2026년에는 어떤 과학적 돌파구가 영향력을 확대하거나 대규모 상용화 단계에 진입할까요? CAS 과학 팀은 신약 개발, 재생 에너지, 스마트 농업 등을 포함한 8가지 신흥 트렌드를 선정했습니다. 이러한 분야의 과학적 돌파구는 내년에 우리가 목격할 가장 영향력 있는 발전이 될 것입니다. 이 통찰은 인간이 직접 큐레이션한 최대 규모의 과학 정보 저장소인 CAS Content CollectionTM의 연구 데이터를 기반으로 하며, 2026년을 위한 이러한 트렌드에 대한 견해를 공유하게 되어 기쁩니다.
과학 분야 전반에 걸친 이러한 주요 트렌드를 검토하려면, 전문가 패널 웨비나 녹화본을 시청하십시오. CAS 수석 과학자들이 이러한 과학적 돌파구 중 몇 가지를 논의했습니다.
소규모 재생 에너지 시스템을 확장하는 하이브리드 태양전지
페로브스카이트와 실리콘으로 만든 탠덤 페로브스카이트 태양전지는 전력 변환 효율이 34%를 넘어섰으며, 이는 약 24%에 달하는 기존 상용 실리콘 기반 패널보다 크게 향상된 수치입니다. 이러한 효율 개선은 계면 패시베이션, 루비듐과 세슘을 이용한 조성 튜닝, 안정성 강화 기술의 돌파구 덕분입니다.
따라서 페로브스카이트-실리콘 태양전지는 제곱미터당 더 많은 에너지를 생산할 수 있게 하여, 기존 태양광 패널을 설치하기 어려운 소형 옥상이나 차량 등 공간이 제한된 환경에서도 태양광 발전을 가능하게 합니다. 또한 휴대용 태양광 설비 개발도 촉진합니다.
하이브리드 탠덤은 기존 실리콘 태양광 인프라를 대체하는 것이 아니라 이를 기반으로 구축되므로 상용화 경로가 빠르고 공급망 선택의 폭이 넓습니다. 반면, 순수 페로브스카이트 태양전지는 열화 및 안정성 문제에 직면해 있습니다. 하이브리드 태양전지 제조업체들은 이미 양산 가능한 수준의 효율을 달성했으며, 2026년에는 첫 상용 버전이 시장에 출시될 것으로 예상됩니다. 이러한 최첨단 혁신을 통해 휴대용 태양광 발전은 머지않아 전 세계 가정과 차량으로 확대될 것입니다.
오피오이드 없는 통증 완화를 제공하는 표적 나트륨 채널 약물
오피오이드 관련 사망자 수가 마침내 감소하기 시작했지만, 최근 데이터에 따르면 여전히 5만 명 이상의 미국인이 오피오이드 과다 복용으로 사망했습니다. 이러한 경고 수치에도 불구하고 중등도에서 중증 통증에 효과적이면서 중독성이 없는 대안은 찾기 어려웠습니다. 그러나 2025년 1월 수제트리진(Journavax)이 FDA 승인을 받으면서 2026년의 주요 과학적 돌파구로서 오피오이드 없는 통증 완화에 대한 새로운 희망이 생겼습니다.
수제트리진은 말초 통증 감지 신경에만 존재하는 NaV1.8 나트륨 채널을 선택적으로 차단하는 새로운 약물 계열의 첫 번째 약물입니다. 중추 신경계에 작용하여 중독 위험이 있는 오피오이드나 심장 및 뇌에 영향을 미치는 기존 나트륨 채널 차단제와 달리, 수제트리진은 다른 조직은 보호하면서 통증 경로에 대해 31,000배 이상의 선택성을 달성합니다. 또한 NaV1.8이 유일한 표적은 아닐 수 있으며, 연구자들은 NaV1.7 및 NaV1.9와 같은 다른 나트륨 채널의 조절제도 연구하고 있습니다.
