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인공강우

구름 입자를 자극해 비를 내리게 하는 것을 의미한다. 빈센트 셰퍼 미국 제너럴일렉트릭(GE) 연구원이 4000m 상공에서 구름에 드라이아이스를 뿌리는 방식으로 1946년 인공강우를 이끌어낸 게 시초다. 응결핵을 구름 인근에 살포하면 구름 입자나 미세얼음이 결합해 얼음 알갱이가 형성된다. 이렇게 뭉쳐진 얼음 알갱이가 낙하하면서 녹으면 비로 바뀐다. 응결핵의 역할을 하는 물질은 요오드화은과 드라이아이스, 염화나트륨, 염화칼륨, 요소 등이다.

오래전부터 미세먼지와 싸워 온 중국이 인공강우 기술의 선두주자다. 인공강우 시설을 갖춘 지방자치단체만 2000개가 넘는다. 백두산과 같이 높은 지대에서는 포탄을 발사한다. 지형 특성을 감안해 미사일, 인공지능(AI) 무인기, 드론 등을 활용해 이곳저곳에서 인공 비를 만들어 내고 있다. 가뭄이 심각했던 2007년 랴오닝성에서 로켓 1500발을 발사해 2억8300만t에 달하는 비를 내리게 한 전례도 있다. 태국은 전용 수송기를 통해 물 수천L를 직접 허공에 뿌리는 방법을 즐겨 쓴다.

인공강우는 효과적으로 미세먼지를 제거하는 방법이지만 부작용도 상당하다는 게 전문가들의 지적이다. 요오드화은 등의 화학 물질이 토양 오염을 유발할 수 있기 때문이다. 인공강우가 기상 이변을 야기할 수 있다는 주장도 있다.

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미마모리산업

일본에서 고령화와 저출산을 극복하는 과정에서 개발한 기술과 상품들을 일컫는 말. `미마모리'는 `지킴이'라는 뜻으로 일본은 고령화 사회에 대한
대응전략을 보험가입 같은 수동적 대책에서 ‘지킴이 산업’을 통해 노인과 어린이들의 사고나 의료 의존도를 직접적으로 줄이는 적극 대응책으로 전환했다.

초기 지킴이 산업 상품들은 통신기기를 활용해 홀로 사는 부모의 안부를 확인하는 간단한 것들이었다. 코끼리 밥솥으로 한국 주부들에게도 친숙한 조지루시의 아이폿(I-PoT)은 지킴이 산업 상품의 시조로 불린다. 전기포트에 무선통신기를 내장해 전원을 켜거나 물을 끓이면 가족들이 관련 데이터를 이메일로 받아볼 수 있는 방식이다.

인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 등 4차산업 기술과 접목하면서 지킴이 산업은 더욱 고도화했다. 야마가타현 사카다시는 이동통신회사 NTT도코모와 협업해 시내 자동판매기와 가게에 설치된 와이파이 장치가 치매노인의 몸에 부착된 수신기의 전파를 받아 가족들의 휴대전화에 위치와 이동시간을 알려주는 서비스를 시작했다. 일본 최대 보안회사인 세콤은 손목밴드형 제품을 찬 노인이 돌연 의식을 잃거나 쓰러졌을때 긴급 출동해 미리 등록해둔 병원으로 운송하는 ‘세콤 마이 독터 워치’ 서비스를 2017년부터 시작했다.

인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 등 4차산업 기술과 접목하면서 지킴이 산업은 더욱 고도화했다. 야마가타현 사카다시는 이동통신회사 NTT도코모와 협업해 시내 자동판매기와 가게에 설치된 와이파이 장치가 치매노인의 몸에 부착된 수신기의 전파를 받아 가족들의 휴대전화에 위치와 이동시간을 알려주는 서비스를 시작했다. 일본 최대 보안회사인 세콤은 손목밴드형 제품을 찬 노인이 돌연 의식을 잃거나 쓰러졌을때 긴급 출동해 미리 등록해둔 병원으로 운송하는 ‘세콤 마이 독터 워치’ 서비스를 2017년부터 시작했다.

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알파스타

AlphaStar

구글 딥마인드와 스타크래프트 개발사인 블리자드사가 공동개발하고 있는 전략시뮬레이션 게임용 인공지능(AI).
블리자드와 딥마인드는 블리즈컨 2016에서 협력관계를 맺고 2017년 <스타크래프트2>의 API를 모든 유저가 접속하게 하고 딥마인드가 이를 기반으로 연구하는데 합의 했다. 이후 2019년 1월 25일 <스타크래프트2> AI ‘알파스타(AlphaStar)’의 개발 현황에 대해 공개하는 자리에서 딥마인드 트위치, 유투브 채널을 통해 알파스타와 인간 프로게이머 간의 게임을 중계했다.

