Techno Leaders Digest

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2007. 6. 12.

Vol. 157

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Contents

01 미국 에너지정보국「국제 에너지 전망 2007」발간

03 중국 바이오산업 발전의 4대 특징 및 2007년도 주요 정책 04 일본, 「이노베이션 25」최종보고서

발표

세계는 지금

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05 1형 당뇨병 완치 머지않았다 06 이동로봇의 주행능력 향상시키는

알고리즘 개발

테크노 트렌드

미국 에너지정보국「국제 에너지 전망 2007」발간

- 세계 에너지 소비량 2004~2030년 사이 57% 증가 예상

- 비 OECD 회원국 에너지 소비 증가율 95%, OECD 회원국 24%

08 화석연료 과소비 시대의 종언과 우리의 대책

HOT BOX

미국 에너지부 산하 에너지정보국(EIA : Energy Information Admin- istration)은 최근 2004년부터 2030년까지의 국제 에너지 시장 변화를 예측한

「국제 에너지 전망 2007(International Energy Outlook 2007; IEO 2007)」

을 발간하였다. 「IEO 2007」은 기준시나리오(Reference case projection)를 바탕으로 세계 에너지 소비량이 2004년부터 2030년까지 57% 증가할 것으 로 전망했다. 비 OECD 회원국들의 에너지 수요는 같은 기간 내에 95% 증가 하고, 이에 비해 OECD 회원국들의 에너지 수요는 24% 증가할 것으로 예측 하고 있다. 「IEO 2007」은 비교 지역을 OECD 회원국과 비회원국으로 구분 하였으며, OECD 회원국은 크게 북미(미국, 캐나다, 멕시코), OECD 유럽, OECD 아시아(일본, 한국, 호주/뉴질랜드)로, OECD 비회원국은 비 OECD 유럽 및 유라시아(러시아 등), 비 OECD 아시아(중국, 인도 등), 비 OECD 아프리카, 중동, 중앙/남아메리카(브라질 등)로 구성된다.

「IEO 2007」에 따르면 비 OECD 회원국의 2004~2030년 기간 동안의 에너지 소비 증가율은 95%에 이른다. 비 OECD 회원국들의 에너지 소비 증 가율이 강세를 보이는 것은 이들 국가들에서 강한 경제성장률이 예측되는 데서 비롯한다. 전체 비 OECD 회원국의 경제성장률은 연평균 5.3%이며, OECD 회원국의 연평균 경제성장률은 2.5%로 나타났다.

그림 1. 세계 에너지 소비량 지역별 변화 추이(2004~2030년)

그림 2. 지역별 최종수요부문 에너지 소비 연평균 증가율(2004~2030년)

<출처 : 2004 - Energy Information Administration(EIA), International Energy Annual 2004(May-July 2006), www.eia.doe.gov/iea, 예측 - EIA, System for the Analysis of Global Energy Markets(2007)>

비 OECD 회원국, 에너지 소비 증가 주도

(2)

최종소비부문(End-use sector)의 에너지 소비는 지역별 경 제성장 수준 및 속도에 따라 다르게 나타났다. 대체적으로 에너 지 시장이 잘 형성되어있는 OECD 지역에서의 각 부문별 에너 지 수요는 비 OECD 지역에 비해 적은 증가율을 보였다(그림 2). 산업부문의 경우 에너지집약산업은 상대적으로 비용이 적 게 들고 환경규제가 적은 비 OECD 국가들에서 더욱 빠른 증가 율을 보였다. OECD 지역 산업부문의 에너지 소비는 2004년 부터 2030년까지 연평균 0.6% 증가할 것으로, 비 OECD 지역 은 연평균 2.5%씩 증가할 것으로 예측되었다. OECD 지역은 적은 인구증가율 또는 인구 감소로 인해 가정에서의 에너지 소 비 증가율은 0.6%, 상업부문에서는 1.1%의 증가율이 있을 것 으로 나타났다. 이에 비해 같은 기간 비 OECD 지역의 에너지 소비증가율은 가정이 2.4%, 상업부문이 3.7%로 예측됐다. 수 송부문에서는 경제성장과 수송이 역사적으로 밀접한 관련을 보 여온 만큼 큰 폭의 경제성장이 예측되는 비 OECD 지역의 에너 지 소비 증가율은 2.9%, OECD 지역은 0.9%로 전망되었다.

