돼지는 이식용 장기를 얻는 데 쓰이는 동물 중 하나다. 게티이미지뱅크


21일(현지시간) 국제학술지 '네이처'가 이종간 장기이식 기술, 인공지능(AI) 기반 기후 모델링, 핵융합과 소형 모듈원자로(SMR)를 포함한 차세대 원자력, 양자컴퓨터 등 7가지 분야를 선정해 올해 주목할 혁신기술로 선정했다.
● 이종 장기이식
유럽 46개국과 미국에서만 매일 평균 24명이 장기이식을 기다리다 사망하는 것으로 알려졌다. 대기 명단에조차 오르지 못한 환자들을 고려하면 실제 사망자 수는 더 많다는 분석이다.
릴게임예시 돼지나 원숭이 등 다른 동물의 조직이나 장기를 인간에 이식하는 '이종이식(Xenotransplantation)'은 장기이식을 기다리는 환자들에게는 한 줄기 빛이다. 핵심 과제는 종의 차이로 발생하는 면역 거부반응 제어다. 초정밀 유전체 편집 기술과 면역억제제가 발전하면서 이종이식 환자의 예후가 크게 개선되고 있다. 주로 신장과 심장 이식이 활발하다.
바다이야기프로그램 레오나르도 리엘라 미국 매사추세츠 종합병원 이식학과장은 "일시적인 이종이식만으로도 인간 기증자를 기다리는 환자에게 소중한 시간을 벌어줄 수 있다"며 "이식 거부 반응에 대한 이해가 깊어지면 대체 장기가 해결책이 될 것"이라고 밝혔다.
● AI 기상 모델
2025년 10월 영국 구글 딥마인드의 AI 기후 백경게임랜드 모델이 북미 지역 허리케인 '멜리사'의 위협에 대한 조기 경보를 제공했다. 가장 규모가 큰 5등급 허리케인으로 발전할 것이라고 수일 전 예측하고 경로도 정확히 제시했다. 기존 모델은 예측에 실패했다.
대규모 데이터 처리에 강한 AI는 방대한 기상 데이터를 복잡한 계산으로 처리하는 기존 수치 예보 모델의 좋은 대안으로 제시된다. 수백만 줄 알라딘게임 의 계산 코드와 대규모 팀 없이도 보다 정확한 예보를 낼 수 있는 방법이 등장한 것이다.
환경 데이터 분야 과학자인 엘리자베스 반스 미국 보스턴대 교수는 "AI 모델 덕분에 슈퍼컴퓨팅 시설에만 의존하던 시뮬레이션 프로젝트를 일반 연구자들도 수행할 수 있게 됐다"며 "전에는 다른 연구팀에 넘겨야 했던 과학적 질문들을 이제 직접 해결할 수 바다이야기모바일 있다"고 말했다.



케이스타(KSTAR) 프로젝트는 태양 같은 별에서 일어나는 핵융합 현상을 거대한 '토카막' 구조에서 인공적으로 일으켜 에너지를 생산하는 것이 목표다. 한국핵융합에너지연구원 제공


