미래유망기술 관련 연구의 글로벌 트렌드는 ‘디지털 전환’과 ‘지속가능성’이라는 시대정신의 두 축을 뚜렷하게 보여주고 있는 것으로 나타났다.
한국과학기술정보연구원(KISTI)은 2022년 말, 사이언스맵과 인공지능 기술로 개발한 연구방법론을 활용하여 디지털 전환과 혁신을 이끄는 10대 미래유망기술을 선정한 바 있다.
KISTI는 기존에 발표한 내용을 포함해, 인공지능기반 방법론이 미래유망기술로 제시한 208선의 전체 주제를 전반적으로 살펴본 결과를 담은 이슈브리프 〈미래유망기술이 제시하는 시대정신: 디지털 전환과 지속가능성〉(저자: 김소영·황지나·김혜원)을 7월 24일 발간했다.
브리프에 따르면, 미래유망기술 클러스터의 거시적 트렌드 분석 결과, ‘디지털 전환’과 ‘지속가능성’의 2대 축이 미래세대를 위한 혁신 활동을 아우르는 시대정신으로 자리 잡은 것으로 나타났다.
디지털 전환은 4차 산업혁명 시대의 핵심 요소로 떠오른 이후, 광범위한 과학기술 분야와 산업영역에서 계속해서 적용되고 있어 관련된 미래유망기술 역시 지속적으로 연구 및 개발되고 있다.
또한 에너지, 환경 및 사회적 측면의 지속가능성은 인류의 미래 생존을 위해 피할 수 없는 쟁점이 되었으며, 지속가능성 은 ESG 경영과 함께 다양한 산업 분야에서도 혁신과 연구개발의 필수 고려요소이자 핵심 동인으로 떠오르고 있다.
국가별 이슈 집중 분야를 살펴보면, 미국과 중국의 기술패권경쟁은 미래유망기술 이슈에서도 명확하게 드러나고 있으며, 중국은 디지털 전환 기반기술과 응용 관련 주제에 집중하는 양상을 보이지만, 미국은 디지털 전환과 지속가능성을 포괄하고 있는 것으로 나타났다.
저자들에 의하면, 이번 연구는 양적인 경향을 중심으로 살펴본 것으로, 주요 국가들의 활동을 질적 측면에서 비교 분석하면 글로벌 경쟁의 지형도가 달라질 가능성이 있다. 저자들은 미래유망기술 분야에서 한국은 양적으로는 세계 6위 수준의 주도적 국가로 나타났으나, 핵심 고피인용 논문 분석 등 질적 측면을 고려하여 분석하면 한국이 이들 분야에서 실질적으로 주도권을 점유하고 있는지에 대해 명확히 판단할 수 있을 것이라고 밝혔다.
브리프는 지속가능성 이슈와 관련한 혁신활동 발굴의 필요성을 정책적 시사점으로 제시했다. 미래혁신의 시대정신의 한 축인 ‘지속가능성’ 관점의 미래유망기술 이슈에 대한 심도 있는 분석과 관련한 혁신 활동을 진흥하기 위한 정책 수립이 필요하다는 것이다.
미국, 중국 등 주요 강대국이 과학기술 각 분야에서 주도권을 확보하기 위한 경쟁이 심화하는 가운데, 지속가능성과 관련된 분야는 미국 및 영국 등으로 대표되는 서방 선진국에서 기술 패권을 계속 유지하고 있는 분야이다.
한국은 비교적 디지털 전환 주제에 집중하고 있는 경향을 보이며 지속가능성과 관련한 분야에서 아직 명확한 글로벌 주도권을 확보하지 못하고 있다. 브리프는 향후 이 분야에서 한국의 영향력을 강화하기 위해서는 미래 발전의 방향성을 사전에 탐색하여 해당 분야 국제 협력과 연구 투자 확대, 혁신기업 지원 등 관련 정책 수립에 참고할 필요가 있다고 제언했다.
◇ 브리프의 주요 내용은 다음과 같다.
■ 인공지능이 예측한 미래유망기술
사이언스맵은 과학기술의 현재 지형도를 알려줄 뿐만 아니라, 과거로부터 현재까지 과학 기술 커뮤니티가 거쳐온 궤적이 담겨있는 기록임. 인공지능 기술을 이용한 사이언스맵 분석은 좀 더 구체적이고 의미 중심적인 분석을 가능하게 하며, ‘사후 분석’에서 ‘예측 분석’으로 나아갈 수 있게 해주었음.