「IEO 2007」의 예측 결과에 따르면 2004~2030년의 기간 동안 모든 에너지원에서의 에너지 공급이 증가세를 보일 것으 로 보인다. 이중 석유, 석탄, 천연 가스 등을 포함하는 화석연료 가 세계 에너지 공급에서 차지하는 비율이 지속적으로 높게 유 지될 것으로 나타났다. 석유, 바이오디젤, 에탄올 등을 포함하 는 액체연료의 공급량은 예측 기간 동안의 세계 에너지 소비량 에서 차지하는 비중이 가장 크다. 그러나 2030년까지 현재의 유가가 유지된다는 가정 하에 그 비중은 2004년도의 38%에서 2030년도에는 34%로 하락할 것으로 예측되었다. 또한, 대체 연료 사용 증가에 따라 그 비중이 줄어들 것으로 관측되었다.

최근 대기중 이산화탄소 농도가 연평균 0.5%씩 증가해왔 다. 세계 이산화탄소 배출량은 2004년도부터 2030년 사이 화석연료의 주도적 에너지 공급 지속될 듯

세계 이산화탄소 배출량 2004~2030년 사이 59% 증가 그림 3. 연료 종류별 세계 에너지 소비량

<출처 : 과거 - Energy Information Administration(EIA), International Energy Annual 2004(May-July 2006), www.eia.doe.gov/iea,

예측 - EIA, System for the Analysis of Global Energy Markets(2007).>

석유 및 기타 액체 연료

- 세계 액체연료 1일 생산량 2004년 8천3백만 배럴에서 2030년 1억1천만 배럴로 증가

- 수송부문 증가량이 가장 크며 전체 액체연료 소비량 증가분의 68% 차지 - 수송 및 산업 이외의 부문에서는 액체연료를 다른 연료로 대체함에 따라

소비율 감소

- 액체연료의 세계 에너지 시장점유율은 전반적으로 하락 예상

천연가스

- 2004년부터 2030까지 연평균 1.9% 증가

- 2015년 이후 세계 유가상승으로 천연가스 수요 및 가격 상승

- 산업부문이 천연가스 최대 수요자로 2030년경 세계 천연가스 소비의 43% 차지

석탄

- 세계적으로 가장 빠른 성장세를 보임 - 세계 석탄 소비율은 연평균 2.2%씩 증가

- 세계 에너지 소비량 중 석탄이 차지하는 비율 2004~2030년에 2% 증가 - 전력부문이 세계 석탄 소비량의 3분의 2 차지

- 세계 산업부문 석탄 소비 증가량의 78%가 중국 산업부문에 의함

전력

- 2004~2030년 기간 동안 세계 전력발전량 85% 증가 - OECD 회원국 전력발전 연평균 1.3% 증가 - 비 OECD 회원국 전력발전 연평균 3.5% 증가 - 석탄과 천연가스가 전력발전의 주요 연료로서 지속됨

원자력

- 세계 원자력 발전량 2004년도 368GW 에서 2030년 481GW로 증가 - 비 OECD 회원국 원자력 발전량 2004~2030년까지 4.0% 증가

- 비 OECD 아시아의 원자력 발전 연평균 증가율이 6.3%로 전체 비 OECD 회원국들의 총 증가량의 68%를 차지

재생에너지

- 2004~2030년 기간 동안 재생에너지 소비율 연평균 1.9% 증가

- 세계 에너지 소비량 중 재생에너지가 차지하는 비율은 2004년 7%에서 2030년 8%로 1% 증가

- 비 OECD 아시아와 중앙 및 남아메리카에서의 중/대규모 수력발전에 따 른 재생에너지 소비율 증가

- 대부분의 OECD 지역의 재생에너지 소비 증가는 풍력, 태양열, 지열, 도시 쓰레기 폐기물(MSW : Municipal Solid Waste), 바이오매스 등에서 이루어질 것으로 예측됨

(3)

59% 증가할 것으로 예측되었다. 2004~2030년 기간 동안 비 OECD 회원국들의 이산화탄소 방출량의 연평균 증가율은 2.6%로 OECD 회원국들의 0.8%에 비해 3배가 높게 나타났 다. 따라서 2030년도의 비 OECD 회원국들의 이산화탄소 방 출량은 OECD 회원국들의 방출량의 57%만큼 초과할 것으로 예측된다.

http://www.eia.doe.gov TLD0157A001493

- 2006년 중국 의약산업 총액은 5,536억 위안(약 664,320억원)으로 17.9% 성장했다. 이 중 바이오 제품 제조업은 418억 위안(약 50,160 억원)으로 21.7%의 성장률을 보였으며 의료설비 및 기계제조업 분야는 448억 위안(약 53,760억원)으로 27.42% 성장하였다. 이는 국가적인 바이오농업 지원정책과 유전자변형 면화, 바이오농약, 바이오매스 등 바이오기술 응용으로 나타난 성장세이다. 면화의 경우 중국에서 바이 오기술을 적용한 면화재배지가 전국 면화 면적의 75%를 차지하고 있 다. 또한 바이오에너지 이용 확대와 바이오산업의 다양화가 급속한 성 장을 이룬 주요 요인으로 작용하였다.

