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현대 과학기술은 새로운 발전단계로 접어들고 있다.

정보·기계·재료·광·생물 공학 등 여러 분야에서 일기 시작한 충격적인 기술변혁은 서로 영향을 주거나 복합화되어 새로운 기술혁명의 시대를 펼쳐나가면서 종래 산업구조의 모습을 바꾸고 인간의 생활양식에도 큰 변화를 일으키고 있다. 현대 산업사회의 기술혁신을 주도하는 첨단기술에 대한 공인된 정의는 아직 없다. 그래서 사람에 따라 '1990년대 또는 21세기의 직업을 창조하는 산업', '고도의 변화를 가진 기술(정보처리·통신·반도체·로봇·생물공학 포함)'이라고 정의하고 있다.

첨단기반기술에는 정보·전자, 옵토일렉트로닉스, 신소재, 생명과학이 있다. 각 분야의 현황과 전망은 다음과 같다.

정보·전자 분야의 핵심부분인 컴퓨터는 갈수록 고속화·소형화·대용량화·저가격화되고 있다. 컴퓨터의 계층은 슈퍼컴퓨터, 주 처리 컴퓨터, 슈퍼미니컴퓨터, 워크스테이션(workstation), 퍼스널컴퓨터, 마이크로컴퓨터의 순으로 되어 있으나 각 계층마다 컴퓨터의 성능이 향상되고 있기 때문에 컴퓨터의 처리능력은 본래의 계층을 웃도는 추세이다.

최근 컴퓨터는 문자나 기호의 정보뿐만 아니라 그림·도형·영상·음성을 포함한 멀티미디어(multimedia) 정보나 이런 정보를 계층적으로 조합한 하이퍼미디어(hypermedia) 정보도 처리하기 시작했다(인터넷). 이렇게 다양한 규모의 컴퓨터들이 사무실과 공장은 물론 학교와 병원 및 가정생활에서도 이용됨에 따라 그 이용기술인 소프트웨어의 수요가 크게 늘고 있으며, 그 개발기술은 점차 고도화·간편화되고 있다.

또한 인공지능이나 지식정보처리는 이제 연구단계에서 실용화단계로 넘어가는 과도기에 놓여 있다. 1990년대로 접어들면서 반도체 기술의 비약적인 진보로 초대형 컴퓨터의 뒤를 이어 초고속 슈퍼컴퓨터가 등장했다. 또한 초소형 컴퓨터나 퍼스널컴퓨터의 경량화와 저가격화가 급속히 진행되는 한편 '인간에게 친근한 컴퓨터'를 구현하기 위해 이용하기 쉬운 소프트웨어 개발이 활발하게 진행되고 있다.

한편 옵토일렉트로닉스의 핵심기술인 반도체 기술과 광기술도 괄목할 만한 발전을 거듭하고 있다.

반도체 기술의 발전을 이끌어온 반도체 기억소자 중에서도 특히 디램(dynamic random access memory/DRAM)의 용량은 3년에 약 4배씩 늘어나고 있다. 또 마이크로프로세서 분야에서는 64bit 리스크(reduced instruction set computer/RISC)마이크로프로세서의 개발로 슈퍼컴퓨터를 칩 1개로 실현할 수 있는 날을 앞당기게 되었다. 또 신경망칩(n#128chip)과 같이 새로운 컴퓨터 아키텍처(computer architecture)를 지향하는 집적회로칩의 연구개발도 활발하게 진행되고 있다.

첨단소자는 이미 마이크로의 벽을 넘어 나노 스케일(nano scale)의 영역으로 들어서고 있다. 양자우물(quantum well)이나 양자구슬(quantum dot) 같은 저차원 반도체를 비롯한 양자소자(quantum device)가 등장하여 통신을 선도하는 광기술이 실현될 전망이다. 또 주사 터널링 현미경(scanning tunneling microscope/STM)은 원자 조작에 성공하여 새로운 분야의 개척에 나서고 있다.

신소재의 발견은 언제나 기술혁신을 이끌어왔다.

특히 오늘날의 첨단기술은 독특하고 새로운 발상의 신소재나 고도의 기능을 가진 소자를 개발하여 여러 가지 어려운 문제점들을 해결하리라 기대된다. 예를 들면 1986년 발견된 고온초전도물질이 한때 전세계적으로 치열한 연구개발경쟁 열풍을 몰고온 현상이나, 1985년에 발견된 탄소원자 60개로 구성된 새로운 탄소분자 버크민스터 풀러린(buckminster-fullerene：약칭 bucky ball) C60이 현재 세계 과학기술계의 뜨거운 연구개발열을 불러일으키고 있는 현상은 이런 사실을 뒷받침하는 대표적인 사례이다.

오늘날 소재 중에서도 특별히 기능소재가 주목을 받고 있는 이유 중의 하나는 정보·통신 분야의 비중이 매우 높기 때문이다. 또 하드웨어의 신소재 개발에서도 정밀화·지능화 등의 형태로 소재에 고도의 기능을 부여하려는 움직임이 두드러지기 시작했다. 그밖에도 기능재료는 개발의 관성이 작고 기술혁신의 속도를 쉽게 따라잡을 수 있다는 특징이 있다. 한편 1990년 버키볼의 양산기술이 개발되어 연구자들이 이 물질을 쉽게 입수할 수 있게 되면서 고온초전도물질 연구와 버금가는 활발한 연구개발 열의를 불러일으키고 있다.