▶ 미래 고성장 과학기술영역의 주요 내용
ㅇ 미래유망기술 클러스터 208개의 위치를 주요 분야별로 확인한 결과, 물리과학 및 공학 분야 73개(35.1%), 수학 및 컴퓨터 과학 분야 69개(33.2%), 의생명과학 및 보건과학 분야 34개(16.3%), 생물 및 지구과학 분야 18개(8.7%), 사회과학 및 인문학 분야 14개(6.7%)를 확인함
ㅇ ‘의생명과학 및 보건과학’ 분야는 전체 클러스터 지형도에서 32% 수준으로 가장 높은 비중을 차지했으나, 미래유망 기술 클러스터에서는 비중이 감소하였고, 상대적으로 ‘수학 및 컴퓨터 과학’, ‘물리과학 및 공학’ 분야에서 비중이 높게 나타남
■ 미래유망기술 8대 이슈 선정
▶ 미래유망기술 토픽 확인 및 주요 키워드
ㅇ 토픽별 주요 키워드 및 구성비율을 통해 토픽별 관련 분야를 파악하였으며, [표1]은 그 예시로 토픽별 상위 10개의 주요 키워드를 보여줌. 넓은 관점에서 토픽 1은 에너지 관련 기술·응용 분야, 토픽 2는 도시·정책 관련 분야, 토픽 3은 물·연료 관련 분야, 토픽 4는 소재·구조 관련 분야, 토픽 5는 세포·암·치료 관련 분야, 토픽 6은 데이터 방법론 관련 분야, 토픽 7은 전력·제어 관련 분야, 토픽 8은 노화·건강 분야와 관련이 있음을 확인함
▶ 미래유망기술의 거시적 트렌드와 주요 이슈 매핑
ㅇ 미래유망기술 클러스터 208개를 대상으로 토픽을 할당하여 미래유망기술의 거시적 트렌드 및 주요 이슈를 확인함
ㅇ 토픽별 클러스터 목록과 클러스터별 최신, 고피인용 논문을 확인하여 토픽의 주요 이슈를 파악함. [그림6]은 미래유망 기술 클러스터 208개의 인용기반 유사성 관계맵과 토픽 분포를 보여주며, 많은 클러스터가 토픽 6에 모여있고, 클러스터의 관계에 따라 토픽 분포가 확연히 나눠짐을 확인함
ㅇ 미래유망기술 클러스터 208개의 이슈는 ‘지속가능성’과 ‘디지털 전환’의 두 축을 중심으로 형성되어 있음. [표3]은 미래유망기술의 주요 이슈 및 주요 키워드들을 보여주며, 이슈의 특성에 따라 ‘지속가능성’과 ‘디지털 전환’으로 분류됨
ㅇ 토픽 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8은 지속가능성 관련 연구 분야로 구분하였으며, 에너지와 전력(토픽 1, 토픽 7), 도시 및 국가환경(토픽 2), 물과 오염(토픽 3), 친환경 소재(토픽 4), 그리고 질병 극복(토픽 5)과 건강과 웰빙(토픽 8)의 관점에서 지속가능성에 대한 연구임
ㅇ 토픽 4, 6, 7, 8은 디지털 전환 관련 연구 분야로, 신소재/물성(토픽 4), 전자 장치와 제어(토픽 7) 및 건강과 웰빙(토픽 8) 측면에서 활용되는 디지털 전환 관련 기반 기술과 광범위한 과학기술분야의 디지털 전환 사례(토픽 6)에 대한 연구임
■ 글로벌 현황 분석
▶ 주요 국가 이슈 포트폴리오 분석
ㅇ 220개 국가 중, 논문 수 기준 상위 6개국(중국, 미국, 영국, 독일, 인도, 한국)을 주요 국가로 하여 토픽별 분포를 확인하였으며, 모든 토픽에서 중국과 미국의 논문 생산 관여도가 가장 높게 나타남(그림 7)
ㅇ 토픽별 할당된 논문 수를 확인한 결과, 토픽 6과 관련된 논문 수가 가장 많았으며, 토픽 4, 토픽 8, 토픽 3의 순이었음(그림 8). 모든 토픽 분야에서 주요 6개국의 논문 비중이 전체의 43~58% 수준으로 일부 국가에 논문 생산이 집중되어 있음을 확인함
ㅇ 중국과 인도, 한국의 경우 토픽 4와 토픽 6에 대한 상대적 비중이 높았으며, 특히 인도는 토픽 4의 비중이 매우 높게 나타남. 미국과 영국, 독일의 경우, 토픽 6과 토픽 8의 비중이 상대적으로 높게 확인되었음. 전반적으로 한국과 중국, 인도의 토픽별 분포가 유사한 형태를 보였으며, 미국과 영국의 토픽별 분포가 유사한 형태를 보임.
▶ 이슈별 국가점유율 및 한국의 현황
ㅇ 모든 토픽에서 중국과 미국의 점유율이 가장 높게 확인되었으며, 이들 국가(상위 1~2개국)의 점유율 합이 전체의 30% 이상을 차지함
ㅇ 토픽 1과 토픽 5에서는 미국과 중국의 논문 점유율이 유사한 수준으로 높게 확인되었으며, 토픽 2와 토픽 8은 미국의 점유율이 가장 높았고, 토픽 3, 4, 6, 7은 중국의 점유율이 가장 높게 나타남
ㅇ 토픽 4와 토픽 7은 한국 내 비중이 전체 국가에서의 비중보다 비교적 높았으며, 토픽 8은 한국 내 비중이 전체 국가에서의 비중보다 낮게 나타남(그림 10)
ㅇ 이는 토픽 4와 토픽 7의 경우, 관련 이슈에 대해 전체 국가 대비 한국의 관심이 비교적 높은 분야임을 의미하며, 토픽 8의 경우 한국의 관심이 상대적으로 낮은 분야임을 의미함
ㅇ 또한, 한국의 토픽별 비중 특징을 살펴보면, 한국 내 비중이 높으며 한국의 논문 점유율도 다소 높은 분야는 토픽 4와 토픽 6이었음(그림 11)
ㅇ 토픽 4와 토픽 6의 경우, 한국 내 관심도가 높으며, 전체 국가 내에서도 관심도가 높은 분야로 확인됨
