하지만 앞으로 10∼20년 후도 그럴까. 과학전문가들은 미래 신기술은 과거와는 완전히 다른 형태로 발전될 것이라고 내다보고 있다. 두가지 이상의 신기술이 유기적으로 결합되어 새로운 분야의 가치를 창출하는 이른바 ‘퓨전테크놀러지(Fusion Technology)’가 21세기를 이끌어나갈 것이라는 것이다. 나노기술(NT), 정보기술(IT), 바이오기술(BT) 등이 서로 유기적으로 연결되면서 산업성장을 이끌어 가게될 새로운 과학기술엔진은 과학기술의 방향을 새롭게 제시하고 있다는 점에서 필요를 넘어 이제는 필수가 되고 있다.
퓨전테크놀러지에 가장 큰 관심을 보이는 것은 우선 기업. 단일 기술분야가 고도로 전문화되어 있는 상태에서만이 결합될 수 있는 퓨전테크놀러지는 단일 기술분야의 가치 창출 외에도 신기술 개발에 의한 추가적 가치 창출이 가능해 기업으로서는 제품개발 시 높은 시너지 효과로 인한 시장지배가 가능하기 때문이다. 퓨전테크놀로지는 특히 조직규모가 작고 각각의 분야간에 유기적 결합이 가능하고 고도의 기술력을 갖춘 연구중심의 벤처기업에 상당히 유리한 분야다. 이에 따라 기업과 연구소는 인재확보와 기술개발에 박차를 가하고 있다. 21세기 과학기술분야의 새로운 키워드로 등장한 퓨전테크놀러지란 무엇이고 어떠한 신기술이 서로 연결되는지 알아본다.
퓨전테크놀러지, 각 분야에 응용
고려대 안암병원 소화기내과 전훈재(42)교수는 두께 11mm, 길이 26mm의 비타민 크기만한 로봇형태의 캡슐내시경을 이용, 주로 소장(小腸)을 촬영해 진단의 정확성을 높이고 있다. 이 로봇캡슐은 소화기관을 통과하는 동안초당 2장의 영상을 촬영해 전파 송신기를 통해 환자의 허리장치에 5만여장의 영상정보를 저장한다. 검사가 종료되면 기록장치의 정보가 컴퓨터에 다운로드되어 의사는 영상정보를 보며 소장을 진단하게 된다. 몸 속을 구석구석 누비면서 질병을 찾아내는 역할을 하는 알약크기의 이 로봇 내시경은 카메라와 송신기, 조명장치까지 갖추고 있다.
캡슐의 구조는 렌즈와 발광소자, 영상기록장치(칩), 배터리, 무선송신변환장치, 안테나로 구성되어 있으며 총 8시간의 작동이 가능하다. 환자는 캡슐을 삼키고 나서도 격렬한 운동이나 힘든 일 외에는 걷거나 앉거나 눕는 등 일상적인 행동을 모두 할 수 있다. 지난 87년, 축소된 우주선을 타고서 인간의 몸을 탐험하는 내용을 다루었던 영화
그동안 내시경기기의 발달로 위와 대장의 경우는 진단은 물론, 조직검사를 통해서 위암이나 대장암 등을 조기에 발견, 치료할 수 있었지만 소장의 경우는 정확한 진단이 어려웠다. 전훈재 교수는 “현재 캡슐형 내시경은 소장의 진단에만 주로 사용하게 되지만 머지 않아 원격조종으로 조직검사나 간단한 처치도 가능할 것”이라며 “대장도 각종 첨단 영상장치가 내장된 캡슐형 내시경을 이용하면 진단 및 치료가 가능할 것으로 기대한다”고 설명했다.