● SMR과 핵융합 등 차세대 원자력
AI 기술이 급속도로 발전하면서 전력 수요도 비례해 증가하고 있다. 국제에너지기구(IEA)는 2030년까지 데이터센터의 에너지 수요가 연간 15% 증가할 것으로 전망한다. 과학자들은 부족한 전력을 보충하기 위한 차세대 원자력 발전에 주목한다.
SMR은 기존 대형 원전보다 출력은 적지만 모듈 형태로 안전성이 높고 설치 장소가 유동적이다. 러시아와 중국은 SMR을 가동하고 있고 전세계 100개 이상의 SMR 개발 프로젝트가 검토·진행 중이다. 차세대 원자력 발전에서 가능성을 본 민간 기업에도 투자가 늘고 있다.
태양과 같은 별(항성)에서 일어나는 핵융합 반응을 지상에서 구현해 청정에너지를 고효율로 생산하는 '꿈의 기술' 핵융합 연구도 활발하다. 2022년 미국 리버모어국립연구소 연구팀은 국립점화시설(NIF)에서 레이저 핵융합을 활용한 에너지 순생산을 최초로 시연하기도 했다.
국내에서는 한국핵융합에너지연구원을 중심으로 2030년대 전력 생산 실증을 목표로 연구개발(R&D)이 추진 중이다.
● 현실화하는 양자컴퓨팅
미래 전략기술인 양자컴퓨터는 기존 고전컴퓨터(슈퍼컴퓨터)로는 계산이 너무 오래 걸려 사실상 해결이 불가능한 유형의 문제를 풀 수 있다. 상용화 시 물리학 발전부터 화학 반응 최적화, 신약 탐색, 암호 해독까지 인류 기술 전반의 수준을 끌어올릴 것으로 기대된다.
양자컴퓨터는 물질의 양자 상태를 활용한 정보처리 단위인 '큐비트(qubit)'를 안정적으로, 많이 구현하는 것이 과제다. 큐비트는 초소형 회로나 원자, 이온 등 물리적 형태가 다양하다. 미국 구글은 초전도 회로 기반 양자컴퓨터 선두 주자 중 하나로 큐비트 수명과 규모를 확장하는 데 집중한다.
미하일 루킨 미국 하버드대 교수팀은 중성원자 기반의 양자컴퓨터를 개발하고 있다. "실용적인 시스템이 몇 년 안에 등장할 것"이라고 말했다. 이어 "양자컴퓨팅 시스템이 이미 합리적인 규모로 작동하고 있으며, 우리가 그것들로 무엇을 할 수 있는지 알아내기 위해 실험을 시작할 수 있다"고 밝혔다.



메신저리보핵산(mRNA)은 생명체의 유전 정보가 기록된 디옥시리보핵산(DNA)의 일부가 필요에 따라 복사된 유전 물질이다. mRNA는 백신으로 활용돼 인류가 신종 코로나바이러스감염증(코로나19)을 극복하는 데 활약했다. 게티이미지뱅크 제공


● mRNA 백신과 치료제
메신저리보핵산(mRNA)은 생명체의 유전 정보가 기록된 디옥시리보핵산(DNA)의 일부가 필요에 따라 복사된 유전 물질이다. mRNA는 백신으로 활용돼 인류가 신종 코로나바이러스감염증(코로나19)을 극복하는 데 활약했다.
이후 mRNA 기반 백신과 치료제는 가능성을 넓히고 있다. 특히 암에서는 치료제로 유망하다는 평가다. 설계와 제조가 용이하고 비용이 낮다는 점이 강점이다.
한편 미국 도널드 트럼프 대통령은 '백신 부정론자'로 트럼프 정부는 지난해 8월 mRNA 백신 연구 프로그램에 대한 연방 자금 지원을 약 5억달러(약 7200억원) 삭감한 바 있다.
엘리아스 사유르 플로리다대 교수는 "mRNA 기술은 '악마화'됐다"며 "이렇게 흥미로운 기술을 무시할 순 없다"고 전했다.



칠레에 위치한 베라 루빈 천문대 상공으로 은하수와 대마젤란운이 선명하게 펼쳐져 있다. 루빈 천문대는 2026년부터 10년에 걸친 대규모 하늘 관측(LSST)을 본격적으로 시작해 우주의 변화를 정밀하게 추적할 예정이다. NSF DOE Rubin Observatory, P.J. Assuncao Lago 제공


● 망원경부터 현미경까지…한계를 넘다
이 밖에도 네이처는 칠레에 설치돼 지난해 운영을 시작한 베라 루빈 천문대와 기존 전자현미경의 한계를 극복해 뇌 연결망을 관찰하는 초정밀 광학현미경 기술 등도 혁신 기술로 선정됐다.
베라 루빈 천문대는 주력 장비인 인류 최대 '디지털 카메라'인 32억화소 망원경을 활용해 10년간 약 200억개의 은하와 별을 관측할 것으로 기대된다. 
<참고 자료> - doi.org/10.1038/d41586-026-00188-6
[이병구 기자 2bottle9@donga.com]