미 항공우주국(NASA)의 ‘로보넛2(R2)’, 리싱크 로보틱스의 ‘백스터(Baxter)’, 보스턴 다이내믹스의 ‘아틀라스’. 역대 가장 정밀한 로봇으로 꼽히는 이들에게는 한 가지 공통점이 있다. 세 로봇 모두 ROS라는 오픈소스 운영체제를 사용한다는 점이다. 전문가들은 올해 ROS가 안드로이드 로봇의 운영체제로서 빠르게 확산될 것으로 내다본다. 이게 뭐 그리 중요하냐고? ROS는 누구나 자유롭게 소프트웨어를 사용하고, 업그레이드할 수 있도록 하는 ‘오픈소스 운동’의 이상적 모델이기 때문이다. 무료인데다 강력한 성능을 지녔고, 다른 플랫폼과의 충돌 없이 잘 융합한다. 로봇 업계 외에도 보잉이나 포드를 포함, 많은 연구실에서 ROS를 활용하고 있는 이유가 여기에 있다. 오픈소스 로보틱스 재단의 브라이언 저키 CEO에 의하면 지난해 ROS의 다운로드 회수는 2013년의 두 배인 350만회에 달했다.
“올 여름 ROS 2.0 버전이 나오면 작년을 뛰어넘는 다운로드 열풍이 불거예요. 새 버전에서는 여러 로봇의 조직적 운용성과 스마트 센서 지원, 보행성능 개선이 이뤄질 예정입니다. 장기적으로 ROS에 의해 전 세계 로봇이 하나로 연동될 수도 있는 겁니다.”
No. 02 에볼라 치료제 임상시험 돌입
2013년 12월. 기니의 두 살배기 남아가 고열과 구토를 일으켰다. 그리고 며칠 만에 숨졌다. 아이의 누이와 모친, 할머니도 곧 동일한 증상을 보이더니 결국 사망했다. 이것이 바로 역사상 가장 심각한 에볼라 바이러스 대유행의 시작이었다.
2014년 12월 31일 기준 총 2만206명이 에볼라에 감염됐고, 이중 7,905명이 생을 마감했다. 이와 관련 전문가들은 올해 중 더 이상의 에볼라 확산을 막을 전기가 마련될 것이라고 말한다. 이번 사태의 파장이 워낙 큰 만큼 역대 가장 빠른 속도로 백신과 치료제의 개발이 이뤄지고 있다는 이유에서다. 보통 때라면 수년은 걸렸을 안전성 검증과 임상시험이 세계보건기구(WHO)의 전폭적 지원 하에 수개월 수준으로 단축되고 있는 것. 실제로 1월 현재 ‘브린시도포비르(brincidofovir)’, ‘파비피라비르(favipiravir)’ 등 2개의 에볼라 치료제 후보약물이 각각 서아프리카 라이베리아와 기니의 에볼라 치료센터에서 임상시험에 돌입했다. WHO의 마리 폴 키니 사무차장에 의하면 이르면 1월 중 보급이 이뤄질 수도 있을 전망이다.
또한 거대 제약사 글락소 스미스클라인과 뉴링크제네틱스가 각각 ‘ChAd3’, ‘VSV-EBOV’라는 에볼라 백신의 임상시험을 진행 중인 상태다. ChAd3는 침팬지 감기 바이러스, VSV-EBOV는 가축의 수포성 구내염 바이러스(VSV)를 매개체로 에볼라 바이러스의 유전물질을 체내에 전달하는데 1월 내 2만개의 백신을 보급한다는 게 WHO의 계획이다. 물론 현재로선 이 치료제와 백신들이 동물실험에서처럼 인간에게도 우수한 효능을 발휘한다는 보장은 없다. 하지만 없는 것보다 희망적이라는 것만은 확실하다.
한 줄 요약: 에볼라 바이러스가 대유행하면서 치료제와 백신 개발이 전례 없이 빠른 속도로 이뤄지고 있다.
No. 03 대서양 횡단 초고속 해저 케이블 구축
올 봄 유럽원자핵공동연구소(CERN)의 거대 강입자 가속기(LHC)가 재가동되면 연간 40페타바이트에 달하는 데이터들을 만들어낼 것이다. 이런 막대한 데이터의 처리·분석은 과학자들에게 행복하지만 큰 고민거리다. LHC가 위치한 스위스에서 바다 건너편에 살고 있는 과학자들에게는 더욱 그렇다. 이만한 수준의 대용량 데이터의 경우 지상의 초고속 인터넷망과 달리 수중 인터넷 케이블에선 병목 현상이 일어나는 탓이다. 하지만 미 에너지부(DOE)의 초고속망 ‘ES넷(ESnet)’의 대서양 횡단 연장 케이블이 올해 초 완공된다.
