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제4차 산업혁명과 바이오기술의 발전
  • 여정현
  • 승인 2017.10.16 10:09
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수술용 의료 로봇 <사진 출처 = 인튜이티브 서지컬>

제4차 산업혁명에서 변화를 주도할 요소 중 하나는 IT기술과 바이오기술의 융복합이다. 보다 향상된 인류의 바이오 기술은 생명체의 유전자를 조작하며, 첨단기기들은 질병에 효과적으로 진단하고 대응하도록 하며, 손상된 인체의 장기나 기관을 기계로 대체됨으로 궁극적으로 인간이 천수를 다하는 삶을 살게 만들 것이다. 제4차 산업혁명의 한 요소로 알려진 클라우드 컴퓨팅 기술은 더 나아가 인간의 생각을 기계에 저장하는 기법을 가능하게 할 수 있으며, 기계가 인간의 창의력을 내포한 작품을 창작하고 인간이 가지 못한 곳에서 활동하는 것까지 가능하게 할 것이다.

 

유전자 분석 기술 향상

최초의 시험관 아이는 1978년 영국에서 태어났다. 시험관 아이가 나온 후 40년이 지난 현시대에 중국 광저우의 중산대학 등에서는 지중해빈혈증 등 질병을 예방하기 위하여 인간배아에 대한 유전자 조작을 성공적으로 완수해냈다. 이것은 30억 개에 달하는 유전자 코드 가운데 있는 오류를 수정하는 조작이다. 중국뿐만 아니라 한국의 연구진도 눈을 멀게 하는 유전자를 잘라내는 방법으로 배아를 조작하는 것을 동물실험에서 성공하였다. 영국에서는 이미 2015년 3명을 부모를 가진 자녀를 출생할 수 있는 법까지 통과시켰다. 친모의 난자에서 핵을 추출한 뒤, 그 핵을 이미 핵을 제거당한 건강한 난자에 주입하여 인공수정을 하는 방법이다. 수많은 법적, 윤리적 논란이 있겠지만 인류는 이미 원하는 형질을 선택하여 태아를 출생할 수 있는 단계에 와있다.

향상된 유전자 분석기술은 질병의 예측에도 광범위하게 이루어진다. 로스앤젤레스 남쪽에서 멕시코와 국경을 마주보고 있는 샌디에고에는 일루미나란 기업이 있다. 이곳에서는 하이섹이란 유전자 분석기계가 100대 이상 가동되고 있다. 이 업체의 장비들이 보편화되면, 유전자진단을 10만원대에 가능할 것이다. 중국의 베이징유전체 연구소는 미국의 컴플리트지노믹스를 인수하여 위의 알루미나와 경쟁을 벌이고 있다. 중국 선전의 유전자은행 CNGB는 벌써 매년 5만명분의 성인유전자와 1,000만개의 태아용 유전자를 분석하고 있다.

 

로봇기술, 질병 치료에 활용

제4차 산업혁명으로 발달될 로봇기술은 질병의 치료에도 적극 활용된다. 필자는 몇 년 전 수술용로봇 다빈치를 전시회에서 체험해보았다. 5분 정도만 연습하니 물건을 쉽게 잡아 옮길 수 있었고, 조금만 더 연습하면 바느질도 가능할 것으로 보였다. 이러한 로봇기술을 이용하면 수전증이 있는 의사도 계속 집도가 가능하다.

로봇기술과 더불어 발달하는 나노기술은 약물을 원하는 곳에 정확히 전달하는 나노로봇의 발전으로 이어진다. 일부 바이오로봇은 불과 원자 수백개의 크기인데 약물전달이나 치료에 활용된다. 이보다 큰 로봇으로 박테리오봇을 꼽을 있는데 이는 특정한 바이러스들을 인간이 개조하여 암세포를 공격하도록 만든 것이다. 한편 마이크로로봇은 1mm 크기로 나노로봇에 비하면 수백만대나 크며 혈관치료에 이미 사용되고 있다.

 

제약업과 바이오 기술의 접목

제약업은 그동안 제조원가에 비하여 부가가치가 큰 산업으로 여겨졌다. 세계최초의 항생제인 페니실린은 단수한 푸른곰팡이에서 추출되었는데 80년간 세계를 바꾸어놓았다. 최근 5세대 항생제까지 발전한 세팔로스포린의 원료도 이탈리아의 하수도에서 발견되었다. 이러한 생명공학의 유용성을 알아차린 삼성은 삼성바이오로직스로 의약품 산업을 시작했다. 삼성의 반도체 공장건설과 공정설계 기법은 제약산업에도 큰 도움이 되었을 것으로 추정한다. 송도의 삼성바이오로직스 인근에 있는 셀트리온은 바이오시밀러라는 유사약제조 등으로 이미 연간 1조원의 매출을 달성했다.

