Techno Leaders Digest

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Catch the Trends, See the Future

미국 국립과학재단(NSF : National Science Foundation)은 최근 광범위 한 과학 관련 통계 분석을 바탕으로 아시아 각국의 과학기술력 및 성장세를 비교하고, 이를 유럽연합(EU) 및 미국과 비교 분석한 보고서(「Asia’s Rising Science and Technology Strength : Comparative Indicators for Asia, the European Union, and the United States」)를 발표하였다. 보고서는 지난 10년간 한국과 대만을 비롯하여 싱가폴, 말레이시아, 태국 등 일본을 제외한 아시아 경제가 세계 어느 곳에서도 찾아볼 수 없는 속도로 급성장하였 으며, 세계 과학기술 체제에서 비중 있는 역할을 수행하고 있다고 밝혔다. 중국은 중국 정부가 교육과 과학기술을 지속 가능한 경제 발전을 위한 동력 으로 공표하면서 가장 빠르고 큰 성장세를 보이고 있다. 인도의 경우 빠른 기 술 발전을 도모하고 있으며 특히 생명기술과 지식집약산업을 집중, 발전시키 고 있다. 세계 하이테크 제조 분야에서 EU와 일본이 차지하는 비중은 감소하 고 있으며 미국은 동일한 수준을 유지하고 있으나, 세계 시장 점유율은 EU, 일본, 미국 모두 아시아에 밀리는 추세이다. 또한, 다국적 기업들은 R&D 기 능 및 연구소를 비용 절감뿐만 아니라 시장 접근성 및 고급 인력 확보를 위해 아시아 지역으로 옮겨오고 있으며, 아시아 정부들은 R&D 투자를 확대하고 있다고 보고서는 밝혔다. 다음은 각 분야별 지표에 따른 아시아, EU, 미국의 과학기술력 비교 내용을 발췌, 정리하였다.

2007. 8. 14.

Vol. 166

http://radar.yeskisti.net/TLD

01 미국, 아시아·EU·미국의 과학 기술력 비교 03 중국, 과학기술 경쟁력 현황 분석 04 중국, 과학기술 및 교육에 대한 투자 대폭 증가 세계는 지금 TLD는 창의적 리더를 위한 주간 기술 동향 지식지입니다. http://radar.yeskisti.net에서 TLD 웹 서비스 및 과학기술산업정보 에 관한 분석리포트와 매일 새로운 해외과학기술동향을 전하는 글로벌 동향브리핑(GTB)등의 고품격 분석 정보 서비스를 받으실 수 있습니다. 05 최초의 컴퓨터 모델을 이용한 맞 춤식 투약치료 06 에너지 획득 기능을 가진 블루투 스/지그비 기반의 무선 센서 네트 워크 07 다리나 고속도로 균열을 실시간 으로 감지한다 테크노 트렌드 08 지구온난화의 불길한 조짐 HOT BOX

미국, 아시아·EU·미국의 과학기술력 비교

NSF, 「아시아의 과학기술력 향상 : 아시아, EU, 미국 간 지표 비교」발표 교육 및 고급 훈련 이공계 박사학위 취득자 수(5개 아시아 국가/경제, 1989~2003)