분야별 기술결합 가속도 붙어
이러한 진단법은 IT신기술과 의학이 유기적으로 합쳐져 새로운 가치를 창출해낸 대표적인 예다. 이른바 ‘퓨전테크놀러지’. 퓨전(fusion)이라는 용어가 나오게 된 것은 지난 세기동안 분야별로 발전시켜온 성과들을 서로 공유하면서 시간이나 노력을 적게 들이고도 이전보다 뛰어난 제품과 서비스를 만들어낼 수 있다는 데서 출발하고 있다.
선이 없는 무선영상전화나 수 mm두께의 메모리 칩 등 10∼20년전의 기술이 독자적인 한 분야의 기술로써 탄생시킨 것이었다면 향후 10∼20년 후의 기술은 혈관속을 돌며 질병을 진단하고 치료하는 치료 로봇이나 현재보다 수백만배 빠른 슈퍼컴퓨터, 수십 나노미터에 불과한 모터 등 다양한 분야의 신기술이 결합된 형태를 띄게 된다. 퓨전테크놀러지의 대표적 예를 몇 가지 들어보자.
가상인간 통해 진단서울대 의학과의 엄융의 교수는 생체내 분자와 세포, 조직 등의 정보를 컴퓨터에 입력해 가상세포와 조직을 만드는 ‘피지오미(physiomie)’에 대한 연구를 하고 있다. 피지오미는 인체의 모든 세포와 장기의 정보를 컴퓨터에 입력시키는 것으로 최종목표는 가상인간을 만들어 원격진단과 처방을 하는 것이다. 가정에서 환자들이 자신의 아픈 부위에 대한 정보를 컴퓨터상의 가상인간에 입력하게 되면 의사는 이 가상인간을 통해 병을 진단하고 처방을 내리게 된다.
의사입장에서는 환자의 질병이 어떤 방향으로 진행되고 발전하는가를 예측할 수 있다는 점에서 유용하다. 현재는 혈관세포가 모여 심장을 뛰게 하는 ‘심장재생’ 단계에 머물러 있지만 앞으로는 모든 인체장기의 정보를 컴퓨터에 입력할 예정이다. 정보입력작업에는 IT전문가와 수학자, 생물학자, 임상학자 등 각 분야의 전문가가 함께 참여해 각 분야의 기술과 노하우를 결집시킨다. 피지오미는 의학과 IT, 생물정보 등이 결합한 퓨전테크놀러지의 전형적인 산물로 전문가들은 시장성과 발전방향성이 상당히 높은 것으로 판단하고 있다.
나노구동기 개발 한국과학기술원(KAIST)의 조용호 교수는 생체근육을 모사(模寫)한 디지털나노구동기를 세계 최초로 개발하는데 성공했다. 인체의 근육과 비슷한 기능을 가진 이 디지털 근육칩은 IT와 생명, 나노기술의 융합을 통해 만들어진 것이다. 모양새는 일반 반도체칩 같이 생겼지만 생체의 구조와 동작원리를 응용해 광신호와 바이오 물질정보를 나노미터 크기에서 제어할 수 있다. 조용호 교수에 따르면 생체의 움직임은 사실상 미시적으로 ‘디지털 방식’이다.
생체근육이 디지털 신호에 의해 발생되는 단위 구동기의 출력을 기계적 비선형(non-linear)변조기를 이용, 나노미터 정도로 정제하는 원리를 응용한 것이다. 참깨 만한 크기의 이 디지털나노구동기는 100만분의 5m이내에서 초당 7200회로 움직여 빛과 바이오 물질정보 등을 제어하게 된다. 나노구동기는 극소형으로 고속 광통신기와 광저장기, 고화질 디스플레이 등 차세대 정보산업뿐 아니라 단백질과 DNA 등 바이오산업에 활용이 가능하다. 조용호 교수는 “극미세는 속도를 빠르게, 전력소모량을 적게 함으로써 효율성을 높일 수 있다”며 “(퓨전테크놀러지 측면에서 볼 때)이 나노구동기가 가진 의미는 공학적으로 풀지 못했던 것을 생명체의 원리를 이용해 해결했다는 점에서 의미가 크다고 할 수 있다”고 말했다. 이 나노구동기술은 IT와 NT, BT 분야에서 새로운 원천기술로 미래 고부가가치 창출에 크게 기여할 것으로 보인다.