알파스타의 승리로 AI가 체스, 바둑에 이어 PC 게임에서도 인간을 압도하기 시작했다는 평가가 나왔다. 알파스타와 프로게이머 간 녹화영상으로 공개된 10개 경기에서는 알파스타가 모두 이겼다. 생중계된 마지막 경기에서는 프로게이머가 승리했다. 10승1패로 알파스타의 압승이었다.

정보기술(IT)업계에서는 이번 경기를 통해 구글의 AI 수준이 한층 높아졌다고 분석했다. 그동안 어떤 AI도 프로게이머를 상대로 이긴 적이 없었다.





2017년 국내에서 치러진 첫 ‘인간 대 AI의 스타크래프트 대결’에서 국내 프로게이머가 4 대 0으로 완승했다. 전략 시뮬레이션 게임인 스타크래프트는 바둑보다 AI가 접근하기 어려운 분야로 꼽힌다. 바둑과 달리 AI는 완전한 정보를 얻지 못한다.

바둑판에서는 모든 돌이 보이지만 스타크래프트에서는 이용자가 정찰하지 않은 지역은 검은 안개로 가려져 있다. 정찰을 해도 시간이 지나면서 적이 어디로 움직이는지 알 수 없다. 바둑은 선수가 교대로 돌을 두면서 계산할 여유가 있다. 스타크래프트는 실시간 게임이어서 AI가 연산할 시간이 부족하다.

또 바둑은 돌 하나의 선택만 고민하면 되지만 스타크래프트에서는 수십 종의 유닛을 한번에 관리해야 한다. 오리올 빈얄스 딥마인드 연구원은 “바둑은 돌을 둘 수 있는 곳이 최대 361개지만 스타크래프트의 선택지는 1억 개 이상”이라고 설명했다. 딥마인드는 바둑의 알파고처럼 이미 공개된 프로게이머의 경기 내용으로 알파스타를 훈련시켰다. 알파스타를 여러 버전으로 나눈 뒤 서로 대전하는 방식으로 학습 단계를 높였다. 알파스타가 2주일간 연습한 양은 인간 기준으로 200년에 해당한다.

아직 갈 길은 멀어

알파스타도 알파고처럼 인간이 활용하지 않은 전략을 보여줬다. 처음부터 본진의 입구를 막고 초반 공격을 방어하는 프로게이머들과는 달랐다. 알파스타는 대부분 경기에서 입구를 막지 않았다. 유닛 제어 능력과 자원 수급은 프로게이머를 압도하기도 했다. 기습공격하고 피하는 시점이 절묘했다.

뷘시는 “알파스타가 이전에는 생각하지도 못한 전략을 보여줬다”고 평가했다. 코민츠는 “애초 기대하지 않았던 인간적인 경기운영 방식이 인상적이었다”고 말했다. 아직 갈 길이 멀다는 지적도 나온다. 국내 게임AI 개발회사 관계자는 “알파스타가 세계 최고 수준의 게임AI지만 인간과 100% 같은 조건으로 경기에 나서면 인간을 압도하지는 못할 것 같다”고 주장했다.

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3D 바이오프린팅

3D 프린팅 기술을 활용해 각막, 간, 피부, 혈관 등을 생성해 인간에게 이식하는 기술.
각막을 다친 환자에게 3차원(3D) 프린터로 새 각막을 생성해 이식하거나 간이 손상된 환자에게는 돼지 간에서 추출한 부위 일부를 역시 3D 프린터로 오려내 붙이거나 하는 식이다. 혈관이나 피부도 마찬가지다. 먼 미래가 아니라 세계 과학계에서 이미 일어나고 있거나 눈앞에 둔 일이다.

미국, 중국 등 해외는 물론이고 국내에서도 3D 바이오프린팅을 통해 인공장기를 생산하려는 움직임이 빨라지고 있다. 타인의 장기를 이식받기 위해 병원에서 막연하게 기다리는 일이 점점 더 줄어들 것이라는 전망이 나온다.



‘환자 맞춤형 인공장기’ 생산한다

최초의 바이오프린팅 기술은 2008년 개발됐다. 나카무라 마코토 일본 도야마대 교수는 장기를 수평으로 얇게 저민 뒤 층별로 세포의 배열 순서를 알아낸 다음, 잉크젯 프린터로 똑같은 생체 구조물을 찍어내는 데 성공했다. 잉크젯 프린터가 분사하는 잉크방울 크기가 10㎛(마이크로미터)인 인체 세포 크기와 비슷하다는 점에서 착안한 것이다.