임상 시험 결과, 수술 후 통증 및 급성 통증에 대해 호흡 억제, 진정 작용, 남용 가능성 없이 오피오이드와 유사한 통증 완화 효과를 입증했습니다. 화이자, GSK, 버텍스 파마슈티컬스 등 여러 제약사가 현재 유사한 NaV1.8 억제제를 개발 파이프라인에 올리고 있으며, 이는 지난 20여 년 만에 통증 관리 분야에서 나타난 첫 번째 주요 혁신입니다.
지속가능한 의류 시장을 앞당기는 재활용 기술의 발전
섬유 산업은 매년 1억 3,200만 톤의 섬유를 생산하며, 이는 25년 전보다 두 배 이상 증가한 수치입니다. 이러한 증가의 대부분은 폴리에스터와 같은 화석 연료 기반 소재 사용 때문이며, 이는 상당한 폐기물과 이산화탄소 배출을 유발합니다. 의류 공급망에서 재활용 원료로 만들어진 섬유는 8%에 불과하며, 그 이유 중 하나는 많은 섬유가 면과 폴리에스터를 혼방하여 분리가 어렵기 때문입니다.
아반티움(Avantium)과 암스테르담 대학교 연구진은 최근 이 문제를 해결할 수 있는 획기적인 재활용 공정을 개발했습니다. 이들의 순차적 화학적 재활용 방식은 상온에서 고농도 염산(43 wt% HCI)을 사용하여 혼합 폐섬유에서 면과 폴리에스터를 분리합니다. 현재까지 면은 포도당으로 75%, 폴리에스터 단량체는 78%의 회수율을 달성했습니다. 이 기술은 2026년 실증 플랜트로 이전될 예정이며, 2030년 말까지 연간 10만 톤 규모의 상업적 운영을 목표로 하고 있습니다.
지금이 바로 중요한 시점입니다. 2025년 1월 네덜란드에서 발효된 생산자 책임 재활용 제도(EPR) 규정에 따라, 이제 패션 브랜드는 섬유 폐기물 처리 비용을 법적으로 부담해야 합니다. 이는 폐기물을 다운사이클링하거나 매립하는 대신 순수 품질의 소재로 전환하는 재활용 기술을 도입할 즉각적인 경제적 유인을 제공합니다. EPR 법안은 미국 여러 주에서도 섬유 관련 규제와 함께 진전되고 있습니다. 따라서 이러한 재활용 혁신은 지속 가능한 의류 생산자가 새로운 요구 사항을 충족하는 동시에 섬유 폐기물 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.
암 치료 옵션을 발전시키는 AI 기반 바이오마커 발견
바이오마커는 단백질, 유전 물질, 엑소좀 등을 포함하며 암의 조기 발견에 중요합니다. 조기 발견은 암 생존율을 높이지만, AI 기반 기술은 발견을 넘어 예측의 영역으로 나아갈 수 있을 것입니다.
최근 아스트라제네카와 템퍼스 AI가 이룬 획기적인 성과는 대조 학습(contrastive learning)을 통해 치료 반응을 예측하는 바이오마커를 어떻게 찾아낼 수 있는지 보여주었습니다. 이들의 예측 바이오마커 모델링 프레임워크(PBMF)는 면역 항암제 임상 시험의 환자 선별 과정을 개선했으며, 거대언어모델(LLM), 생성형 AI, 전통적인 머신러닝을 결합한 앙상블 모델을 사용하여 기존 방식 대비 15%의 생존율 향상을 입증했습니다.
이러한 변화는 진단의 개념을 단순히 질병을 식별하는 것에서 치료 결정을 정확하게 안내하는 것으로 재정의하는 더 큰 흐름을 나타냅니다. 연구자들은 또한 머신러닝 모델을 사용하여 면역관문억제제(ICI) 면역 치료에 대한 반응을 예측하는 데 진전을 보였습니다. 우리는 이러한 예측 도구에 대한 지속적인 투자와 AI 기반 암 치료의 발전이 2026년의 주요 과학 트렌드 중 하나가 될 것으로 예상합니다.