중국 바이오산업 발전의 4대 특징

2007년 바이오산업 발전 촉진을 위한 주요 정책 그림 4. 지역별 세계 이산화탄소 배출량

(2004~2030년)

<출처 : 2003 and 2004 - Energy Information Administration(EIA), International Energy Annual 2004(May-July 2006), www.eia.doe.gov/iea,

예측 - EIA, System for the Analysis of Global Energy Markets(2007).>

산업 규모의 빠른 성장세

- 기업 중심의 산학연 혁신체계 구축을 통해 지적재산권을 보유한 중요 질병 예방·치료 R&D 기술을 확보하고, 하이테크 산업화 시범사업을 주도하였다. 치료성 항체는 현재 임상 치료에서 종양치료, 자신(自身)

면역성질병, 감염성질병, 이식배척반응 등에 성공적으로 응용되고 있다.

또한 바이오매스를 이용한 바이오 디젤유 공업화 장치(설계능력 2만톤 /년) 도 건설되었다.

산업화 및 기술혁신능력 향상

- 중국은 베이징(北京), 상하이(上海), 스좌좡(石家莊), 장춘(長春), 광저우 (廣州), 선전( ), 장샤(長沙) 등의 지역에 바이오기업을 입지시키고 산업 클러스터를 구축하였다. ‘베이징 중관춘(中關村) 생명과학원’에는 이미 40개의 연구소와 기업이 입지하였고, ‘베이징 이장(亦庄) 의약원’

에는 80개의 의약관련 기업이 모여있다. ‘상해 장장(張江) 하이테크 단지’에는 국내외 유명 바이오의약 기업이 있으며, 선전에는 의료 설비 와 중의약, 진단시약 분야의 5대 산업 클러스터를 형성 중이다. 또한,

‘광저우과학성’은 115개의 바이오기업과 국가 바이오 연구기관이 입지해 자연스럽게 산학연 협력을 하도록 조성되어 있다.

바이오산업 클러스터 형성 추진

- 2006년 바이오 제품 수출은 물동량 기준으로 67.78억 위안(약 8,133 억원)으로 30.61% 증가하고, 의료설비 및 기계제조업 분야는 154.61억 위안(약 18,553억원)으로 43.16% 만큼 증가하였다. 상해 바이오의약 연구개발 기업은 29개에서 42개로 늘었으며, 산업규모 또한 급격하게 커졌다. 또한, 중국은 독일과 협력하여‘구이저우(貴州) 바이오 디젤유 중·독 협력 프로젝트’를 추진하였고, ‘청두(成都) 바이오 제품 연구소’

와 미국 보건 관련 비영리 단체인 PATH(http://www.path.org) 간 협 력을 통해 2025년 중국 지적재산권을 가진 유행성 B형 뇌염 치료 백 신으로 국제시장에 진출하게 되었다.

국제협력으로 발전 가속화

중국 바이오산업 발전의

4대 특징 및 2007년도 주요 정책

낮은 효율성, 제품생산 비용 상승, 약품 가격 하락 등 바이오의약 산업기반 취약

바이오 재료와 바이오에너지 공급의 어려움

체계화되지 않은 바이오 제품 관리, 정부 조달, 금융투자 및 과세정책 기술성과에 따른 산업화 확대가 원활하지 못하고 기업의 규모가 작아 자주혁신능력의 확산이 어려움

바이오기술 제품의 시장경쟁력이 약하고 시장의 확대는 정부 주도로 이루어짐

장려체제 및 정책 미비로 인재확보가 어려움 중국 바이오산업 발전에서의 문제점

- 비식량 농작물을 바이오에너지로 이용할 경우 보조금을 지급해 경쟁력 을 확보하도록 하며 바이오산업 통계분석을 도입하여 시장질서를 다짐 바이오산업 발전을 위한 환경 조성, 투자 경로의 다변화와 바이 오기업에 대한 세금우대정책 실시

(4)