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- 한국과, 특히 대만은 지난 10년 간 학사학위 취득률이 매우 빠르게 증가 하여, 일부 주요 산업국들의 학위 취득률과 맞먹거나 이를 능가하였는데, 양국이 고급 인력의 육성에 중점을 두어 온 결과이다. - 아시아의 이공계 학사학위 소지자 수는 1990년대에 급격히 증가하였으며 중국은 1990년과 2002년 사이 두 배 증가하였다. - 중국, 인도, 한국 및 대만을 포함한 아시아의 이공계 박사학위 소지자 수 는 2001년 기준 24,900명으로 미국(2001년부터 2003년까지 26,000 ~27,000명)에 근접하나 EU(2001년부터 2003년까지 매해 40,000~ 42,000명)의 수준에는 미치지 못하는 것으로 나타났다. - 아시아에서의 다국적 기업의 R&D 지출은 1998년부터 2002년까지 연 평균 28.6%(전체 9.6%, EU 4.8%) 증가하였으며 중국의 경우 다국적기 업의 해외 직접 투자의 증가세가 가장 두드러졌다. - 대학 및 대학교 이상 출신의 노동인구가 전세계적으로 3% 증가하였으며 1990년부터 2000년까지 아시아의 경우 5% 증가하였다(EU는 6%, 미국은 2%). - 미국에서 이공계 학위를 취득한 후 본국으로 돌아가지 않고 미국에서 취업을 하는 학생수가 1992년 이래 증가 추세에 있으며 미국에서 취업 하는 중국과 인도 학생수 비율이 특히 높고 일본과 한국의 비율도 점차 증가하고 있다.

- 아시아의 R&D 지출은 2002년 EU를 초과하여 2003년에는 EU보다 10% 높은 비율을 보였다. - 5개 아시아 국가들은 R&D와 GDP 비율에서 상당한 차이를 보이고 있 다. 2003년, 일본과 한국이 가장 높은 수치를 기록하여, 각각 3.15%와 2.63%을 기록했다. 대만과 싱가폴은 이보다 더 낮은 2.45%와 2.13%으 로 각각 나타났다. - 중국의 2003년도 GDP 대비 R&D 비중은 5개 국가 중 가장 낮았으나 1995년부터 2003년까지 가장 높은 증가율을 보였다. 과학 및 공학(S&E) 인력과 이동성 - 일본을 포함한 아시아의 이공계 논문 수는 1988년 51,000건에서 2003년 130,000건으로 증가했으며 EU의 논문 수는 꾸준히 증가하여 1998년 부터 미국을 추월하였다. - 일본의 논문 발표 건수는 1988년과 2003년 사이 증가했지만, 아시아 내에서 일본이 차지하는 비중은 1988년 67%에서, 2003년 46%로 감소했다. 중국은 두 배 이상 증가하여, 2003년 22%에 달했고, 한국의 점유율은 2%에서 11%로 증가했다. 인도의 점유율은 17%에서 10%로 하락했다. - 아시아 논문의 인용지수는 1992년부터 2003년까지 약 두 배 정도 상승 했지만 미국과 EU에 비해 매우 낮다. 연구논문발표, 국제협력 및 논문 인용 하이테크 산업 R&D 지출과 해외 직접 투자 R&D 총지출(선택 영역 및 국가/경제, 1990~2004) 하이테크 제조 산업에서의 부가가치(선택 지역 및 국가/경제, 1990~2003) 하이테크 제조 산업에서의 부가가치(아시아 4개 국가/경제, 1990~2003) <출처 : Organisation for Economic Co-operation and Development,

Main Science and Technology Indicators(2006)>

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National Science Foundation, Division of Science Resources Statistics. 2007. Asia’s Rising Science and Technology

Strength:Comparative Indicators for Asia, the European Union, and the United States. NSF 07-319. Arlington, VA

