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2025년 1월에 15개 기술 주제에 대한 미국 R&D 정보를 공유합니다.
(유럽, 일본, 중국의 R&D 빅데이터의 분석 결과는 분량상 생략하는 점 양해바랍니다)
오늘은 여섯번째 주제로 '스마트 시티'의 미국 R&D 연구 프로젝트를 분석합니다 |
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토픽6: 스마트 시티 [Smart Cities] |
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스마트 시티(Smart Cities)라는 키워드(keyword)를 포함한 연구를 추출하여 분석하였음. 그러나 스마트 시티(Smart Cities) 기술과 관련된 다양한 분야의 키워드를 포함할 경우 더 많은 연구 프로젝트가 구축될 수 있음 |
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※ 본 분석결과는 연구원이 주도하였으나 초거대LLM의 도움을 받아 다양한 분석과 시사점을 도출하였고 이를 종합하여 제시한 것입니다. |
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1. 미국은 '스마트 시티(Smart Cities)'분야의 R&D에 어떻게 투자하고 있을까? |
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미국 R&D 전 기간 데이터 중에서 2010년 이후에 스마트 시티(Smart Cities) 분야에서 이루어진 R&D 연구건수는 총 1,152건으로 나타났습니다.
<그림> 미국의 연도별 스마트 시티(Smart Cities) R&D 투자연구 건수 (2010 이후) |
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위의 그림어서 보는 바와 같이 2010년에는 총 38건의 프로젝트로 시작되어 2011년~2014년까지는 100건 이내로 진행되었습니다. 2015년~2019년까지는 100건 이상의 연구 R&D가 이루어졌으나, 2020년 이후로 다소 감소하였습니다. 2024년은 27건으로 감소한 것으로 보이나, 이는 아직 최종 데이터 수집이 마무리 되지 않았기 때문입니다.
이 기간 동안 미국은 스마트 시티(Smart Cities) R&D 연구 프로젝트에 약 5억6,746만 달러(약 8,274억)를 투자하였습니다.
<그림> 미국의 연도별 스마트 시티(Smart Cities) R&D 투자연구 금액 (2010 이후)
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2010년~2017년의 연구 비용은 연평균 약 $15~40M 수준이었으나 2018년과 2019년에는 각각 $65M와 $74M으로 급증했습니다.그러나 2020년 이후에는 다소 감소하였습니다. 2024년은 $6.5M로 감소했으나, 이는 아직 최종 데이터 수집이 마무리 되지 않았기 때문입니다.
프로젝트의 지원 연구기간을 보면, 가장 많은 기간이 3~5년(35.8%)이었으며, 다음 2~3년(19.2%), 1년 이하(18.6%), 1~2년(13.8%) 등의 순으로 나타났습니다.
<그림> 연구 기간별 분포 |
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미국의 스마트 시티(Smart Cities) R&D 연구프로젝트의 기간별 분포와 총 지원금액 및 평균 지원금액은 아래 표와 같습니다.
<표> 연구기간별 분포 및 연구 투자 금액 (단위: 달러) |
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2. 미국의 '스마트 시티(Smart Cities) 분야 R&D 연구프로젝트는 어떤 내용을 연구하고 있을까? |
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Title과 Abstract의 내용을 바탕으로 Topic Modeling을 수행한 결과 아래의 5가지 주요 주제가 파악되었습니다.
각 주제별로 연구 내용을 정리하면 주제1은 ‘IoT’, 주제2는 ‘도시화 연구’, 주제3은 ‘컨트롤 시스템’, 주제4는 ‘에너지 전력망’, 주제5는 ‘배터리 효율화’에 대한 R&D 연구가 주를 이루었습니다. 이중 주제2인 ‘도시화 연구’가 306건으로 가장 많은 연구가 이루어졌습니다.
<표> 미국의 스마트 시티(Smart Cities) 분야 R&D의 주요 연구 주제
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연도별로 각 연구주제의 추세를 파악한 결과, 특정 주제에 치중되지 않고 연도별도 다양하게 연구가 진행된 것으로 나타났습니다.
<그림> 연도별 주제의 연구 건수 추세 |
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그럼 미국에서는 스마트 시티(Smart Cities) 분야 R&D에서 어떤 연구들이 이루어져왔는지 세부적으로 각 연구주제별 하위 주제, 연구방법, 적용 기술, 핵심 결과를 일목요연에게 표로 정리하여 살펴보겠습니다.
주제1 ‘IoT’의 하위 연구들 중 핵심적인 연구방법, 사용된 기술, 핵심 결과를 정리하면 다음과 같습니다.
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주제2 ‘도시화 연구’의 하위 연구들 중 핵심적인 연구방법, 사용된 기술, 핵심 결과를 정리하면 다음과 같습니다. |
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주제3 ‘컨트롤 시스템’의 하위 연구들 중 핵심적인 연구방법, 사용된 기술, 핵심 결과를 정리하면 다음과 같습니다. |
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주제4 ‘에너지 전력망’의 하위 연구들 중 핵심적인 연구방법, 사용된 기술, 핵심 결과를 정리하면 다음과 같습니다. |
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주제5 ‘배터리 효율화’의 하위 연구들 중 핵심적인 연구방법, 사용된 기술, 핵심 결과를 정리하면 다음과 같습니다. |
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3. 한국 R&D 분야에서 ‘스마트 시티(Smart Cities)’ 관련 연구 제안 |
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위의 연구 주제 중에서 ‘스마트 시티(Smart Cities)’에 대한 한국 R&D의 연구 상황을 바탕으로 한 연구 방향을 도출하였습니다.