일본은 올해 초 중간보고서를 발표한 바 있는「이노베이션 25」의 최종보고서를 지난 5월 25일 발표하였다. 최종보고서 를 통해 제안한 정책과제에는 이노베이션 창출 촉진을 위한 사 회환경정비, 환경 및 에너지 등의 분야에 대한 성장과 세계 공 헌, 차세대를 위한 투자 강화 및 대학 개혁 등과 관련된 5대 단 기목표와 146개 단기 과제, 그리고 생애 건강한 사회, 안전·

안심 사회 등 일본의 미래모습 실현을 위한 28개 중장기 과제 가 포함되었다. 일본은 사회시스템 개혁과 기술혁신전략 로드 맵을 함께 추진하여 정책의 효율성을 극대화하고, 추진체제로 정부 내에 내각총리를 본부장으로 하는「이노베이션추진본부」

를 설치하여 제시된 정책과제를 종합적으로 추진할 예정이다.

정책로드맵의 주요내용

이노베이션 창출·촉진을 위한 사회환경 정비(사회제도, 인재 등) 단기 145항목, 중장기 28항목, 합계 174항목으로 개혁 추진

1. 이노베이션 창출·촉진을 위한 사회환경정비 - 서비스 이노베이션을 촉진하는 규제개혁을 포함한

환경 정비

- 혁신을 유발하는 새로운 제도 구축

- 생활자 관점의 서비스 분야 생산성 향상을 위한 대응책 강화, 등

2. 차세대를 위한 투자의 충실 및 강화

- 신진 연구자의 의욕적·도전적 연구를 위한 연구자금 개혁

- 해외 우수 인재 유입 등 세계의 두뇌가 모이는 거점 확보

- 다양성을 수용하고 능력있는 인재육성 및 확보, 등 3. 대학 개혁

- 대학의 연구 및 교육 부문 경쟁력 강화

- 해외 대학·대학원과의 교류 등 세계에 열린 대학 환경 조성

- 지역대학 등을 활용한 새로운 평생 학습 시스템 구축, 등

4. 환경·에너지 등 일본 과학기술력에 의한 성장과 국제 공헌

- 환경 리더 육성 등 과학기술 외교 강화 - 환경 비즈니스를 확대하기 위한 대책 추진, 등 5. 국민의 의식개혁 촉진

- 표창제도 등 각종 지식 보급·계발활동 검토 및 실시, 등

1. 생애 건강한 사회 형성

- 정보통신기술 발전에 따른 사회제도 개정

- 치료 중심의 의료시스템에서 질병예방과 건강증진 중심 의 보건의료시스템으로 전환

- 생명윤리·안전성 및 의료 기술 촉진 정책 조화, 등 2. 안심·안전 사회 형성

- 고속도로교통시스템(ITS)의 도입 및 보급을 위한 이용 환경 정비

- 고도의 보호기술 도입을 위한 제도적 장치 구축, 등 3. 다양한 인생을 보내는 사회 형성

- 건강수명의 연장에 따른 제도 개정

- 텔레워크(Telework)의 정착을 위한 관련제도 구축 - 자원봉사, 사회공헌 등 사회사업 활성화, 등 4. 세계적 과제 해결에 공헌하는 사회 형성

- 실효성 있는 온난화 대책의 국제적 대응 추진 - 해외 대상 일본 정보 발신 체제 정비, 등 5. 세계에 개방된 사회 형성

- 세계적으로 통용되는 고급 인재 수용

- 국제적 지적재산전략 및 국제 표준화 활동 추진, 등진 5. 공통과제

- 암호기술, 개인인증기술 등의 고도화에 따른 관련제도 구축

- 새로운 기술의 보급촉진을 위한 국민합의 형성, 등

기술혁신전략 로드맵 일체적 추진

단기 과제 중장기 과제

사화환원을 가속시키는 프로젝트의 추진

- 「분야별 추진전략」(종 합과학기술회의 2006년 3월)을 기본으로 한 연 구개발을 선택적, 집중 적으로 실시

분야별 전략적 연구개발 추진

- 높은 목표 설정 및 의 욕적, 도전적 연구 적극 지원

다양한 기초연구 추진

- 연구개발 독립행정법인 의 연구개발 활동 - 민간의 연구개발 활동

이노베이션을 담당하는 연구개발 체제 강화 - 재해정보통신 시스템 - 고도도로교통 시스템 - 주택에서의 의료혜택

시설 등 사회시스템 개혁 전략

http://www.kantei.go.jp TLD0157A001495 http://www.sdpc.gov.cn

TLD0157A001494

일본, 「이노베이션 25」최종보고서 발표

- 바이오농약, 바이오의약, 바이오제조, 바이오에너지 등 현대 바이오산 업영역을 산업발전 핵심으로 하여 점차 중소기업단체를 형성하고 바이 오기업간 및 바이오기업과 다른 기업간의 합병과 협력을 강화 바이오산업 중점 발전분야를 선정해 산업 규모화 추진, 클러스 터로 발전 유도