삼성전자의 발전된 전자공학기술은 대형의료기기뿐 아니라 슬립센스와 같은 수면진단기기나 기어S3와 같은 웨어러블기기에도 활용되고 있다. 이 시장의 가능성을 알아본 구글은 일치감치 23앤드미라는 유전자 분석회사와 전자약 전문기업을 운영하고 있다. 휴대폰 부품회사로 유명한 퀄컴마저 스타트랙에 등장하는 단순 접촉으로 질병을 인식하는 트라이코더를 구현하기 위해 노력하고 있다.

인간은 누구나 죽게 프로그램 되어 있다. 염색체의 끝단에는 텔로미어라는 부분이 있는데 이 부분이 짧아지면 사람은 죽게 된다. 최신의 연구기술은 메신저RNA를 이용하여 일부 세포의 텔로미어를 연장하는 것에 성공하기도 하였다. 플라나리아는 텔로미어를 연장하는 능력이 있지만 병이 걸리면 여전히 사망한다.

신약으로 치료하지 못하는 질병을 가지 사람들도 줄기세포치료에 희망을 걸 수도 있다. 줄기세포는 모든 장기로 분화가 가능한 세포이다. 일본에서는 노인성 황반변성, 치주염, 식도암, 간 등이 손상된 환자를 줄기세포로 치료했고 관련 기술이 활발하게 연구되고 있다. 제4차 산업혁명으로 발전된 3D 프린팅 기술은 3차원으로 출력한 인공난소에서 사람의 난포세포를 난소세포로 배양하는 단계까지 도달했다. 히드로겔이란 물질을 3D프린팅으로 출력하고 줄기세포를 심을 경우 여러가지 인체조직으로 배양시킬 수도 있다. 이러한 연구들의 궁극적인 목표는 치료하지 못하는 장기나 기관을 인공으로 대체하는 것이다.

 

클라우드 컴퓨팅 기술의 진화

낫임파스블랩은 수단 내전으로 팔을 잃은 40명에게 3D프린터 등으로 제작 된의수를 공급하였다. 최근 학계에선 터치센스를 3차원으로 미세하게 프린팅하는 기술도 개발하였고, 향상된 인공 의수는 단순히 움직이는 것을 넘어서 인간의 손과 같은 감각을 느끼게 한다. 세컨드사이트란 업체는 인공망막을 제작하는 업체인데, 이 기기는 눈에 이식되었고 150명 이상에게 광명을 찾아주었다. 웨어러블 기술은 궁극적으로 장애인들이 정상인과 같이 움직이게 할 것이다. 웨어러블기기들은 군사나 산업목적으로 착용자의 근력과 체력을 향상시키기도 한다.

가상현실기법도 바이오산업에 활용된다. 머시라는 미국병원은 4층 건물에 330명의 의료진이 24시간 근무한다. 그러나, 실제로 이곳을 방문하는 환자는 없다. 그들은 모두 가상현실에서 의사와 만날 뿐이다. 앞으로 가상현실에서 의사가 조작하면 훈련받지 않은 로봇이 원격으로 응급소생술을 대행할 수도 있다. 가상현실 기술과 유사한 증강현실 기법은 눈에 착용하는 렌즈만으로도 당뇨수치를 검사해서 보고하도록 하고 있다.

현재 기계와 인간의 뇌가 통신하는 속도는 초기의 모뎀수준이다. 필자는 2007년 하노버의 cebit에서 뇌파로 움직인는 장난감을 움직여보았다. 인간과 기계의 교신은 뇌파를 측정하는 밴드 모양이었지만 발전된 장비는 망사형태로 뇌에 이식되기도 한다. 사지가 마비된 환자들도 뇌에 교신하는 장치를 부착하면 생각만으로 정상인에 가깝게 휠체어를 조작할 수 있다.

클라우드 컴퓨팅 기술은 더 나아가 인간의 생각자체를 스토리지에 이전하는 것을 가능하게 한다. 인간의 생각을 거대한 저장장치에 담을 수만 있다면, 복잡한 의사결정행위에 아바타를 대신 보낼 수도 있고, 화산이나 재난현장에 인간과 유사한 결정을 내릴 로봇을 보낼 수도 있다.

흔히 포유류들은 그들의 성장기간의 6배까지 살 수 있는 것으로 알려져 있다. 앞으로 제4차 산업혁명과 관련된 융합 기술이 발전되면 인류가 120세에 가까운 수명을 향유하는 것도 점차 보편화될 것이다.

 

<필자 약력>

​여정현

- 서울대학교 법과대학 졸업

- 대우그룹 회장비서실

- 안양대학교 평생교육원 강사

- (주)명정보기술 산호세법인 근무

여정현  koreanewstimes@kntimes.co.kr

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