재생 에너지 저장을 상용화하는 차세대 배터리 기술
재생 에너지로의 전환이 성공하려면 생성된 전기를 몇 시간 또는 며칠 동안 저장할 수 있어야 합니다. 새로운 소재 과학 기반의 배터리 기술은 비용과 소재 가용성 측면에서 현재의 리튬이온 배터리(LIB)를 능가하고 있으며, 2026년에는 유틸리티 규모에서 상용화할 준비가 된 여러 옵션이 등장할 것입니다.
- 금속-공기 배터리: 새로운 배터리 기술은 리튬과 같은 공급 제약이 없는 풍부한 금속을 사용합니다. 예를 들어, 철-공기 배터리는 철의 가역적 녹 발생 원리를 기반으로 합니다. 2025년, 폼 에너지(Form Energy)는 철, 물, 공기와 같이 풍부하고 독성이 없는 소재를 사용하여 다일 에너지 저장이 가능한 이 배터리를 대량 생산하기 시작했습니다. 최대 100시간 동안 전기를 저장할 수 있는 이 배터리는 화석 연료 기반의 피크 부하 발전소를 대체하고 재생 에너지 비중이 높은 전력망을 안정화할 만큼 지속력이 뛰어납니다. 또 다른 최근 발전 사례인 아연-공기 배터리는 높은 에너지 밀도와 긴 보관 수명을 제공하며, 이 역시 친환경적이고 널리 구할 수 있는 소재를 사용합니다.
- 금속-이온 배터리: 금속-공기 배터리와 유사하게 금속-이온 배터리는 리튬에 의존하지 않는 더 단순한 공급망을 갖추고 있습니다. 나트륨-이온 기술은 현재 상용화의 전환점에 도달한 사례 중 하나입니다. 이 배터리는 리튬이온 배터리보다 방전율이 높고 화재 위험이 낮으며, 극도로 덥거나 추운 환경에서도 잘 작동합니다. 그 외에도 리튬이온 배터리보다 안전하고 저렴한 아연-이온 배터리, 리튬이온 배터리보다 거의 두 배에 달하는 부피 용량을 가진 마그네슘-이온 배터리 등의 기술이 있습니다.
청정 에너지는 최근 전 세계 전력 생산의 40%에 도달했으며, 에너지 전환이 계속됨에 따라 재생 에너지 저장은 더욱 중요해질 것입니다. 배터리 분야의 이러한 과학적 돌파구는 구조적 변화를 예고합니다. 저장된 전기는 더 이상 화석 연료의 보조 수단이 아니라, 현대적이고 실질적인 전력 인프라의 기반이 되고 있습니다.
식량 안보를 위한 가뭄 저항성 작물을 구현하는 CRISPR 편집 농업
기후 변동성이 심화됨에 따라 연구자들은 가뭄 스트레스 속에서도 잘 자랄 수 있는 작물을 개발하기 위해 식물의 숨겨진 절반인 뿌리 시스템에 주목하고 있습니다. CRISPR/Cas9 및 염기 편집 도구를 사용하는 연구팀은 벼, 밀, 옥수수의 뿌리 구조 유전자를 성공적으로 수정하여 수확량 감소 없이 더 깊고 효율적인 수분 흡수를 촉진했습니다. 이러한 편집 기술은 뿌리 각도와 깊이와 같은 형질을 표적으로 하여 식물이 더 깊은 토양층에서 수분을 흡수할 수 있도록 합니다.
이러한 형질을 고정하는 데 수십 년이 걸릴 수 있는 전통적인 육종 방식과 달리, 유전자 편집은 특정 지역에 맞춤화된 가뭄 저항성 품종을 정밀하고 신속하게 개발할 수 있게 해줍니다. 이 방법은 작물에 대한 다른 형태의 유전자 변형보다 논란의 여지가 적습니다.
유전자 변형 생물체(GMO)는 서로 다른 종의 유전자를 전달하는 방식을 포함하며, 이는 식품 공급망에 유입되는 식물에 의도치 않은 영향을 미칠 수 있다는 소비자들의 우려를 낳았습니다. 그러나 CRISPR 기술은 식물의 현재 게놈 내 유전자만 변경하며, 다른 종의 유전자를 도입하지 않습니다.