- 의료위생, 약품생산, 유통, 가격 등의 행정체계 개혁, 국내시장의 국제 화, 시장경쟁력 확보, 외국 독자법인 설립 등 바이오산업 시장 유인 정책을 실시

의료체계의 개혁 및 의약품 가격 조정, 의약합자기업의 독자화 지원

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우리나라의 당뇨병 환자는 전체 인구의 약 5% 정도로 최소 한 250만 명으로 추정되고 있다. 당뇨병은 우리 몸 안에서 혈 당을 조절하는 인슐린이란 호르몬이 부족하거나 혹은 몸의 각 장기에 작용하는 인슐린이 그 기능을 제대로 발휘하지 못함으 로써 당 대사에 장애가 생겨 발생하는 질병이다. 당뇨병은 크 게 1형 당뇨병과 2형 당뇨병으로 구분된다.

1형 당뇨병은 인슐린 의존성 당뇨병으로 주로 30세 이전에 발병하고 보통 저체중으로 몸이 마른 편인 사람이 많고 인슐 린이 절대적으로 부족하여 발생한다. 1형 당뇨병은 자신의 면 역계가 췌장에서 인슐린을 분비하는 베타세포를 외부의 침입 자로 인식하여 파괴하기 때문에 발생한다. 따라서 인슐린이 생성되지 않아 인슐린 주사가 반드시 필요하며 많게는 하루에 다섯 차례까지도 주사를 맞아야 한다. 이와 달리 2형 당뇨병 은 인슐린 비의존성으로 보통 40세 이후에 발생하며, 비만한 경우가 많고 천천히 증상이 나타나므로 증상이 뚜렷하지 않은 경우도 많다. 제1형 당뇨병과는 달리 초기에는 췌장 기능이 정상에 가까운 경우가 많아 인슐린이 정상적으로 분비되기는 하지만 인슐린이 작용하는 근육, 간 지방세포 등의 장기에서 인슐린에 대한 저항성이 생겨 인슐린이 제 기능을 충분히 발 휘하지 못해 생기는 당뇨병이기 때문에 제1형 당뇨병처럼 급 성 케톤산증에 빠지는 경우는 드물고, 치료 면에서도 인슐린 주사가 필수적이지는 않다.

치료 방법으로 1형 당뇨병 환자들에게는 췌장에서 베타세 포를 다시 생성시켜서 인슐린을 분비하게 하는 근본적인 해결 책으로 췌장의 이식이나 췌장 소도세포 이식이 관심을 모아왔 다. 2000년 7월 27일자‘뉴잉글랜드 의학저널’에는 여덟 명 의 당뇨병 환자에게 다른 사람의 췌장 세포 이식을 시도했는 데 세포를 이식받은 환자들은 인슐린 주사 없이도 정상적인 생활이 가능했다고 보고되었다. 이 시험에서는 사망한 정상인 의 세포를 이식했지만 많은 사람에게 적용하기에는 세포의 확 보가 어렵고 다른 사람의 세포이기 때문에 거부반응을 줄이기 위해서 면역억제제를 투여해야 한다는 문제점이 확인되었다.

이 밖에도 부족한 베타세포를 대량으로 얻어내기 위해 많은 연구가 진행되었다. 2000년 6월 11일 미국 샌안토니오에서 개최된 미국당뇨병학회(American Diabetes Association)의 제60차 학술대회에서 샌디에이고 캘리포니아주립대(UCSD) 암센터 및 휘티어 연구소(Whittier Institute)의 프레드 레빈

(Fred Levine)박사 연구팀이 베타세포를 인공 배양하는 데 처음으로 성공했다. 그러나 이때부터 7년이 지난 현재 아직 배양한 베타세포가 몸집이 큰 동물에게 적용될 만큼 충분한 양이 공급되지는 못하는 상황이다.

한편, 거부반응을 줄이기 위해 투입된 면역억제제들이 거꾸 로 인슐린 저항성을 일으키고 베타세포에 독성(Toxicity)까지 끼쳐, 그 결과 이식된 베타세포의 기능이 떨어지면서 오히려 당뇨병이 유도되는 사례도 있었다. 더욱 심각한 문제는 면역 억제제의 혈중 농도가 옅더라도 이 문제점이 해결되지 않는다 는 것이다. 따라서 베타세포를 이식하면서 면역억제제를 사용 하지 않는 많은 연구가 진행되었으며 면역계에서 외부물질을 인식하는 T세포를 조절하는 방법과 베타세포를 보호하는 펩 타이드에 대한 연구결과도 발표된 바 있다.