나카무라 교수는 당시 “20년 후쯤이면 이 기술이 실용화돼 장기이식 수술을 위한 ‘훌륭한 심장’을 대량 생산할 수 있을 것”이라고 말했다. 그러나 그보다 10년가량이 이른 지금, 이 기술은 이미 현실로 서서히 나타나고 있다.

2018년 5월 영국 뉴캐슬대 연구진은 세계 최초로 사람의 각막을 3D 프린터로 제작했다. 기반이 된 것은 사람들에게 기증받은 각막 줄기세포다. 해초에서 추출한 알긴산염과 콜라겐 등으로 바이오잉크를 만든 뒤, 이를 각막 줄기세포와 혼합해 인쇄했다. 그 결과 사람에게 적용할 수 있는 인공각막이 탄생했다.

3D 바이오프린팅은 간단하게 말해 흔히 쓰는 잉크젯 프린터처럼 특정 재료를 활용해 사람에게 이식할 수 있는 신체부위를 모사하는 것이다. 그 과정에서 줄기세포 등이 쓰이면서 인체에 적용됐을 때 자연스럽게 정착할 수 있도록 영향을 준다.

핵심은 바이오잉크에 있다. 보통 젤 형태로 만들어져 있는데, 신체 부위에 따라 그 성분이 다르다. 통상 콜라겐이나 펩타이드처럼 세포가 포함된 세포계 재료와 치아·뼈 등의 인산칼슘, 그리고 연골 재생에 필요한 다당류 등의 비세포계 물질을 이것저것 혼합해 사용한다. 바이오잉크는 열을 가해도 세포가 손상되거나 기질이 변화하면 안 된다. 이 때문에 적합한 바이오잉크 재료를 찾는 게 이 분야 연구진의 핵심 과제다.

미국 생명공학업체인 오가노보는 2013년 수만 개 세포로 구성된 바이오잉크를 사용해 1㎝가 되지 않는 인공간을 제작했다. 인공간이 42일간 생명활동을 유지했고, 이 연구 결과를 토대로 오가노보는 신약개발에 나섰다. 중국의 레보텍은 2016년 원숭이의 지방층에서 추출한 줄기세포를 이용해 혈관을 3D 프린팅한 뒤 다시 원숭이에게 이식하는 데 성공했다.

포스텍, 세계 최초 세포프린터 개발

국내에서도 3D 바이오프린팅 기술을 활용한 인공장기 개발 움직임이 활발하다. 학계에서 주도하는 인물은 조동우 포스텍 기계공학과 교수다.

조 교수는 2016년 3D 세포 프린팅으로 세계 최초의 인공근육 제작에 성공했다. 골격근 조직에서 세포만을 제외한 세포외기질을 바이오잉크로 활용했다. 이 바이오잉크에 줄기세포를 결합하면 실제 세포처럼 생명력을 얻는다. 제작된 인공근육은 실제 근육과 흡사한 움직임을 보여 학계의 주목을 받았다. 조 교수는 같은 방식으로 인공피부도 만들었다.

조 교수는 또 심근경색 환자들에게 쓰일 수 있는 인공심장 조직 연구에 나섰다. 그는 “돼지 조직을 탈세포화시켜서 남은 세포를 패치식으로 만든 뒤 인간의 심장에 붙이는 기술”이라며 “이를 통해 죽었던 심장을 다시 복원하는 것”이라고 설명했다.

돼지의 신체조직은 인공장기를 만드는 데 두루 쓰인다. 원숭이나 소처럼 각종 질병이 발생할 우려가 없고, 가격이 저렴해서다. 다만 일반 돼지는 인체에 바로 적용했을 때 부작용이 있을 수도 있기 때문에 인공장기 생성에 적합한 유전자변형 돼지가 널리 쓰이고 있다. 학자들은 돼지의 조직을 점성화된 바이오잉크로 만든 뒤 3D 바이오프린팅으로 모양을 완성하고, 여기에 줄기세포 등을 결합해 인체에 적용하는 방식을 쓴다.

기업 쪽에서는 국내 최초의 3D 바이오프린터를 개발한 로킷이 선두주자다. 각막과 심장조직을 만들어 토끼를 대상으로 적용하는 데 성공했다. 삼성서울병원은 3D 프린팅 기술을 이용한 구강암 환자의 턱뼈 재건수술에 성공했다.