캡슐형 내시경과학기술부 지능형마이크로시스템개발사업단(단장 박종오)이 개발한 세계 최소의 알약모양의 삼키는 내시경 ‘미로(MiRO)’는 식도와 십이지장, 소장 등 소화기 계통의 출혈과 궤양, 염증 등을 실시간으로 진단할 수 있다. 자궁이나 흉부, 방광까지도 관찰할 수 있는 미로는 전진과 후진, 회전, 고정이 가능한 것으로 원격통신으로 조종하게 된다. 지능형마이크로시스템개발사업단에 따르면 외국의 캡슐형 내시경과 비교할 때 미로는 더 선명한 영상을 제공한다고 한다.
사업단은 앞으로 현재의 지름 10mm, 길이 25mm의 크기를 직경 8mm, 길이 20mm로 줄일 최종 목표를 가지고 있다. 흥미로운 점은 마이크로 배터리로 움직이는 이 내시경이 마취가 필요 없고 구통 등 인체에 아무런 고통을 유발하지 않는다는 점이다. 위장에서 모든 물질은 ‘소화’되는 과정을 겪는데 이 과정에서 인체에 어떠한 고통도 주지 않는다는 것이다. 개발이 완료돼 본격적인 생산에 들어가게 되면 연간 총 600억원의 수익이 예상되는 미로는 정보통신기술과 진단의학이 결합된 퓨전테크놀러지가 만들어낸 새로운 시스템이다.
Lab on a chip 서울대 의공학과와 기계공학, 전자공학 출신의 박사들이 함께 설립한 의료벤처기업인 (주)디지탈바이오테크(대표 장준근 교수)는 삼성종합기술원과 함께 랩온어칩(Lab on a chip)기술을 개발하고 있다. 랩온어칩은 말 그대로 ‘칩위의 실험실’. BT와 IT, NT가 합쳐진 랩온어칩기술은 플라스틱이나 유리 소재를 사용해 나노리터이하의 미세 채널로 극소량의 샘플과 시료로 진단을 정확하고 신속하게 대체할 수 있는 첨단기술이다.
아주 작은 칩으로 기존의 번거로운 분석과 진단실험을 대체하고 모든 과정을 신속하고도 정확하게 대체한다는 의미에서 랩온어칩의 의미는 크다. 이 기술은 암진단이나 적혈구, 백혈구의 세포개수 측정, 축산과 환경 등 다양한 분야에 적용될 수 있어 산업적인 성장가능성이 상당히 클 것으로 주목받고 있다. 장준근 교수는 “랩온어칩은 나노바이오기술에 기초를 둔 첨단 칩으로 앞으로 신약개발과 함께 세계적으로 고속성장이 예상된다”며 “국내 기술도 선진국 수준과 비교해 크게 뒤쳐지지 않아 지속적인 연구개발투자만 된다면 경쟁력이 있다”고 말했다.
기업들, 퓨전테크놀러지에 적응할 인재 찾아
전문가들은 21세기에는 이처럼 단일의 신기술로 해결될 수 없는 퓨전테크놀러지에 대한 과제가 점점 증가하게 될 것이라고 보고 있다. 하지만 퓨저테크놀러지는 정부출연연구소나 대학교수, 일부 기업에 의해서만 이루어지고 있어 선진국에 비해 걸음마 단계에 있다는 지적이 높다. 현재 10만여개에 달하는 국내 중소제조업체들이 운영하고 있는 연구소는 약 6300여개. 따라서 기업수에 비해 연구개발활동은 취약하기 마련이다.