이런 상황에서 최근에 1형 당뇨병 환자들의 줄기세포를 분 리하여 면역계를 재설정하면 환자들이 인슐린 없이도 몇 달에 서 최대 몇 년까지 생활할 수 있다는 연구결과가 시카고의 노 스웨스턴대학의 리처드 버트(Richard K. Burt)박사에 의해

‘미국의학협회 저널(Journal of the American Medical Association)’에 발표되었다. 이 치료법은 환자들을 완치시키 는 것은 아니지만 면역계의 이상 작동으로 자신의 인슐린 생 산세포를 파괴하는 1형 당뇨병 환자들에게 활용될 가능성이 크다고 한다. 당시 연구에서는 환자들의 혈액에서 성체 골수 세포를 분리한 후에 특별한 처리를 하지 않고 환자 자신에게 다시 주사했다고 한다. 그 결과 93%의 환자들이 기간에 차이 는 있지만 인슐린이 필요 없는 효과를 보였다. 또한, 독성도 낮아졌으며 사망사례도 없었다고 보고되었다.

버트박사의 연구팀 외에도 마이애미대학 당뇨병 연구소의 제이 스카이러(Jay Skyler)박사를 포함하여 여러 연구팀이 세포 이식을 당뇨병 치료에 시도하고 있다. 스카이러박사의 경우 수지상 세포(Dendritic cell)와 T세포와 같은 특정 면역 세포와 배아 줄기세포, 골수 세포를 활용하고 있다. 이처럼 많 은 연구팀에서 1형 당뇨병을 근본적으로 치료하는 베타세포 이식에 매진하고 있는 만큼 머지않은 미래에 1형 당뇨병이 완 치할 수 있는 병으로 바뀔 것을 기대해도 좋을 것이다.

http://news.yahoo.com 지식코디네이터 woocbae

TLD0157B001496

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자신의 힘으로 위치를 변화시키며 이동 및 주행이 가능한 로봇을 이동로봇이라 하는데 이러한 이동로봇에 있어 가장 큰 도전과제 가운데 하나는 주행 능력이다. 이동로봇은 원하는 목적지에 도착하기 위해 스스로 주위 환경을 인식하고, 현재 위치를 알아내고, 이에 기초하여 경로 계획을 수립할 수 있어 야 한다.

그런데 미지의 영역에서 작업을 수행하고자 하는 이동로봇 은 가용한 주변의 지도가 없을 뿐만 아니라 자신의 위치도 알 수 없다. 이러한 환경에서 주행을 위해 가장 인기 있는 방법은 소위 동시 위치지정 및 지도 작성(SLAM : Simultaneous Localization and Mapping)으로, 이동로봇이 센서를 이용하 여 자신의 위치를 추적하는 동안 미지의 주변 지역에 대한 지 도를 제작하는 것이다. 정확한 지도는 로봇이 주행이나 위치 지정(Localization) 등과 같은 특정한 작업을 좀더 빠르고 정 확하게 수행할 수 있게 한다.

로봇은 지도 작성을 위해 전형적으로 레이저 스캐너와 주행 거리계를 이용하여 거리를 측정한다. 그러나 연구자들은 SLAM 과정에서 추측항법(Dead reckoning : 로봇 자체에 설 치된 거리 및 방위 센서에 의해 이동거리와 방위를 검출하여 현재 위치를 추측하는 자립항법에 의한 계산 방식), 잡음이 존 재하는 상황에서의 센서 측정, 데이터 처리 실패, 동적으로 변 하는 환경 등과 같은 많은 문제를 직면하게 된다.

이러한 문제를 해결하고 좀더 정확한 지도를 만들고자 기존 의 연구자들은 다양한 알고리즘을 이용하거나 다중 로봇 팀이 함께 관심 지역을 탐사하는 방법을 시도했다. 예를 들어 동적 환경에서 SLAM 문제를 고려하도록 환경을 정적인 부분과 동 적인 부분으로 별도로 구별해 표현하면서 동적 환경을 제거하 는 알고리즘이 연구되었다. 또한, 다중 로봇 팀이 각자 가진 지도를 하나의 전체 지도로 결합하는 지도 통합(Map merging) 을 위한 알고리즘이 개발되기도 하였다.