ES넷의 책임자인 그레그 벨 박사는 이 덕분에 미국과 유럽간 340Gbps급 통신이 가능해져 원활한 국제협력을 도와줄 것이라고 강조한다.
“저희의 최대 난제는 물리학이 아닌 기후학과 지리학입니다. 지리가 물리학 연구에 지장을 주지 않도록 하는 게 저희 임무죠.”
No. 04 왜소행성 미스터리 탐사
인류는 올 한 해 동안 2개의 새로운 행성, 정확히 말해 2개의 왜소행성을 탐사한다. 명왕성과 세레스(Ceres)가 그 주인공. 과학자들은 이들 왜소행성이 태양계의 탄생과 발전을 정확히 이해하는데 결정적 열쇠가 될 수 있다고 본다. 먼저 2007년 발사된 미 항공우주국(NASA)의 ‘던(Dawn)’ 탐사선이 올 3월 세레스의 궤도에 진입한다. 직경 950㎞의 세레스는 중량이 소행성대의 모든 소행성을 합친 것의 3분의 1이나 된다. 특히 연구자들은 세레스가 태양계가 형성되던 격동의 시기인 46억년 전 탄생한 데 주목한다. 지금까지의 연구로는 표면이 얼어있으며 점토 광물과 얇은 층의 대기, 지하 바다를 지니고 있는 것으로 알려져 있다.
이어 7월에는 2006년 발사된 NASA의 ‘뉴호라이즌’호가 명왕성에 도착, 근접 촬영을 실시한다. 한때 태양계의 행성 식구였던 명왕성은 직경이 약 2,300㎞로 해왕성 너머의 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)에서 이제껏 발견된 천체 중 가장 크다. 지난 수년간의 연구를 통해 명왕성에 대한 몇 가지 사실이 규명됐는데 태양계의 행성들과 다른 삐딱한 궤도로 태양을 공전, 극단적 날씨 변화가 나타난다는 게 그중 하나다. 여름에는 표면의 얼음이 증발하고, 겨울에는 다시 꽝꽝 얼어붙는다. 또 5개의 위성 가운데 하나는 크기가 명왕성의 절반이 넘는다.
이와 관련 뉴호라이즌호의 운용과학자인 앨런 스턴 박사는 카이퍼 벨트 자체가 미지의 영역이므로 무엇을 발견하게 될지는 정확히 예단키 어렵다고 말한다. 다만 그것이 무엇이든 수십 년간 이룩한 성과들을 훌쩍 뛰어넘는 발견이 될 것이라고 강조한다.
한 줄 요약: 올해 3월과 7월 세레스와 명왕성에 탐사선이 도착, 엄청난 과학적 발견을 해낼 것이다.
No. 05 일반 상대성 이론 검증
1915년 11월 아인슈타인은 매주 목요일 베를린의 프로이센 아카데미에서 시공간에 관한 여러 방정식들을 공개했다. 이때 발표된 일반 상대성 이론과 블랙홀, 중력을 설명하는 그의 이론은 여전히 현대 물리학의 토대가 되고 있다. 하지만 100년이 흐른 지금까지 이 이론들은 글자 그대로 ‘이론’에 머물러 있다.
이론을 구성하는 주요 요인들의 진실 여부가 검증되지 않은 탓이다. 예컨대 일반 상대성 이론에 의하면 폭발, 충돌 같은 급격한 질량의 변화는 중력파를 만들어낸다. 그런데 지금껏 중력파는 단 한 번도 측정된 바 없다. 측정에만 성공하면 일반 상대성 이론의 완결성을 배가함은 물론 초기 우주의 이해와 빅뱅 이론 규명에도 엄청난 진전이 가능하다. 이와 관련 올 7월 유럽우주국(ESA)이 ‘리사 패스파인더(LISA Pathfinder)’호를 발사, 우주공간에서 저주파 중력파 관측을 위한 신기술을 테스트한다. 또 지상에서 중력파를 관측하기 위한 프로젝트인 미국의 ‘레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)’와 유럽의 ‘버고(Virgo)’도 올해 2세대로 업그레이드돼 대폭적인 관측 감도 향상이 예고돼 있다.
