KOSEN 한인과학기술자네트워크

제목:  빅데이터를 통한 지속가능한 발전을 위한 과학 기술

주제1. 스마트 그리드(Smart Grid)
  첫번째 주제는 스마트 그리드 (Smart Grid)입니다. 스마트 그리드란, 전력을 생산/운송/소비함에 있어, 정보통신기술을 접목하여 사용자와 공급자간에 전기 및 전력 사용 현황을 실시간으로 파악하고, 사용자의 소비 패턴에 따라 전력 공급량을 자동으로 조절하는 신개념 전력 공급 네트워크입니다. 이 시스템은 사용자들(Users) 각각의 전력 소비 패턴 데이터를 수집 및 분석하여,  전력의 수요가 많은 시간이나 장소를 실시간으로 파악하고 전력을 효율적으로 공급함으로써 높은 비용-효과 (Cost-effective)를 가질 뿐만 아니라, 기존의 화석연료가 아닌 태양열 및 풍력 등과 같은 신재생에너지를 사용하여 전력을 생산 하기 때문에 환경오염 또한 막을 수 있는 친환경 (Environment-friendly) 시스템입니다. 따라서, 이러한 스마트 그리드는 ‘지속가능한 발전’의 3대 요소인 사회 (Social), 환경 (Environment), 경제 (Economic)를 모두 아우를 수 있는 대표적인 과학기술로써, 다음 세대 (후손)들을 위하여 반드시 지속적으로 개발되어야 하는 과학기술분야라고 생각합니다. 한 예로, 지난 2009년 한국정부는 2000여 세대 규모의 제주실증단지를 설립하여, 태양광 발전 및 실시간 전력 충전 배터리 등을 사용하는 실제 스마트 그리드 단지를 신축하였고, 그 결과 지능형 소비자의 전력 감축 량을 최대14.1%로 개선시켰습니다.  단지 내에 살고 있는 사용자들은 5분-10분 간격으로 전기요금을 파악할 수 있었을 뿐만 아니라, 전력 공급자가 제공하는 개개인의 전력 소비 패턴 데이터를 볼 수 있어, 낭비되는 전력을 현저히 줄일 수 있었습니다. 이 밖에도, 스마트 그리드의 효율을 최대한 개선시키고자, 신재생에너지를 변환 및 저장 해줄 수 있는 에너지 하베스팅 (Energy Harvesting)기술도 활발이 연구되고 있는 상태입니다.
 
주제2. 빅데이터를 이용한 인공지능(Big Data & AI)
  또 다른 과학기술로는 빅데이터 분석을 이용한 범죄 예방을 생각할 수 있었습니다. 범죄자 프로파일링이 사건이 일어난 후 범죄자의 심리 및 행동을 분석하여 범인 검거에 도움을 주는 방법이라면, 우리가 제시하는 데이터 분석은 사건이 일어나기 전, 주변 환경과 같은 외적인 요인들에 해당하는 데이터들을 이용함으로써 범죄가 일어날 만한 시간, 공간, 사건들을 미리 인지하고 예방하는 것입니다. 또한 개인의 행동패턴이나 생활 환경에 대한 데이터를 확보하여 분석할 수 있다면 충동적인 살인이나 묻지마 살인과 같은 범죄를 저지를 확률이 높은 사람들을 파악할 수 있어 범죄예방에도 어느 정도 기여를 할 수 있을 것입니다. 뿐만 아니라 마치 비행기 조종사가 비행 시뮬레이션을 통한 훈련을 하는 것처럼 경찰이나 보안 인력들이 시뮬레이션을 통해 범죄가 일어날 만한 모든 경우의 수에 대해 경험해보고 대책을 마련하는 것도 범죄 예방과 범인 검거에 큰 도움이 될 것이라 생각합니다. 특히 매우 빠르게 발전하고 있는 VR (Virtual Reality) 기술과 움직임 및 동작을 감지하고 느낄 수 있는 센서를 이용하여 훈련한다면 더욱 현실감 있는 훈련이 가능할 것이라고 생각합니다.
  또한, 빅데이터를 기반으로 하여 AI(Artificial intelligence)를 이용한 범죄 예방을 생각할 수 있었습니다. AI를 이용한 영상처리 시스템 산업은 크게 객체 인식(얼굴, 사물인식), 상황 감지(상황정보 인식 또는 추론), 모션 인식(전신, 손 동작)의 특징을 가지고 있고 이는 범죄 예방에 효과적일 것이라고 생각합니다. 최근 중국에서는 딥러닝을 이용한 안면 인식 CCTV와 더불어 동작 인식이 가능한 웨어러블 바디캠, 그리고 수집된 범죄자들의 안면 데이터 베이스를 이용하여 세 달 동안 600명 가량의 범죄자를 검거했습니다. 우리는 AI CCTV의 범위를 빅데이터를 기반으로 한 우범 지역에 한정한다면 제기되는 사생활 침해의 문제를 덜고 범죄 예방의 수단으로 이용할 수 있을 것입니다. 이를 앞서 범죄 예방을 위한 빅데이터 분석을 이용해 얻은 상황에 적용한다면 더 효과적인 범죄 예방을 이끌어 낼 수 있을 것입니다. 또한, 이를 전자 발찌에 적용한다면 동작, 음성 인식으로 음주 여부나 특정 동작을 파악하고 특정 데시벨 이상의 소리를 감지하여 재범율이 높은 성범죄도 예방할 수 있을 것이라고 생각합니다.
 