이와 같은 SLAM에 대한 연구는 다음과 같은 공통의 특징 을 가진다. 첫째, 지도가 작성되고, 로봇은 이것을 주행, 운동, 임무 계획 등과 같은 작업을 위해 사용한다. 둘째, 로봇은 올 바르게 사용될 때 매우 정밀한 지도를 작성할 수 있는 센서와 알고리즘을 가진다. 마지막으로 로봇은 출입문, 복도의 교차

등과 같은 특징 형상을 쉽게 추출하고 확인할 수 있는 건물의 내부와 같은 구조화된 환경에서 움직인다.

그러나 사람은 SLAM 방식을 이용하여 낯선 장소에서 마음 속의 지도를 쉽게 만들 수 있지만, 이동로봇이 SLAM을 수행 하는 데는 어렵고 많은 시간이 소모된다. 이러한 단점을 극복 하기 위해 미국 퍼듀대(Purdue University)의 조지 리 (George Lee) 연구팀은 완전히 새로운 방법을 고안했다. 이 들은 로봇이 주위 환경에 대한 지도를 작성하도록 하는 데 학 습에 의한 어림짐작을 사용하는 P-SLAM(Prediction-based SLAM) 알고리즘을 이용하여 로봇을 시험하고 있다. 이러한 방법은 익숙하지 않은 건물과 같은 복잡한 환경에서 로봇이 좀 더 쉽게 주행할 수 있도록 한다.

이동로봇의 주행능력 향상시키는 알고리즘 개발

어림짐작에 의한 지도 작성으로 주변 환경 인식 능력 높여

<출처 : IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS>

P-SLAM과 전통적인 SLAM의 차이점

<출처 : IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS>

P-SLAM의 기본 구조

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어림짐작을 결합하여 시간을 절약하고, 지도 작성 오차를 줄 이는 것으로 확인됐다. 측정만을 이용하여 지도를 작성하는 것은 측정 센서가 오차를 가지기 마련이기 때문에 부정확할 수 있다.

조지 리 연구팀은 이 방법을 다중 로봇으로 확장할 계획이 다. 각각 자체 지도를 가진 두 로봇이 만났을 때 이 지도를 공 유할 수 있다. 그리하여 로봇은 동료 로봇에 의해 수집된 데이 터에 기초하여 어림짐작을 수행할 수 있을 것이다.

새롭게 개발된 조지 리 연구팀의 알고리즘이 가진 단점으로 는 반복성이 높은 실내 환경에서 잘 동작하고, 반복성이 떨어 지는 야외 환경에서는 그리 성공적이지 않을 수 있다는 점이 다. 그러나 인간이 마음속의 지도를 만드는 것과 유사하게 기 존의 정보를 저장하고 이에 기초하여 유사한 새로운 지역을 이해하도록 만들기 때문에 자연재해 및 사고 지역에서의 탐색 및 구조 활동, 시각장애인에 대한 길 안내, 우주 탐사 등의 분 야에서 이동로봇의 효율성을 증대시키는 데 이바지할 것으로 보인다.

http://www.newscientisttech.com IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, VOL. 23, NO. 2, pp.281-293, APRIL 2007 Robotics and Autonomous Systems 53 (2005) pp.1-14 지식코디네이터 wokk

TLD0157B001497 조지 리(George Lee) 연구팀은 로봇이 스스로 앞으로 부딪

힐 환경에 대해 어림짐작하기 위해 이미 수집된 정보를 이용 하는 알고리즘을 개발했다. 주행하면서 지도를 작성하기 때문 에 이를 데이터베이스와 같이 사용하여 미지의 영역에 있는 환경을 예측하는 데 사용될 수 있다. 일단 이러한 어림짐작에 의해 결과를 얻으면 추가적인 관찰 없이 시간을 절약하거나, 좀 더 정확한 지도를 만들기 위해 추가적인 탐사를 수행할 수 있다.

조지 리 연구팀의 알고리즘은 이미 지도를 작성한 영역 부 근에 있는 프런티어 셀(Frontier cell)이라고 알려진 탐사되지 않은 영역을 식별하고, 이 셀의 가장자리에서 이미 지도가 작 성된 곳과 유사한 패턴을 찾기 위해 미리 저장된 모서리의 패 턴을 이용한다. 만약 일치되는 패턴이 발견되면 알고리즘은 이 프런티어 셀의 내부를 예측하기 위해 기존의 지도를 이용 한다. 각각의 어림짐작에는 신뢰도(Confidence score)가 주 어지며 높은 신뢰도를 가진 영역은 시간을 절약하기 위해 탐 사하지 않을 수 있는 반면 낮은 신뢰도를 가진 어림짐작의 경 우 적절한 지도 작성이 필요할 수 있다.