CRISPR로 편집된 식물의 현장 시험이 이미 진행 중이며, 초기 결과에서 수확량 증가가 확인되었습니다. 규제 프레임워크가 발전하고 기후 압박이 거세짐에 따라, 뿌리에 집중한 유전자 편집은 장기적인 기후 스마트 농업의 초석으로 부상하고 있습니다.
현장 진단 도구를 가능하게 하는 세포 없는(cell-free) 바이오 제조
2026년 생명공학 분야의 주요 과학 트렌드 중 하나는 세포 없는 바이오 제조의 발전입니다. 이러한 시스템은 살아있는 유기체나 발효 탱크 없이도 단백질, 효소 또는 화학 물질을 필요에 따라 생산할 수 있습니다.
미국 DARPA와 NSF의 지원을 받는 연구자들은 모듈형 동결 건조 시스템을 구축했으며, 레니오바이오(LenioBio)와 같은 글로벌 기업들은 신약 개발 및 백신 개발을 촉진하기 위해 세포 없는 단백질 생산 시스템을 개발했습니다. 유럽의 대학들 또한 머신러닝을 통해 이 공정을 더욱 개선하는 방법을 연구하고 있습니다.
이러한 세포 없는 플랫폼은 반응 구획화 및 에너지 재생 기술의 발전 덕분에 기존 시스템보다 더 빠르고 안정적이며 확장하기 쉽습니다. 생물학을 생물 반응기에서 분리함으로써, 세포가 부담이 되는 상황에서도 생물학적 기능이 필요한 곳이라면 어디서든 진단, 치료제, 지속 가능한 소재를 위한 휴대용 실시간 프로그래밍 생산의 길을 열어줍니다.
이 새로운 진단 기술은 현장에서 치료제를 즉시 제조하거나, 실험실 검사 속도를 높이거나, 이동식 검사 기능을 제공함으로써 특히 자원이 제한된 환경에서 응급 대응 능력을 향상시킬 수 있습니다. 2026년에는 이러한 시스템이 실험실 키트에서 파일럿 플랫폼으로 확장되어 의료, 산업용 생체 촉매, 현장 제조 전반에 걸쳐 응용 분야가 확대될 수 있을 것입니다.
IoT 센서와 스마트 코팅을 통한 자가 치유 인프라 구현
Corrosion costs the global economy over $2.5 trillion annually, with bridges, pipelines, and marine structures requiring constant reactive repairs. Combining Internet of Things (IoT) emerging technology with existing self-healing materials is a leading 2026 breakthrough in materials science that could shift industries to predictive maintenance for all types of infrastructure based on real-time data analysis. As regulatory pressures mount, industrial adoption of this technology is gaining momentum.
최근 마이크로캡슐 공학의 발전으로 쉘 안정성, 제어 방출 메커니즘, 치유제 화학 기술이 향상되어, 자가 치유 코팅이 산업 현장에 적용되고 가혹한 환경에서도 안정적으로 성능을 발휘할 수 있게 되었습니다. 손상이 발생하면 내장된 마이크로캡슐이 파열되면서 치유제가 방출되고, 이것이 중합 반응을 일으켜 몇 시간 내에 균열을 메웁니다. 교량 인프라, 해양 플랫폼, 파이프라인 네트워크 등에서 초기 상용화가 이미 진행 중입니다. 자가 치유 소재는 생체의학 분야를 비롯한 다양한 용도로도 활용됩니다.
자가 치유 소재와 IoT 센서의 결합은 육안으로 확인 가능한 손상이 발생하기 전에 미세 손상을 감지하여 중대한 문제가 생기기 전에 유지보수를 수행할 수 있게 함으로써, 인프라 수명을 연장하고 안전성을 높이며 비용을 절감할 수 있다는 점에서 중요합니다.
이러한 과학적 돌파구는 2026년이 재생 에너지 혁신, 녹색 화학, 생명공학 발전, 정밀 의학, 기후 스마트 농업 분야에서 중추적인 해가 될 것임을 보여줍니다. 2026년 이후 큰 영향을 미칠 과학적 성과에 대한 주간 업데이트를 받으려면 CAS Insights를 구독하여 최신 과학 트렌드를 확인하십시오.