주제3. 빅데이터를 이용한 웰빙 (Big Data & Well-being)
  빅데이터 분석을 이용한 역학연구 및 인구조사는 개인을 넘어 인류의 건강을 증진시키고 환경을 유지 및 보호하는 방향에도 도움을 줄 수 있다고 생각하였습니다. 예를 들어, 가축사료에 포함되어있는 인(P)은 분뇨를 통해 배출됩니다. 주로 돼지 돈사에서 배출되는 이 폐수는 발생량이 적지만 고농도여서 매우 높은 오염도를 가지고 있습니다. 이런 유기물과 암모니아성질소는 하천으로 방류되면 산화되면서 물속의 용존산소를 소모시킵니다. 이는 물을 썩게 만들고 생태계의 파괴를 초래합니다. 빅데이터 분석의 도움으로 가축의 영양상태를 확인하고 그를 통한 사료 개발 (e.g. 피타아제가 들어있는 사료 혹은 피타아제 유전자를 다른 유기체에서 발현시켜 배합한 사료)을 함으로써 이런 유기물과 암모니아성질소 배출을 줄이거나 정화처리 시설을 개발 및 강화하는 연구를 통해 생태계를 유지 및 보호하는 데에 기여 할 수 있을 것이라고 생각하였습니다.
게다가 , 빅데이터를 이용하여 인류의 영양상태 증진뿐만 아니라 항생제 남용과 배출을 통한 생태계 파괴를 막는 연구가 이루어져 인류와 지구의 지속 가능한 발전에 기여 할 수 있다고 생각하였습니다.예를 들어, 빅데이터를 통해 비타민 D 가 세균성 감염과 항생제 처방에 주는 영향을 연구한 사례도 노년층에 긍정적인 결과를 보여주었고, 이는 더 많은 연구를 통해 인류의 건강을 증진 시킬 수 있는 또 다른 예시로 들 수 있을 거라 생각하였습니다.
  역학적 연구를 통해 병인 감염의 출처 환경을 조사하여 조기진단 방안을 연구하는 방법과 더불어, 개인형 맞춤 진단 의학 또한 관심을 받고 있습니다. 인류 개개인마다 지니고 있는 유전자 집단 혹은 환경 요인들에 의해 요구되는 진단법이 다르기 때문입니다. 그에 따라 다양한 검사법이 존재하지만 기존의 검사법과 다른 모발 미네랄 검사는 지속적으로 유지하여 앞으로도 사용해야 한다고 생각합니다. 모든 질병의 원인인 스트레스와 채내 영양 불균형 상태로 인해 따른 몸의 대사 기능 이상을 초래하는 건강상태를 측정하는 방법 중 상대적으로 간단하고 많은 정보를 제공하기 때문입니다. 모발은 혈액과 달리 오랜 시간 걸쳐 만들어지기 때문에 검사결과를 전반적으로 일정하며 헤어속에 존재하는 30가지의 영양 미네랄과 8가지의 중금속 함량을 한번에 측정할 수 있는 연구법입니다. 미네랄은 우리몸의 필수 영양성분으로 미량으로 존재하지만 결핍시 큰 부작용을 일으키며 크게는 면역질환, 당뇨, 비만, 뇌질환 등을 일으킬 수 있는 요인이 되어 미리 진단하여 신진대사를 원활하게 할 수 있습니다. 그러므로 개인형 맞춤 진단 방법 중 하나인 모발미네랄검사법이 지속적으로 이용되어 미래 질병 예방 및 진단법으로 지속적으로 사용되어야 한다고 생각합니다.
 
References
[1] [미래기술25] ③제주서 첫 스마트그리드 실험..전기사용량 14% 줄. 이데일리 뉴스. http://www.edaily.co.kr/news/read?newsId=01338246619402768&mediaCodeNo=257&OutLnkChk=Y
[2] 버려지는 에너지 ‘수확’ 하려면? 신재생, 압전, 광전 에너지 등 방법 다양해. The Science Times. https://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EB%B2%84%EB%A0%A4%EC%A7%80%EB%8A%94-%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80%EB%A5%BC-%EC%88%98%ED%99%95%ED%95%98%EC%9E%90-2
[3] BOARD-INVITED REVIEW: opportunities and challenges in using exogenous enzymes to improve nonruminant animal production. 2011 Oct;89(10):3189-218. doi: 10.2527/jas.2010-3715.
[4] Effect of vitamin D supplementation on antibiotic use: a randomized controlled trial. 2014 Jan;99(1):156-61. doi: 10.3945/ajcn.113.063271
[5] The Study of HTMA (Hair Tissue Mineral Analysis) as a Diagnostic Method of Oriental Medicine. Journal of Korean Oriental Association for Study of Obesity 2006:6(1):11-26