합성생물학에 관한 규제와 리스크 어세스먼트
합성생물학은 최근 세계적으로 가장 주목받는 연구 분야 중 하나다. 합성생물학에 관한 연구는 특히 미국과 유럽이 이끌고 있는데, 최근 중국이 합성생물학을 국가 전략의 중요 과학 기술로 삼아, 해당 연구에 주력하면서 큰 투자를 하고 있다. 합성생물학에서 활용되는 전문성 및 기술은 폭넓은 연구 영역에 걸치고 있으며, 연구가 매일 발전하고 있으므로, ‘합성생물학’의 정의가 통일되지 않았으며, 非전문가의 입장에서는 합성생물학에 관한 R&D의 전체상을 파악하기 어려운 상황이다. 그러한 상황에서, 최근 합성생물학의 R&D 및 해당 기술의 활용에 관해 큰 우려가 표시되고 있다. 세계 경제 포럼은 2017년 1월에 각종 신흥 기술의 발전이 미치는 국제적인 리스크에 대해, 전 세계의 전문가 750명을 대상으로 실시한 설문조사를 바탕으로 분석한 보고서(The Global Risks Report 2017 12th Edition)를 발표했다. 거기서는 통해 바이오 테크놀로지가 AIㆍ로봇 공학과 함께 다른 신흥 기술에 비해 인류ㆍ사회에 미치는 긍정 및 부정적인 영향의 수준이 모두 눈에 띄게 크다는 사실을 시사한다. 바이오 테크놀로지는..... (더보기)
합성생물학 : 인공세포 연구개발 동향
합성생물학(Synthetic Biology)은 현재까지 알려진 생명정보와 구성요소를 바탕으로 기존 생명체를 모방하여 변형하거나, 기존에 존재하지는 않았지만 생물의 구성요소와 시스템을 인공적으로 설계하여 구축하는 학문을 말한다. 합성생물학은 생체 고분자의 조합을 연구 수단으로 하는 연구개발 영역이다. 합성생물학의 접근방식은 크게 top-down과 bottom-up으로 나뉜다. 전자는 주로 게놈 편집 기술 등에 의해 세포를 재설계하는 것이며, 후자는 주로 세포를 구성하는 생체 분자 및 그것을 개변한 분자를 사용하여 현재의 생명의 규격을 뛰어넘는 인공 생체 고분자 또는 세포의 기능ㆍ성질의 일부를 가진 인공 분자 시스템(인공 세포)을 구축하는 연구 영역이다. 그중 인공 세포는 주로 세포를 구성하는 (천연) 생체 분자를 사용하여 세포의 기능ㆍ성질의 일부를 가진 분자 시스템을 구축하는 연구이다. 이학적인 연구의 의의를 말하자면, 구성적인 접근방식을 통한 세포 시스템의 이해이다. 단순한 모델 생물인 대장균조차 수천만 개 이상의 분자로 구성되어 있음에도 불구하고 불과 20분이면.... (더보기)
양자기술 ; 양자 컴퓨터ㆍ양자 시뮬레이터 / 양자 암호 키 분배ㆍ양자 통신
양자 기술에는 양자 컴퓨터, 양자 시뮬레이터, 양자 통신, 양자 센싱 등 다양한 기술이 포함되며, 이들이 서로 깊은 관계를 맺으면서 적극적인 연구개발이 이루어지고 있다. 미국, 중국, 유럽 각국을 중심으로 양자 기술이 산업 경쟁력을 좌우할 것으로 인식되어, 대규모 정보 연구 개발 투자가 이루어지고 있다. 국가 안전 보장 측면에서도 기대되는 바가 크다. 대기업의 양자 암호 키 분배 및 양자 컴퓨터에 대한 적극적인 투자도 보이고 있어, 2021년 4월에는 우리나라도 국가의 미래 전략기술 확보를 위한 방안으로 양자기술 연구개발(R&D) 투자전략을 확정하고, 도전적인 원천기술 개발을 강화하겠다고 밝혀 양자기술 발전에 기대감을 높이고 있다. 양자 기술은 사회ㆍ경제적 과제를 해결하는 것뿐 아니라 새로운 학술 분야의 탄생에도 공헌하며, 전 세계의 새로운 흐름을 만들어, 미래의 성장ㆍ발전을 주도하는 중요한 기술이라 할 수 있다. 1. 양자 컴퓨터ㆍ양자 시뮬레이터 분야 연구개발 동향 현재의 양자 컴퓨터 붐에 불을 붙인 것은 2014년 캘리포니아 대학교 산타바바라 캠퍼스의 Martinis 그룹에 의한 초전도 5 큐비트 디바이스의 충실도 동작 실증이다. 비슷한 시기에 미국의 IT 기업이 연구개발을 시작한 것이 밝혀졌고, 소프트웨어ㆍ하드웨어 스타트업이 잇따라 설립되었다. 이러한 붐의 특징은 이론ㆍ실증 모두에 있어 공학적인 단계에 들어갔다는 점이다. 다양한 것이 제안되었는데, 대표적인 것으로는 초전도 큐비트와 이온 트랩이 있다. 그밖에 광양자, 반도체 양자 도트, 토폴로지컬...... (더보기)
가속화되는 차세대 이차전지의 개발과 과제
전기자동차의 이용 및 재생에너지의 도입이 진행되는 상황에서, 축전지의 보급이 확산되고 있다. 대형 리튬이온 전지를 사용하는 응용이 확장되고 있다. 리튬이온전지는 다른 축전지에 비해 에너지 밀도가 높기 때문에, 가볍고 작은 크기의 축전지 시스템을 구축할 수 있다. 리튬이온 전지의 에너지 밀도를 더욱 높이기 위해 양극 재료, 음극 재료, 전해액, 모듈, 팩 등에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만 Li+ 이온의 삽입ㆍ이탈 반응이 원활해질 수 있는 재료 및 필요로 하는 출력(전류)을 내보낼 수 있도록 만들기 위해서는 전지의 구성에 대해 몇 가지 제한이 존재한다. 리튬이온전지는 이미 30년 이상에 걸쳐 연구되어 왔으며, 현존하는 리튬이온 전지의 성능이 이론적으로 달성할 수 있는 성능에 가까워지고 있다. 하지만 전기자동차용 축전지나 재생에너지용 축전지와 관련해서는 리튬이온 전지가 도달할 수 없는 에너지 밀도가 요구된다. 이처럼 매우 높은 에너지 밀도를 달성하려면 새로운 축전지가 필요하다. 그림1에는 앞으로 개발될 것으로 기대되는 혁신적인 전지 및 리튬이온 전지의 에너지 밀도를 정리했다. 리튬 공기 전지, 리튬 유황 전지, 전고체 전지, 다가이온 전지, 나트륨이온 전지 등 새로운 축전지계가 제안되고 있으며, 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 축전지를 개발하는 데에는 많은 시간이 걸리지만, 계산기 과학 및 새로운 분석 방법의 등장으로 전보다는 축전지를 개발하는 속도가 빨라지고 있다. ..... (더보기)