하지만 퓨전테크놀러지 개발지원을 위한 국책연구소들의 움직임은 활발하다. 생산기술연구원과 한국기계연구원 등 국내 16개 대표연구기관들은 협력체를 구성해 부품소재개발에 고급인력과 물적 인프라를 제공할 예정이다. 특히 취약한 기초산업에 IT, BT, NT 등을 접목시켜 수준을 획기적으로 끌어올림으로써 전통과 첨단기술이 함께 발전할 수 있는 기틀을 다질 예정이다.
정부도 퓨전테크놀러지 지원에 대한 방안을 내놓고 있다. 과학기술부는 신성장 전략에 맞춰 핵심 퓨전테크놀러지 개발을 위한 연구개발사업을 기획중이다. 과기부의 한 관계자는 “과제가 도출되면 국책 사업으로 지정, 산학연 전문가들로 구성된 태스크포스(TF)팀이나 추진위원회를 구성할 것”이라고 밝혔다. 하지만 아직 전통기술에 대한 정의나 범위가 규명되지 않아 먼저 전통기술의 범위를 정하고 추진방향과제 등을 마련해나갈 계획이다. 과기부는 신기술과 전통기술간 퓨전테크놀러지를 신성장을 위한 하나의 동력이 될 것으로 평가하고 있다.
산업자원부도 BIT(BT와 IT의 결합) 등 퓨전테크놀러지의 산업화 기반을 조성하기 위해 인공지능과 진화적응 하드웨어 및 생체 칩 등 수퍼지능칩 연구개발사업을 지속적으로 추진하기로 했다. 특히 퓨전테크놀러지의 조기산업화를 위해 ‘(가칭)e바이오시스템 산업화지원센터’를 설립하고 ‘(가칭)e바이오시스템 전문인력양성사업’ 및 국가인증제도 개선을 추진키로 했다. 또한 전자의료기기 산업의 전략산업화도 적극 꾀한다는 방침도 세우고 있어 퓨전테크놀러지는 이제 국가적 차원에서 지원될 예정이다.
기업들, 퓨전테크놀러지 시대 맞아 인재확보 경쟁
본격적인 퓨전테크놀러지 시대를 대비해 기업들은 우수한 인재확보에 열을 올리고 있다. 하지만 국내 대학에서 마땅한 인재를 찾지 못한 기업들은 해외로 눈을 돌리고 있는 형편이다. 국내 산업현장에 필요한 인재를 마땅히 찾기가 어렵기 때문이다.
2010년까지 ‘디지털 컨버전스 혁명을 주도하는 회사’가 되겠다고 선언한 삼성전자는 올해 5천여명, 2005년에 7천여명의 우수인력이 필요하지만 현재는 대부분의 인력을 해외에서 찾고 있는 형편이어서 여전히 인력공급은 쉽지 않을 전망이다. 삼성전자의 한 관계자는 “미국에서 기계공학을 전공한 학생은 6개월에서 1년만교육시키면 전자회로를 잘 설계하지만 국내에서 똑같은 전공을 한 학생은 전자공학에 손도 못 대는 것이 현실”이라며 국내 이공계 인력에 대해 불만을 토로하기도 했다. 따라서 해외의 인력을 적극적으로 유치한다는 장기적인 계획을 세워놓고 있다. 유연성과 적응성이 뛰어난 해외인력이 국내 인력에 비해 퓨전테크놀러지 시대에 적합하다는 것이다. 해외인력 수입은 다른 기업도 마찬가지. 현대자동차도 기계, 전기, 전자 등 이공계를 중심으로 해외인력확보에 나서고 있고 KT도 미국 현지사무소를 통해 해외인력확보에 온 힘을 쏟고 있다.
기업들의 해외이공계 인력유치는 앞으로 계속될 증가할 것으로 보여 일부에서는 국내 이공계 기피현상이 계속 확산될 경우 기술인력수입국이라는 오명을 얻게 될지도 모른다는 우려의 목소리도 나오고 있다.