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무선 센서 네트워크는 기본적으로 배터리를 내장하고 있는 다수의 노드로 구성되어 있다. 따라서 초기에 설치한 이후 통 신망의 동작 시간은 내장 배터리의 최대 용량과 매우 밀접한 관계를 지닌다. 즉, 배터리를 교체함으로써, 무선 센서 통신망 의 동작 시간을 쉽게 연장할 수 있다. 그러나 특정 지역에 살 포되는 형식으로 설치되는 경우나, 수천 또는 수만 개의 센서 노드들이 존재하는 경우, 배터리를 교체해주는 것보다 새로운 통신망을 재설치하는 것이 경제적/시간적으로 효율적일 때가 많고, 따라서 주어진 배터리 용량을 이용하여 최대의 통신망 동작 시간을 얻기 위한 다양한 노력이 존재해왔다. 최근에는 센서 노드들의 일회성을 극복하기 위한 다양한 노 력들이 이루어지고 있는 가운데, Advanced Linear Devices (ALD) 사는 최근 3V에서 5V 사이에서 동작하는 블루투스나 다른 무선 회로들에 대체 전원을 공급할 수 있는 에너지 획득 모듈을 출시했다. ALD EH301 EPAD 자가발전 모듈은 다양 한 에너지원으로부터 전력을 획득, 저장하고 축적할 수 있는 기능과 블루투스/지그비 표준과 호환되는 무선 센서 네트워크 에 이러한 전력을 공급할 수 있는 기능을 갖추고 있다. EH301 EPAD 모듈은 실제 환경에 존재하고 있는 다양한 에너지원, 예를 들어 진동, 빛, 화학 반응, 유체 흐름, 그리고 환경에서 발생하는 열 등으로부터 에너지를 추출해 낼 수 있 다. 이 모듈은 이렇게 얻어진 에너지를 저장하여, 3.5V ~ 5V 에서 동작하는 전자 회로 및 시스템에 전원을 공급할 수 있다. 모듈은 독립전원에 의해 동작하고, 항상 동작 모드에 존재 하여 늘 다양한 에너지원으로부터 발생하는 간헐적인 에너지 를 획득하기 위한 준비 상태에 놓인다. 이러한 모듈은 0V에서 동작하기 시작하고, 미세한 에너지도 획득하여 저장하고 이를

TIP

2007년 이후 전 세계 여러 지역이 비정상적인 홍수, 혹서, 폭풍우, 혹한 등을 포함한 기록적인 극한 기후(Extreme weather)를 겪고 있다. 지난 8월 7일 세계기상기구(WMO : World Meteorological Organisation)는 6월까지의 기록을 토대로 1880년 이후 기록상 가장 높은 지표면 온도(Land-surface temperature)를 기록했으며, WMO는 기온이 1월에는 평균보다 1.89 ℃ 더 높았으며, 4월에는 평균보다 1.37 ℃ 더 높았다고 전했다. 또한, 많은 지역이 홍수를 초래할 정도의 극심한 폭우로 고통을 받았다고 WMO는 전했다. 6월과 7월에는 폭우와 홍수가 인도, 파 키스탄, 방글라데시를 강타했으며, 몇몇 지역은 몬순저기압 (Monsoon depression)으로 인해 350 mm 이상의 강우량(Rainfall) 을 기록하였다. 극한 몬순 기후와 지속적인 폭우는 남아시아 전역에 대규모 홍 수를 유발시켜 500명 이상의 인명 피해를 발생시켰으며 1천만 명 이상이 거주지를 잃고, 농경지, 가축, 재산 등을 잃는 피해를 입 었다. 극심한 홍수는 6월에 중국 남부를 강타하여 120명의 인명 피해와 1천3백만 명 이상의 인구에 영향을 끼쳤다. 영국 역시 1766년 기록이 시작된 이후 가장 습한 기후를 기록했 으며 5월에서 7월까지 강우량은 406 mm에 달했다. WMO는 이전 까지 가장 많은 강우량은 1789년 349 mm 이었다고 밝혔다. 독일 은 5월에 가장 습한 기후였으며 강우량은 126 mm 를 기록했다. 1961년부터 1990년까지 평균 강우량은 71 mm 이었다.