이들 프로젝트를 통해 과학자들은 행성 폭발 시 발생하는 중력의 교란(중력파)을 탐지하고자 한다. 이외에 또 다른 연구팀이 ‘PSR J0337+1715’라는 삼중성계 펄서의 움직임을 관측, 아인슈타인의 주장대로 중력이 물질의 성질을 가리지 않고 동일하게 작용하는지 여부를 검증할 예정이다.
한편 일부 과학자들은 일반 상대성 이론의 다른 측면들이 완전히 잘못됐다고 의심하기도 한다. 실제로 지난 수년간 우주론자들은 장대하고 설명할 수 없는 은하계들의 움직임을 관찰해왔다. 이는 기본적으로 암흑물질과 암흑에너지의 존재를 뒷받침할 증거를 찾기 위한 것이었지만 올해 열리는 다수의 콘퍼런스에서 물리학자들은 중력이 아인슈타인의 생각대로 작용하고 있지 않을 가능성을 타진할 것이다. 이런 노력은 하나의 아이러니 때문이다.
그 아이러니는 바로 일반 상대성 이론이 양자역학과 배치된다는 사실이다. 물론 그동안 이 모순을 풀기 위한 수많은 시도들이 있었다. 그러나 결론 없는 끈 이론 논문들만 잔뜩 양산해냈다. 결론적으로 올해 물리학자들의 가장 큰 소망은 이 같은 실험들을 통해 아인슈타인의 이론에서 잘못된 부분이 무엇인지는 찾아내는 것이다. 그렇게 누군가에 의해 오류가 수정된다면 우주와 자연의 모든 원리를 설명할 수 있는 이른바 ‘만물의 이론(theory of everything)’에 한 발 더 다가설 수 있을 것이다.
한 줄 요약: 과학자들이 일반 상대성 이론을 포함한 아인슈타인의 이론에 허점이 없는지 적극 검증할 계획이다.
No. 06 풍선처럼 부풀리는 모듈형 우주 거주지 발사
지난해 NASA는 자신을 대신해 국제우주정거장(ISS)으로의 인력과 물자 수송을 담당할 민간기업을 선정했다. 민간 우주항공 기업의 시대가 본격 개화한 것이다. 올해는 NASA가 민간기업의 상업용 우주 거주지로 관심을 돌린다. 비글로우 에어로스페이스의 ISS 도킹용 팽창식 우주 거주모듈 ‘빔(BEAm)’을 늦여름 또는 초가을에 발사할 예정인 것. 빔은 ISS의 ‘트랜퀼리티 모듈’에 도킹한 뒤 4m 길이로 팽창한다. 그리고 2년간 구조 통합도와 누설률, 방사선량, 온도 변화 등 극한 우주환경에서의 내구성을 테스트한다. 비글로우는 향후 이 데이터를 활용, 내용적 690㎥의 12인승 팽창식 우주정거장 ‘스페이스 콤플렉스 알파(SCA)’를 개발할 계획이다.
이를 위해 NASA는 이미 상업용 우주정거장 운용을 위한 기술표준 개발에 돌입한 상태다. 이런 추세를 반영하듯 NASA의 상업용 우주비행 부문 책임자인 필립 매컬리스터 박사는 앞으로 민간기업들이 지구저궤도에서의 유인 탐사를 주도하게 될 것이라고 밝혔다.
No. 07 미국 서부의 물 부족 심화
미국 캘리포니아는 지난 3년간 심각한 가뭄에 시달렸다. 저수지의 수위는 1년 내내 낮은 상태를 유지하고 있고, 건조해진 숲을 화마가 휩쓸고 지나간다. 일부 마을은 이미 물이 바닥을 드러내 샌트럴 밸리의 경우 지하수를 대량으로 끌어와 농업용수로 사용했다. 하지만 지하수는 미봉책에 불과하며, 부작용도 크다. 샐트럴 밸리만 해도 일부 지역의 지반이 30m나 침하됐다. 이에 작년 9월 캘리포니아 주지사는 3건의 지하수 개발 규제 강화 법안에 서명하기도 했다. 캘리포니아대학 어바인 캠퍼스의 수리학자 제이 파미글리에티 박사는 현 상황을 이렇게 표현했다.
“우리는 통장에 돈이 얼마나 남았는지 모릅니다. 아는 것은 잔고가 계속 줄어들고 있다는 사실 뿐이죠.”
이 난관을 타개하고자 많은 연구자들이 노력한 끝에 올해는 지표 및 지표 근처의 수자원 양을 더 정확히 파악할 수 있게 될 전망이다. 예컨대 스크립스 해양연구소 연구팀은 지각의 미세한 융기가 서부 지역의 지하수 소실을 초래한다는 걸 알아냈고, 콜로다도대학 볼더캠퍼스 연구팀은 GPS 기기로 토양 속 수분 함량과 눈의 깊이를 측정하는 방법을 개발했다.
