 중동지역 등에서 활용
- 분리막을 이용한 역삼투압 기술 및 나노튜브를 이용하여 염분을 걸러내는 나노삼투압 기술(비용이 보다 저렴) 등 개발
○ 나노필터막을 이용한 폐수․하수 재처리 기술 및 농업용수 소비량을 저감시킬 수 있도록 작물에만 물방울이 떨어지게 하는 세류관개 (drip irrigation) 기술 등 개발

(5) 질소 순환 관리(Manage the nitrogen cycle)
○ 곡물의 대량 생산을 위한 질소가 포함된 화학비료의 과다 사용과 화석연료의 사용 등으로 산성비 등의 환경문제 뿐 아니라 심각한 질병을 초래할 가능성이 있어 질소 사용을 최소화하기 위한 기술 필요
○ 질산을 질소 가스로 환원시켜 대기 중으로 돌려보내는 ‘탈질화(denitrification)’ 및 질소 사용의 효율성 향상을 위한 기술개발 추진

(6) 도시기반시설의 재건 및 개선(Restore and improve urban infrastructure)
○ 사회적 약자(장애인, 노약자 등)를 배려한 장애물 없는 도시환경 구현기술, 도시공간의 재배치 기술, 폐기물 처리 기술, 도시형 종합 에너지시스템 개발, IT(RFID 등)를 활용한 도시체계 재설계 등과 관련된 기술이 중심

(7) 과학연구를 위한 도구 개발(Engineer the tools of scientific discovery)
○ 과학자들이 자연현상이나 우주, 인간의 뇌처럼 다양하고 복잡한 대상에 대한 연구를 수행하거나 새로운 지식을 발견할 수 있기 위해서는 공학적 도구와 기법이 필요

(8) 개인맞춤형 신약 개발(Engineer better medicines)
○ DNA에 기록된 유전정보를 임상정보에 결합시켜 환자 개개인의 요구에 최적화된 맞춤형 신약 개발 가능
- 질병의 신속한 진단을 통해 치료율과 예방효과를 높일 뿐 아니라, 불필요한 치료를 배제시켜 치료비용도 감소
○ 환자의 유전정보를 신속하게 해독․평가하는 기술, 방대한 양의 유전정보를 처리․분석하는 기술, 혈액 내 미세한 화학적 변화를 신속하게 감지할 수 있는 저렴한 진단장비, 개인 맞춤형 약품 개발 및 임상․평가 기술 등이 관련 기술에 포함

(9) 의료정보학(Advancing Health Informatics)
○ 의료정보학은 환자의 진료, 의학교육, 의학연구 및 의료경영에 필요한 각종 정보를 체계화하여 관리하는 학문이며, 인지과학, 교육심리학, 의사결정론, 정보과학 및 컴퓨터과학 등이 복합되어 있는 분야
- 정보기술과 의료학을 접목하여 환자의 임상 및 검사 데이터, 각종 논문자료 등을 체계적으로 처리하여 응용함으로써 의료서비스의 질적 수준 제고

(10) 인간의 뇌에 대한 역공학*(Reverse-engineering the brain)
* 역공학 : 이미 만들어진 시스템을 역으로 추적하여 설계기법 등의 자료를 얻어내는 소프트웨어 공학의 한 분야
○ 뇌의 작용을 분석하여 인공지능 개발에 적용할 경우 막대한 양의 정보를 무한히 재생산하는 시스템 개발 가능
- 또한, 뇌기능장애와 신경장애의 원인 분석 및 치료법 개발을 통하여 치매, 시각장애, 지체장애 등의 치료 가능성을 증대
○ 뇌 신경세포들의 세부적인 통신 신호 판독 및 복잡하게 연결된 수많은 신경세포 사이에서 신호의 이동 경로 및 순환체계 분석 등과 관련된 기술 개발 필요

