정부도 올해 초부터 '3T'를 우리경제의 미래를 끌고 갈 핵심기술로 설정하고 이의 발전을 위한 각종 방안을 마련하고 있다. 특히 대통령 업무보고시 정통부 산자부 과기부 등 관련 부처들은 한결같이 신기술의 중요성을 강조하고 나름대로의 중장기 대책을 내놨다.
전문가들은 "본래 취지대로 '3T'를 기술진보의 원동력으로 삼기 위해서는 '선택과 집중'의 원리에 입각한 효과적인 기술개발이 절실하다"고 강조한다.
본지에서는 한국전자통신연구원(ETRI)의 기술자료를 바탕으로 IT와 BT, NT의 현재와 바람직한 발전방향에 대해 살펴보는 자리를 마련했다.
< IT 분야 >
□ 유선 통신 = 지난 96년 초 일본과 미국 연구진들은 파장분할다중(WDM) 기술을 이용해 초당 1Tb의 정보를 전송하는 광전송 기술 시대를 열었다. 하지만 아직 광전송 기술은 광섬유 증폭기(EDFA)가 커버하는 약 30∼80nm 영역에서만 사용돼 약 10Tb/s급 광전송 용량을 얻고 있는 수준이다. 광섬유 소재에 있어서는 광신호 전송에 따른 비선형성을 줄이기 위한 것과 증폭기로 사용 시 그 대역을 넓히기 위한 노력이 이뤄지고 있다.
□ 무선통신 = 주파수 자원의 한계를 극복하기 위해 근래 수년간 새로운 통신시스템이 탄생되거나 새로운 주파수 대역의 할당이 이뤄졌다.
앞으로 펼쳐질 4세대, 5세대 미래 이동 통신은 고속의 데이터 전송 속도, 높은 이동성, 광역 접속성, 그리고 서로 다른 시스템 간의 매끄러운 로밍화 등의 요구를 만족시킬 수 있어야 한다. 그러나 현재 미래 이동 통신 시스템에 대한 분명한 비전을 설정하기는 어렵다. 아직 모든 조건을 만족시킬 수 있는 기술개발이 이뤄지지 않았기 때문이다.
앞으로의 과제는 고속의 데이터 전송능력과 높은 이동성을 동시에 만족시킬 수 있는 통합 시스템을 개발하는 일이다. 향후 이동통신분야에서 유망한 시스템으로는 4G셀룰러를 비롯, 광대역 무선 접속 시스템, LAN, ITS(지능형교통시스템), 그리고 HAPS(성층권 비행선 무선중계시스템) 등이 꼽히고 있다.
최첨단의 나노 양자역학적 원리를 정보통신 기술에 구현, 대용량, 초고속, 저소비전력의 기능을 갖춘 정보통신 시스템을 개발하고자 하는 연구가 한창 진행 중에 있다. 양자 컴퓨터는 이러한 '나노기술'이 적용된 대표적인 분야다. ‘0’아니면 ‘1’의 값을 갖는 디지털화 된 기존 컴퓨터 연산의 대상인 비트와는 달리, 양자 컴퓨터에서 사용되는 양자 비트(quantum bit; 'qubit')는 ‘0’과 ‘1’ 상태의 중첩된 일종의 혼합 상태를 가진다.
이에 따라 비트 수가 증가할수록 여러 개의 상태를 동시에 보유하게 되는 특징을 지닌다. 양자 컴퓨터는 기존의 고전적인 컴퓨터와 비교할 때 연산속도가 엄청나게 빠르다. 예를 들어 40 개 입자의 양자 시뮬레이션을 위해서는 1,024번의 디지털 연산이 필요해 1초에 1조 번의 연산을 할 수 있는 테라플롭스(TFLOPS) 성능의 슈퍼컴퓨터로 돌리더라도 약 3만 년 이상의 시간이 걸리지만, 40 비트의 양자컴퓨터를 사용할 경우 단 일 초도 안되어 끝낼 수 있다. 따라서 양자컴퓨터는 대용량, 초고속의 네트워크 및 통신에 쓰일 수 있다. 또 양자 암호화 기술은 자연의 힘을 그대로 이용하여 보안이 완벽한 통신을 구현할 수 있게 한다. 양자컴퓨터의 실용화를 위해 기본 원리인 양자효과를 고체 내의 전자계에서 구현해야 하며 나노미터 급 반도체 초미세 소자의 제작도 필수적이다.
< BT 분야 >
BT분야의 핵심과제는 생명공학과 IT의 적절한 융합이다. 이는 정보통신 인프라와 정보통신 기술을 활용, 생명현상 또는 인체에 관련된 생체 컨텐츠로 발전시키는 생물 정보학(Bioinformatics)을 통해 구현된다.
생물 정보학은 동, 식물의 유전자 등과 같은 생체 관련 자료를 획득하고 체계적으로 정리, 분석, 이용하는데 초점을 맞추고 있다. 특히 생물정보학은 컴퓨터를 이용해 생물정보를 관리하는 '생물정보처리기술' 및 생체에서의 현상을 의학적으로 분석하고 임상 진료에 활용하는 '생체 의료정보기술'과 밀접한 연관성을 지닌다.
또 생체신호 등을 감지하고 그 신호를 모방함으로써 인체에 친화적인 소자를 연구하는 '생물 소자기술' 생체의 고유한 특성을 기반으로 정보 보호에 활용하고자 연구하는 '생체 인식기술' 등을 포함한다.
지난 90년 미국에서 시작돼 올해 2월 13일 완성된 게놈 프로젝트는 생물 정보학이 거둔 눈부신 성과다. 이를 통해 사람의 염색체 23쌍 내에 염기쌍 30억 개가 어떻게 배열돼 있는지를 밝히고 유전자의 위치를 표시한 지도를 만들 수 있게 됐다. 따라서 게놈 프로젝트를 통해서 얻어진 각 생물체의 방대한 DNA 정보를 이용, DNA의 발현 산물인 단백질의 기능과 인간 유전자 지도를 완전히 알고 나서 각 유전자의 기능을 모두 해독하고 연구해야 하는 포스트 게놈 시대가 도래하게 됐다.
이러한 방대한 작업은 생물 정보처리 기술의 주된 내용이 될 것이며 20∼30년의 기간이 걸릴 것으로 보인다. 이 연구는 컴퓨터를 이용하여 DNA에 담겨져 있는 엄청난 양의 유전 정보가 다양한 단백질을 생산하고 이 단백질들이 서로 상호작용을 하면서 생산하는 더욱 복잡하고 방대한 양의 정보들을 분석·활용해 유전자를 밝혀내는 작업이다.
따라서 이런 방대한 작업을 수행 가능케 하는 슈퍼 컴퓨터 개발을 위해 선진국에서는 IBM, 후지쯔 등의 굴지의 IT 회사들이 포스트 게놈 연구용 슈퍼 컴퓨터 개발에 착수했다. 그러나 국내의 생물 정보 처리에 대한 준비는 전문인력의 부족 등의 이유로 매우 미비한 상황이며 아직 선진국과 많은 격차를 보이고 있다.
저작권자 © 정보통신신문 무단전재 및 재배포 금지