이 알고리즘에 대한 첫 실험은 가상의 미로와 사무실 환경 에 있는 시뮬레이션 로봇을 이용하여 이루어졌다. 시뮬레이 션 로봇은 주변 환경에 대한 탐색이 33% 정도 감소한 채로 성공적인 주행을 마쳤다. 그 후 퍼듀대의 한 사무실 건물 내 부에서 소형 로봇을 이용하여 실제 상황에서의 실험을 수행 했다. 그 결과, 소형 로봇도 내장된 측정기를 이용한 측정과

<출처 : IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS>

레이저 스캐너를 구비한 실제 이동로봇에 의한 P-SLAM의 시연 (a) 실제 사용된 이동로봇

(c) P-SLAM을 사용하지 않은 경우의 온라인 지도 작성 결과 (d) P-SLAM을 사용한 경우의 온라인 지도 작성 결과 (b) 이동로봇에게 미지로 장소로 사용된 실험장소의 실제 모습

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20세기는 값싼 화석연료를 개발하여 산업을 구축하고 인류의 생활수준을 향상시킨 시대였 다. 그러나 이제 더 이상 화석연료를 기반으로 에너지를 값싸게 이용할 수 있는 시대는 기대 할 수 없게 되었다.

최근에 발표된 유엔 정부간기후변화위원회 (IPCC)의 제4차 평가보고서는 화석연료 사 용에 따른 인위적인 온실가스의 증가가 지구 온난화와 그로 인한 환경재앙의 원인일 확률 이 90% 이상이라고 평가하고 있다. 또한 6월 3일에 발표된 환경정책평가연구원의 연구보 고서도 세계가 온실가스 감축에 대한 아무런 대책을 세우지 않으면 기후변화로 인한 우리 나라의 2000~2100년 기간 동안의 누적 피 해는 921조원에 이르고 2100년도 한 해동안 의 피해만도 58조원에 달할 것이라고 추정하 고 있다.

지난 6월 6일부터 사흘간 독일에서 개최된 G8 정상회담의 최대 의제도 지구온난화대책 이었다고 하는데 온실가스 감축이라는 세계적 인 흐름에서 주도권을 잡기 위해 유럽과 미국 이 협상력을 총동원하였다고 한다. 그러나 온 실가스 감축을 위한 미국과 유럽의 에너지정 책은 그 궤도를 달리해왔다. 유럽은 1990년대 후반부터 환경 보전과 지속 가능한 개발을 중 시하는 에너지정책을 추구하고 기후변화협약 과 교토의정서를 주도해왔으며 신재생에너지

개발을 통하여 미래 에너지사회에서 지도적 위치를 굳히기 위한 모든 노력을 경주하고 있 다. 반면에 화석연료 최대소비국인 미국은 교 토의정서를 탈퇴하고 온실가스 감축에 미온적 인 정책을 펼쳐왔지만 최근에는 국면전환을 위해 G8과 중국, 인도, 한국 등의 7개국이 포 함된 15개국 회의를 제안하고 온실가스 감축 을 위한 새로운 논의의 장을 마련하려고 하고 있다.

IPCC는 아무런 대책이 없으면 21세기 말까 지 평균기온이 최대 6.4℃ 증가하고 해수면이 59cm 높아져서 지구에 대재앙이 닥칠 것이라 고 경고하고 있는데 이를 감안하지 않더라도 작금의 세계적 상황은 세계 10대 이산화탄소 배출국인 우리나라가 온실가스 감축을 피해갈 수 없도록 만들고 있다.

이에 대한 우리의 대책은 자명하다고 할 것 이다. 현상 유지를 추구하는 미국이 아니라 오 히려 적극적인 대책을 통하여 미래사회를 주 도하고자 하는 유럽과 같은 방향이 되어야 할 것이며 당장은 힘들더라도 미래를 내다보는 강력한 전략적 목표를 세워야만 한다. 미래에 너지 경쟁력을 높이고 산업을 혁신하며 관련 비용을 최소화하여 국가경쟁력을 높여나갈 수 있는 방향으로 정부와 국민 및 산업계 모두의 노력이 강화되어야 할 것이다.

TLD0157C001498

화석연료 과소비 시대의 종언과 우리의 대책

- 서울대학교 원자력공학과 졸업 - 프랑스 INPG대학 에너지공학 박사,

에너지공학 기술사(INSTN) - 한국원자력연구소 근무 - 한국정보통신기술인협회 부회장 - 현 한국과학기술정보연구원 전문

연구위원

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김 영 철

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