물론 지하수 잔량을 정확히 안다고 물 부족이 해결되지는 않는다. 하지만 이 데이터는 미국 서부지역 주민들과 미국인, 그리고 전 세계인들에게 물 부족의 심각성을 알리고 조속한 대책을 찾아내는도록 하는데 기여할 것이다.
한 줄 요약: 신기술들에 의해 지하수 자원을 규모를 한층 정확히 파악하게 될 것이다.
No. 08 미국 제1호 해상 풍력발전소
올해 매사추세츠주 케이프 코드에 고압선 설치가 시작되면 미국 재생에너지 업계의 새 시대가 열린다. 이 고압선은 미국 최초의 해상 풍력단지인 ‘케이프 윈드’에서 생산된 전력을 나르게 된다. 대형 풍력터빈 130기로 이뤄진 케이프 윈드는 올 하반기 가동에 돌입, 뉴잉글랜드 지역의 주민 25만명이 사용할 전력의 75%를 책임질 예정이다. 덕분에 주민들은 향후 25년간 총 72억 달러의 전기료 절감 혜택을 볼 수 있다.
현재 미국 풍력 발전량은 최대 61GW에 달하지만 대부분 해안에서 멀리 떨어진 내륙에 위치했었다. 하지만 미국은 케이프 윈드를 시작으로 오는 2020년까지 텍사스주와 메인주에 걸쳐 3GW의 해상 풍력단지를 추가 건설할 예정이다. 3GW면 200만 가구 이상이 사용할 수 있는 전력량이다. 현재 미국은 영국, 덴마크 등 해상 풍력 선진국에 비해 10년은 뒤져 있지만 이 같은 노력을 통해 상황을 반전시킬 수 있을지 주목된다. 한편 우리나라 또한 오는 2020년까지 세계 3대 해상 풍력 강국으로 도약하기 위한 ‘해상풍력산업 추진 로드맵’을 수립한 바 있다.
No. 09 가상현실의 대중화
1990년대 최초의 가상현실(VR) 붐이 일었을 때 공학자이자 영화제작자인 제프리 트래비스는 VR 속에서 제트팩을 메고 탐험하게 될 꿈에 부풀었다. 하지만 AR을 체험해보고는 실망을 금치 못했다.
“형편없는 그래픽 때문에 뭘 보고 있는지도 분간이 안 됐습니다.”
올해 그는 직접 자신의 꿈을 실현시킬 제품을 세상에 내놓을 예정이다. ‘로켓 에이스(Rocket Ace)’로 명명된 VR 제트팩이 그것이다. 사용자는 오큘러스의 VR 헤드셋 ‘리프트’를 착용한 채 이 제트팩을 타고 슈퍼맨처럼 마음대로 날아다닐 수 있다. 이뿐만이 아니다. 지난해 오큘러스를 인수한 페이스북은 고해상도 소형 디스플레이의 등장과 동작인식 센서 및 프로세서의 발전을 등에 업고 VR의 대중화에 두 팔을 걷어 붙였다.
삼성전자는 이런 오큘러스와 손잡고 갤럭시 노트4와 연동되는 ‘기어VR’을 개발 중이며, 소니는 플레이스테이션4용 VR 헤드셋 ‘모피어스’의 시제품을 선보였다. 또 구글이 3D 태블릿 ‘탱고’를 VR 플랫폼으로 활용하는 개발자 키트를 판매 중이다.
이에 뒤질세라 MS 역시 동작인식 컨트롤러인 키넥트와 프로젝터를 접목, 방 전체에 VR을 구현하는 ‘룸얼라이브’를 공개했다. 이처럼 거대 IT 기업들의 VR 시장 진입은 분명 소비자들에게 이익이 된다. 오늘의 개발자 키트가 이른 시일 내에 상용화될 수 있음은 물론 기존 공급망을 통해 저렴하게 공급받을 수 있기 때문이다.
한 줄 요약: 소형 가상현실(VR) 기기들의 상용화와 소비자 보급이 곧 이뤄질 전망이다.
No. 10 FAD 바이오시밀러 빗장 열어
대부분의 약품은 화학자에 의해 설계되지만 암이나 관절염, 다발성 경화증 등의 질병을 치료할 유망 신약들 중에는 살아 있는 생물 세포나 조직으로 만든 이른바 바이오의약품 (생물학적 치료제)이 적지 않다. 그런데 바이오의약품은 가격이 비싼 경우가 많다. 일례로 유방암 치료제 ‘헤르셉틴’을 완치 시까지 처방 받으려면 5만 달러가 든다.