새로운 시장 탄생시키는 퓨전테크놀러지 어떻게 받아들이느냐가 관건
퓨전테크놀러지가 우리에게 가져다주는 가장 큰 의미는 BT와 IT가 결합해 BIT분야가 생기고 IT와 자동차가 만나 텔레매틱스라는 새로운 시장이 생겨나듯 신시장이 형성된다는 것이다. 이미 기존 기술로 형성된 시장의 성장에는 한계가 있기 때문이다. 현재의 시장을 극복하려면 기존 기술을 심화시켜 새로운 시장을 형성시키서나 다른 기술을 발전시켜야 하는 수밖에 없다. 하지만 물리적 한계로 인해 시장개척이 쉽지 않은 경우가 많다. 현재의 반도체 제조공정은 130나노공정인데 이를 90, 70, 50 이하로 끌어올리기에는 물리적인 한계가 있는 것이 좋은 예다. 따라서 기업의 입장에서는 신시장을 개척하는 것이 훨씬 수월하다.
퓨전테크놀러지로 새롭게 형성된 시장에서는 업계의 순위가 뒤바꿀 수가 있다. ‘절대강자’란 존재하지 않기 때문에 ‘역전’이 가능하기 때문. 텔레메틱스분야에서 현대자동차와 SK가 경쟁하듯이 퓨전테크놀러지의 탄생은 기존 사업의 경쟁우위 요소를 변화시키고 새로운 경쟁자의 등장이 가능하다. 물론, BMW나 벤츠 등이 첨단 전자장치들을 적극 채용, 다른 업체의 자동차들과 차별화 시켰듯이 퓨전테크놀러지는 기존 제품의 가치를 높이는 수단이 될 수도 있다. 문제는 퓨전테크놀러지에 대한 기업들의 대응. 기회가 될 수도 있지만 동시에 위기의 기회가 될 수 있기 때문이다.
전문가들은 퓨전테크놀러지의 등장을 기회로 이용하기 위해서는 기존 사업의 개념과 범위를 재해석해 새로운 기술에 ‘적극적으로 대응’하는 자세가 필요하다고 강조한다. 삼성경제연구소의 임영모 연구원(공학박사)은 대부분의 IT기업들이 BT와 IT가 결합된 BIT사업에 주저하고 있는 동안 히타치가 BIT사업에 진출해 성공을 거두고 궁극적으로는 IT기술을 활용해 신약개발을 목표로 둔 것을 예로 들고 있다. 임 연구원은 “히타치의 사례에서 볼 수 있듯이 기업이 (퓨전테크놀러지를) 받아들이는 자세에 따라 얻는 성과도 달라지게 된다”고 강조한다.
임영모 연구원은 “퓨전테크놀러지로 탄생된 신시장이 검증되지 않았다는 측면이 있긴 하지만 IBM이 아직 검증되지 않은 바이오인포매틱스 분야에 매년 1억 달러 이상을 투자하는 이유는 시장성을 높이 평가하는 측면도 있지만 바이오인포매틱스용 서버를 만든 경험과 기술을 바탕으로 기상예측과 같은 다른 분야의 서버기술을 발전시키는 등 의외로 얻는 효과가 크기 때문”이라며 “퓨전테크놀러지 분야의 진출은 시장성뿐 아니라 진출에 따른 부수적인 효과도 종합적으로 검토해야한다”고 지적했다.
퓨전테크놀러지가 가져다주는 신시장은 벤치마킹 대상도 없고 스스로 만들어 나가야하는 시장이다. 그 동안 우리나라 기업들은 기존 시장에 후발자로 참여해 선발업체들을 추격하여 왔기 때문에 이러한 경험이 부족하다. 전문가들은 신시장에서 성공적으로 열매를 따먹기 위해서는 새로운 시장을 창출하고 여러 이해당사자들을 조율해 자기한테 유리한 사업구도를 만들 수 있는 능력을 배양하기 위한 노력을 해야 한다고 지적하고 있다.
박세훈기자 <isurf@sedaily.com>