축구공 모양의 이 신물질은 그 독특한 성질을 이용하여 윤활제·축전지·약품수용장치·스위치·자석·특수강재·초전도체 등 다양한 응용분야를 창출할 것으로 기대된다. 그런데 세계과학기술계가 당면한 가장 긴급한 과제 중 하나는 프레온(chlorofluorocarbon/CFC) 대체물질의 개발이다(클로로플루오로카본). 오존층 파괴의 주범으로 지목되고 있는 프레온의 생산중단 시기를 2000년에서 1996년으로 앞당김에 따라, 광범위한 이용분야를 갖고 있는 프레온을 대치할 신물질 개발이 늦어진다면 세계 산업계와 지구환경은 막대한 영향을 입게 될 것이기 때문이다.

생물공학은 1970년대초 유전자 재조합의 실험개시와 함께 개막된 기초기술개발시대에 이어 1980년대초부터는 생물공학기법을 이용한 인터페론, 인슐린, 성장호르몬, B형 간염백신 등 주로 의약품의 양산시대로 들어갔다. 또 의료분야에서는 1990년 미국에서 유전자치료가 시작되었다.

그러나 1990년대로 접어들면서 그 대상은 농림·수산·화학·식품·전자공학 등 광범위한 분야로 번져나가고 있다. 특히 식물유전공학분야에서 두드러진 발전이 이루어지고 있어 생물공학의 '제3의 물질'을 예고하고 있다. 우선 병충해에 강한 새로운 특성을 가진 작물과 성숙기가 늦추어진 작물개발에 성공한 데 이어, 식물을 이용해 특정한 화학물질이나 또는 바이오플라스틱과 같은 공업원료를 생산하는 연구도 큰 진전을 보이고 있다. 예를 들면 미국 미시간주립대학교의 거스데 조에텐과 스위스 바젤에 있는 프리드리히 미셔 연구소의 토머스 혼은 사람 인터페론의 유전자를 순무 속에 도입하여 대량의 인터페론을 생산하는 데 성공했다.

한편 미국 캘리포니아 주 스크립스 연구소의 앤디 히아트 그룹은 담배모자이크병 바이러스에 대한 담배의 내병성을 키우기 위한 실험에서 담배가 쥐의 항체를 대량 생산하고 식물이 만든 이 항체가 정상적인 쥐의 항체처럼 행동한다는 사실을 발견했다. 1989년에 벨기에 겐트의 플란트제네틱시스템사와 리즈크대학교의 과학자들은 유채에서 일종의 진통제를 생산하는 실험에 성공했는가 하면, 네덜란드의 농업생물공학기업인 모젠사의 과학자들은 유전공학적으로 개량한 토마토와 담배에서 인간의 단백질과 구별할 수 없을 정도로 흡사한 사람 혈청 알부민을 생산하는 데 성공했다.

그러나 약품은 안전성과 효능에 대한 엄격한 시험을 거쳐야 하기 때문에 식물에서 나오는 이런 화학물질을 상업적으로 사용하는 데는 시간이 걸릴 것 같다. 한편 과학자들은 최근 식물을 이용하여 보다 다양한 제품을 생산할 수 있는 길을 열기 시작했다. 이들은 유전자를 옮기는 기법을 이용하여 식용유·왁스·지질(脂質)·전분과 같은 천연제품은 물론 공업용 기름과 폴리에스테르를 포함한 바이오플라스틱도 생산할 수 있다는 것을 밝혔다.

미시간주립대학교의 삼머빌 교수는 애기장대속의 작은 식물에서 플라스틱 용기로 쓰이는 폴리에스테르의 일종인 PHB(polyhydroxybutyrate)의 알갱이를 생산했다고 보고하고 있다. 그밖에도 미국 캘리포니아 주의 생물공학기업인 칼젠사의 과학자들은 카놀라(canola)나무를 이용해 식품과 세제업계에서 요긴하게 쓰이는 기름 2가지를 생산하는 데 성공했다.

칼젠사는 또 카놀라나무에 2개의 유전자를 주입함으로써 화장품 등에 쓰이는 매우 귀중한 다목적 기름인 호호바유(jojoba oil)를 생산하는 데 촉매역할을 하는 효소를 만들어냈다. 1990년대말 세계의 생물공학 관련 시장(약 1,420억 달러)에서 농업부문이 차지하는 비중은 70％에 이를 것으로 전망되고 있다.

감성공학은 인간의 신체적·생리적·심리적 특성을 종합적으로 고려해 제품을 설계하고 만들 수 있게 연구하는 학문이다.

단순히 기능이 뛰어난 제품을 만드는 것이 아니라 제품에 대해 사용자가 만족감을 얻을 수 있는 모든 감성에 가장 큰 만족을 줄 수 있는 제품이 되도록 연구하는 것이다. 감성공학은 1986년 일본 마쓰다자동차회사의 야마모토 회장이 새로운 스포츠카의 개발과정을 설명하면서 처음 등장한 말이다. 이후 섬유소재, 냉온방기기, 제품의 색채, 조명, 기기의 음향, 제품의 냄새, 자동차 등에서 다양하게 응용되고 있다.