그래서 많은 제약사와 생명공학 기업들이 바이오의약품의 복제약인 ‘바이오시밀러’의 개발에 주력하고 있다. 다만 유럽과 달리 미 식품의약국(FDA)은 자국의 제약산업을 보호하고자 바이오시밀러가 유전자 치료제와 달리 원본을 완벽히 복제할 수 없어 안전성을 신뢰하기 어렵다는 이유를 들면서 승인을 꺼려왔다. 하지만 지난해 결국 바이오시밀러의 승인을 위한 가이드라인을 제시했고, 두 기업이 승인 신청을 냈다. 업계 전문가와 시장분석기관들은 두 기업 모두 올해 중 승인을 획득할 확률이 높다고 본다. 이렇게 세계 최대 바이오의약품 시장인 미국의 빗장이 풀리면 바이오시밀러 시장의 급성장은 시간문제다.
[1월] 에너지
친환경 핵융합에너지 개발 프로젝트인 ‘국제열핵융합실험로(ITER)’의 부품들이 프랑스 남부 카다라쉬의 건설 현장에 도착한다. 수십억 달러가 투자되는 ITER에는 미국, EU, 한국 등 7개국이 공동 참여 중이다.
[2월] 로봇공학
표정과 목소리로 인간의 감정을 읽고 대응하는 최초의 상업용 로봇 ‘페퍼(Pepper)’가 일본에서 출시된다. 음성대화가 가능하고 자가학습 능력까지 갖춘 페퍼의 가격은 대당 19만8,000엔(약 200만원)이다.
[3월] 천문학
아이슬란드, 유럽, 북아프리카, 북아시아에서 부분 일식이 관찰된다. 특히 북대서양과 페로 제도, 노르웨이에서는 개기일식과 월식을 모두 볼 수 있다.
[5월] 사물인터넷
인텔이 영국 더블린에 센서 네트워크를 구축한다. 누구나 앱을 통해 대기 질, 소음 등 센서들이 수집한 데이터를 실시간 전달받을 수 있다. 더블린의 궁극적 목표는 사물인터넷(IoT) 도시로의 진화다.
[6월] 로봇공학
미 방위고등연구계획국(DARPA)의 ‘로보틱스 챌린지’ 결승전이 열린다. 이날 로봇 구조대원들은 모의 재해현장을 헤치며 다양한 임무를 수행해야 한다. 200만 달러의 우승 상금이 걸려 있다.
[7월] 우주탐사
7월 14일 NASA의 뉴호라이즌호가 9년의 여정 끝에 명왕성에 도착한다. 이 탐사선은 명왕성의 표면을 60m급 해상도로 정밀 촬영하게 된다.
[9월] 항공
9월 말까지 미 연방항공청(FAA)이 미국 영공에서 상업용 무인기의 운용을 허가한다. 세부 규정은 미국 내 6개 주(州)의 드론 시험장에서 도출될 데이터를 참고해 정해질 것이다.
[11월] 도량형학
올해 7월 1일은 다른 날보다 1초가 많다. 세계협정시와 천문시(태양시)의 오차 조정을 위한 ‘윤초(閏秒)’다. 이와 관련 11월 국제전기통신연합(ITU)에서 윤초 폐지를 정식 안건으로 논의한다.
[12월] 기후
기후변화에 관한 UN의 신기후체제 협상 시한이 12월 마감된다. UN은 이 협상을 통해 온실가스 배출을 줄여 지구 평균온도 상승을 2℃ 이내로 유지하고자 한다.
ROS Robot Operating System.
페타바이트 (peta byte, PB) 디지털 신호의 처리 속도 및 용량 단위. 1PB는 1,024테라바이트(TB)로 40PB는 4만960TB와 같다.
LIGO Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.
펄서 (Pulsar) 펄스(pulse) 형태의 짧고 규칙적인 전파 신호를 보내는 천체. 빠르게 회전하며 강력한 자기장을 갖고 있는 중성자별의 일종이다.
끈 이론 (string theory) 만물의 최소 단위가 점 입자가 아니라 ‘진동하는 끈’이라는 물리이론
사물인터넷 (Internet of Things) 우리 주변의 사물에 센서와 통신기능을 부여해 마치 살아 있는 유기체처럼 정보를 수집하고 공유하면서 상호작용토록 하는 지능형 네트워킹 기술. ‘사물지능통신(M2M)’이라고도 한다.
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