(11) 개인맞춤형 학습 프로그램 (Advancing personalized learning)
○ 학습자 각각의 지식수준, 학습태도 및 방법, 학습동기를 고려하여 최고의 학습효과를 창출하는 학습방식을 지원하는 기술
○ 사용자의 능력에 맞는 학습내용을 찾아서 전송해 주는 ‘학습컨텐츠 적응화 기술’ 및 학습자의 실시간 질문에 응답해 주는 ‘지능형 멘토 기술’ 등이 주요 기술
○ 정보기술을 활용한 ‘e-러닝’의 활용이 확산되고 있으며, 신경과학 연구를 통해 학습시 뇌에서 이루어지는 복잡한 신경 작용의 분석을 통하여 보다 효과적인 다음 단계의 맞춤형 지도법 개발 가능

(12) 가상현실 활용(Enhance virtual reality)
○ 가상현실(Virtual reality)이란 컴퓨터를 이용한 가상공간에서 사용자가 현실감을 느끼고 체험할 수 있도록 하는 IT 기반의 첨단정보 표현기법을 말하며, 교육․문화 컨텐츠 등과 결합하여 무궁무진한 활용도와 부의 창출이 가능한 분야
○ 현재 가상현실 시장은 ▷1인체험 기술→다수체험 기술, ▷연구검증용 시뮬레이터→대중서비스용 시뮬레이터, ▷군사․의료․연구 등 특정 전문분야→웹․게임․방송 등 대중분야, ▷고성능 워크스테이션 기반→네트워크 PC 기반 등 일반인들을 위한 대형시장으로 성장하는 추세

(13) 핵무기 테러 예방(Prevent nuclear terror)
○ 핵물질을 이용한 핵폭탄, 방사성물질을 이용한 오염폭탄(dirty bomb) 등이 대표적인 핵테러
- ‘93년 이후 핵물질 밀거래는 확인된 사례만 650건이며 '05년 한 해만도 약 100건에 달하여 이를 예방할 수 있는 기술개발 필요
- 원자로 내부 핵물질의 상황과 원자로의 사용 현황을 실시간으로 탐지하여 보고하는 감시 장비 및 핵무기화 될 수 있는 물질의 불법 반출입을 감시하고 무력화하기 위한 시스템의 개발 필요

(14) 사이버공간의 보안(Securing cyberspace)
○ 네트워크 해킹, ID 도용, 컴퓨터 바이러스 오염, 통신 혼란 등의 문제는 국가․사회 뿐 아니라 개인의 삶에 큰 영향을 미침
○ 방화벽 설치 등의 고전적인 보안법인 실효성이 떨어지고 있어 진보된 접근법이 필요함
- 자체보안기능을 갖춘 프로그래밍 언어의 개발, 소프트웨어 설치 전 취약부분을 사전에 탐색․대처하는 기술의 개발을 통하여 소프트웨어 보안 강화
- 정보의 전용․감시․변경을 방지하기 위한 인터넷 상의 정보보안 강화

3. 정리 및 시사점
○ 인류가 당면한 문제들이 과학기술만으로 모두 해결되지는 않을 것이나, 문제 해결의 기반을 마련하는 데는 크게 기여할 것임
○ 각각의 기술에 대해 우리나라는 정부와 민간 차원에서 연구가 진행되고 있지만, 선진국과는 기술수준의 격차가 큼
※ 과학기술정책실에서 금년 추진할 100대 중점기술 대상 기술수준평가를 통해 선진국과의 기술격차 등을 심층적으로 분석할 예정
○ 제2차 과학기술기본계획(08~12) 및 국가연구개발사업 중장기전략(TRM) 수정․보완시 14대 과제를 반영하여 정부-민간간의 역할 분담, 기술분야간의 융합 등 체계적인 접근을 시도해야 할 것임


* 각 분야별 국내외 연구동향은 첨부파일을 참조하시길 바랍니다.

* 본 자료는 교육과학기술부 과학기술정보과와 KISTI 정보분석센터, KISTEP 혁신경제팀 및 기술예측센터 등에서 분석한 내용을 바탕으로 한 것입니다.