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에서 이미 테스트 된 바 있다. 시간이 흐름에 따라 교통이나 기후 그리고 공사 등에 의해 교량이 받게 되는 압력은 철골이 나 콘크리트 내에 작은 균열을 일으킨다. 바람이나 비 등도 구 조적인 문제를 일으킬 수 있는 부식을 유발하기도 한다. 이 연구진을 이끄는 데니스 로치(Dennis Roach)는 인체의 신경망처럼 영구적으로 부착된 센서는 주기적인 검사로는 불 가능한 수위의 탐지력을 갖는다고 말한다. 이들이 구조적 건 강 모니터링(SHM : Structural Health Monitoring)으로 명 명한 이 기술은 상업적 항공 분야에서 점차 저렴하면서 신뢰 도가 높은 기술로서 받아들여지고 있다. 구조체의 마모와 균 열을 연속적으로 검사함으로써 엔지니어들은 문제를 빨리 발 견할 수 있고 적절한 보수를 적시에 실시하여 대형 사고를 미 연에 방지할 수 있다. 이들이 개발한 SHM 센서 중 하나는 상대적 진공 모니터링 (Comparative Vacuum Monitoring) 센서로 불리는 것으로 신용카드 만한 크기로서 얇은 고무막 같이 생긴 것으로 밑에 놓인 물질의 균열을 탐지한다. 이 고무는 레이저로 파낸 일련 의 작은 채널로 이루어져 있고 여기에 공기압이 가해진다. 센 서 밑의 콘크리트 등에서 균열이 발생하면 센서의 홈이 파괴 되고 이로 인한 압력의 변화가 모니터링 된다. 이 센서는 경제적이고 신뢰성 있으며 내구성 있는 센서라고 이들은 말한다. 더 중요한 것으로는 이 센서가 현존하는 검사 방법과 비슷하거나 더 나은 정밀도를 보이며 접근하기 어려운 곳에도 부착될 수 있다는 것이다. 궁극적으로는 스마트 센서 로서 노트북이나 진단기구를 다리에 부착해 구조 상태에 대한 데이터를 간편하고 빠르게 전송받을 수 있도록 하는 기술을 목표로 하고 있다. http://www.physorg.com TLD0166B001558 이용하기 위해 최소 전력으로 동작하여야 한다. 또한, 모듈은 에너지를 최소한의 손실 하에 이용할 수 있도록 저장하고 관 리하도록 설계되어 있다. ALD의 에너지 획득 모듈은 회사의 특허인 EPAD 기술을 이용하여 Zero-power 동작을 가능하게 하고 있다. 이 기술은 에너지 획득 모듈로부터 생성된 전원을 손실 없이 거의 대부 분을 응용 기기에 제공할 수 있도록 해준다. 이러한 특성들이 EPAD 기기가 저전력 응용 기기들의 에너지 획득 모듈로 동 작하기 위해 최적의 조건을 제공해준다. EPAD는 전기적으로 프로그램 가능한 아날로그 기기 (Electrically Programmable Analog Device)를 의미한다. 이 기술은 최소의 전류 손실 및 Zero-threshold MOSFET과 Zero-power MOSFET의 구현을 가능하게 해준다. EPAD는 -3.6V에서 3.3V의 문턱(Threshold) 전압을 이용하여 프로 그램이 가능하도록 되어 있다. EH301 모듈은 8.3mJ의 출력 과 80msec에 25mA의 출력을, EH301A는 55mJ의 출력과 88msec에 150mA의 출력을 보여주고 있다. 그러나 개당 단 가가 미화 35달러를 넘어서 실제 적용까지는 상대적으로 많 은 시간이 소요될 것으로 예상한다. http://www.eeproductcenter.com 지식코디네이터 wdragon TLD0166B001557 지난 8월 1일 미국 미네소타 주에서 다리 붕괴 사고가 발생 하였다. 다리나 고속도로의 교각 등의 균열은 시간에 따른 현 상인 만큼, 연속적으로 모니터링하여 문제를 가능한 한 빨리 감지함으로써 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 기술 개발 이 시급하다. 때맞춰 미국의 한 국립 연구소가 개발한 아주 작은 센서의 네트워크가 조만간 교각이나 기타 중요한 건물의 지지대의 구 조적 결함을 실시간으로 검사하는 데 사용될 예정이다.

미국 샌디아 국립 연구소(Sandia National Laboratory)의 연구진이 안전이 핵심인 구조물 검사에 활용할 수 있는 센서 를 개발하였다. 이 센서는 연구진에 의하여 항공기의 구조

다리나 고속도로 균열을

실시간으로 감지한다

<출처 : http://www.physorg.com(사진: Randy Montoya)>

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