그 기준은 다음과 같이 설정하였습니다.
- 현재 글로벌 트렌드: 세 번째 주제와 관련된 최신 글로벌 연구 동향.
- 한국 내 연구 공백: 기존 연구 자료에서 상대적으로 적게 언급된 하위 주제.
- 산업 및 사회적 필요: 국내외적으로 성장 가능성이 높은 영역.
- 연구의 다학제적 접근: 새로운 융합 연구 가능성
위의 과정을 통해 한국 R&D에 적합한 주제 방향을 도출하였고 총 10개의 연구 주제가 제안되었습니다. |
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개괄전망: 한국의 강점인 제조업, IT 인프라, 배터리 기술을 활용하면서도 새로운 분야에 대한 연구를 확대해야 합니다. 특히 스마트 에너지 관리, 환경 모니터링, 디지털 트윈 기술과 같은 융합 연구는 글로벌 경쟁력을 강화할 수 있습니다.
구체적으로 각 주제별 제안된 연구를 세부적으로 살펴보면 아래와 같습니다.
Topic 1: 스마트 안테나 시스템
▪ 연구 필요성:
- 한국은 5G와 IoT 인프라에서 강점을 가지고 있지만, 스마트 안테나와 밀리미터파(mmWave) 기술 개발은 상대적으로 부족합니다.
- 자율주행 차량, 스마트 시티의 데이터 전송 요구 증가에 대비하기 위해 해당 기술의 고도화가 필요합니다.
▪ 제안 연구 내용:
1) 밀리미터파(mmWave) 기반 스마트 안테나 기술: 대역폭을 확장하고 고속 데이터 전송을 위한 기술.
2) 적응형 빔포밍 최적화: 환경 변화에 따른 동적 신호 전송 기술 연구.
3) 자율주행 차량용 안테나 시스템: 차량 간 통신(V2X)을 위한 신호 처리 기술.
Topic 2: 도시 계획 및 지속 가능성
▪ 연구 필요성:
- 지속 가능한 도시 설계를 위한 지능형 에너지 관리 시스템, 재난 복구 시뮬레이션 기술이 부족.
- 기후 변화와 도시화에 따른 환경 문제 해결이 시급.
▪ 제안 연구 내용:
1) 지속 가능한 도시 에너지 관리: 스마트 그리드와 IoT 기반 에너지 사용 최적화 기술.
2) 재난 대응 시뮬레이션 플랫폼: 홍수, 지진 등 자연재해 발생 시 도시 복구 모델 개발.
3) 탄소 배출 감소 도시 설계: 교통, 에너지, 건축 분야에서의 탄소 배출 최적화 모델.
Topic 3: 사이버 물리 시스템(CPS)
▪ 연구 필요성:
- 한국의 CPS 연구는 제조업 중심으로 진행되지만, 헬스케어, 스마트 농업과 같은 새로운 분야의 CPS 응용이 필요합니다.
- 미래형 데이터 기반 시스템 설계에 필요한 디지털 트윈 기술이 부족합니다.
▪ 제안 연구 내용:
1) 헬스케어용 CPS: 원격 진단 및 실시간 건강 모니터링 시스템.
2) 스마트 농업 CPS: 작물 상태 모니터링 및 자동화된 농업 관리 시스템.
3) 디지털 트윈 기술: CPS의 시뮬레이션과 실제 환경 통합을 위한 고급 디지털 트윈 모델 개발.
Topic 4: 스마트 에너지 및 환경
▪ 연구 필요성:
- 재생 가능 에너지 통합은 활발히 진행 중이나, 분산형 에너지 자원(DER) 관리 기술이 부족.
- 대기 및 수질 관리를 위한 환경 IoT 플랫폼 연구가 미흡.
▪ 제안 연구 내용:
1) 분산형 에너지 자원 최적화: 소규모 에너지 자원(태양광, 풍력)의 관리 및 통합.
2) 환경 IoT 플랫폼: 실시간 대기 및 수질 데이터 수집 및 분석 시스템 개발.
3) 폐기물 에너지 전환(WtE): 폐기물을 에너지로 전환하는 기술 연구.
Topic 5: 고급 재료 및 나노 기술
▪ 연구 필요성:
- 고온 내구성 소재, 극한 환경용 나노 재료에 대한 연구가 부족.
- 한국의 배터리 기술은 세계적 수준이지만, 고체 배터리(Solid State Battery)와 같은 차세대 배터리 기술은 미흡.
▪ 제안 연구 내용:
1) 고온 내구성 소재 개발: 우주 및 고온 환경에 적합한 소재 연구.
2) 차세대 배터리 기술: 고체 배터리 및 리튬-황(Lithium-Sulfur) 배터리 개발.
3) 환경친화적 나노 재료: 재활용 가능하고 친환경적인 나노 소재 연구.
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이상으로 지능형 로봇의 미국 R&D 연구에 대한 분석과 한국 연구의 시사점을 데이터 기반으로 살펴보았습니다.
다음 7편의 연구 토픽은 '스마트 홈(Smart Homes)'입니다.
많은 관심 바랍니다. |
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