2026년에 그 범위를 확장하거나 대규모로 상용화될 수 있는 과학적 혁신은 어떤 것이 있을까요? 저희 CAS 과학팀이 신약 개발, 재생 에너지, 스마트 농업 등을 포함한 8가지 새로운 동향을 파악했습니다. 이러한 분야의 과학적 혁신은 내년에 우리가 보게 될 가장 영향력 있는 발전 중 일부가 될 것으로 예상됩니다. 이러한 통찰력은 인간이 엄선한 최대 규모의 과학 정보 저장소인 CAS Content CollectionTM의 연구에 크게 의존하고 있으며, 2026년 동향에 대한 저희의 생각을 공유하게 되어 매우 기쁩니다.
소규모 재생 에너지 시스템을 확장하는 하이브리드 태양 전지
페로브스카이트와 실리콘으로 만들어진 탠덤 페로브스카이트 태양전지는 전력 변환 효율이 34% 이상으로, 약 24%인 기존 상용 실리콘 기반 패널보다 크게 개선되었습니다. 이러한 효율성 개선은 인터페이스 부동태화, 루비듐 및 세슘을 사용한 구성 튜닝, 안정성 강화 등의 획기적인 기술 덕분입니다.
따라서 페로브스카이트-실리콘 태양전지는 평방미터당 더 많은 에너지를 생산할 수 있어 기존 태양광 발전이 적합하지 않은 작은 옥상이나 차량과 같은 공간 제약적인 환경에서도 태양광 발전을 실현할 수 있습니다. 또한 휴대용 태양광 설비의 개발도 촉진합니다.
하이브리드 탠덤은 또한 기존 실리콘 태양광 인프라를 대체하는 것이 아니라 이를 기반으로 구축되므로 상용화를 위한 더 빠른 경로와 더 많은 공급망 옵션을 제공합니다. 반면, 순수 페로브스카이트 태양전지는 성능 저하와 안정성 문제에 직면해 있습니다. 하이브리드 태양 전지 제조업체들은 이미 대량 생산이 가능한 효율을 달성했으며, 2026년에 첫 상용 버전이 시장에 출시될 것으로 예상됩니다. 이러한 최첨단 혁신을 통해 휴대용 태양광 발전은 머지않아 전 세계의 가정과 차량으로 확대될 수 있을 것입니다.
오피오이드 없는 통증 완화를 가져오는 나트륨 채널 표적 약물
오피오이드 관련 사망자 수는 마침내 감소하기 시작했지만, 가장 최근 데이터에 따르면 여전히 5만 명 이상의 미국인이 오피오이드 과다 복용으로 사망했습니다. 이러한 놀라운 수치에도 불구하고, 중등도에서 중증의 통증에 대한 효과적이고 중독성이 없는 대안은 여전히 찾기 어려운 상황입니다. 그러나 2025년 1월에 FDA가 수제트리진(Journavax)을 승인함에 따라 2026년에는 오피오이드 없는 통증 완화에 대한 새로운 희망이 과학적으로 획기적인 발전을 이룰 것으로 기대되고 있습니다.
수제트리진은 말초 통증 감지 뉴런에서만 발견되는 NaV1.8 나트륨 채널을 선택적으로 차단하는 새로운 계열의 약물 중 최초입니다. 중추신경계에 작용하여 중독 위험이 있는 오피오이드나 심장과 뇌에 영향을 미치는 오래된 나트륨 채널 차단제와 달리, 수제트리진은 다른 조직을 보호하면서 통증 경로에 대해 31,000배 이상의 선택성을 달성합니다. 연구자들은 NaV1.8만이 유일한 표적이 아닐 수 있으며, NaV1.7 및 NaV1.9와 같은 다른 나트륨 채널의 조절 물질도 연구하고 있습니다.
임상 시험에서 호흡 억제, 진정 또는 남용 가능성 없이 수술 후 및 급성 통증에 대해 오피오이드와 유사한 통증 완화 효과를 입증했습니다. 현재 Pfizer, GSK, Vertex Pharmaceuticals 등 여러 제약사가 개발 파이프라인을 통해 유사한 NaV1.8 억제제를 개발하고 있으며, 이는 20여 년 만에 통증 관리 분야의 주요 혁신으로 기록될 것입니다.
재활용의 발전으로 지속 가능한 의류가 시장에 더 가까워지다
섬유 산업은 연간 1억 3,200만 톤의 섬유를 생산하며, 이는 25년 전 생산량의 두 배 이상입니다. 이러한 증가의 대부분은 폴리에스테르와 같은 화석 연료 기반 소재의 사용으로 인한 것이며, 이러한 소재는 상당한 폐기물과 CO2 배출량을 발생시킵니다. 의류 공급망에서 재활용 원료로 만들어진 섬유는 8%에 불과하며, 그 이유 중 하나는 많은 섬유가 면과 폴리에스테르가 분리되지 않는 방식으로 혼합되어 있기 때문입니다.
Avantium과 암스테르담 대학교의 연구원들은 최근 이 문제를 해결할 수 있는 획기적인 재활용 프로세스를 개발했습니다. 이들의 순차적 화학적 재활용은 혼합 폐기물 섬유에서 면과 폴리에스터를 분리하기 위해 실온에서 고농축 염산(43 wt% HCl)을 사용합니다. 지금까지 면을 포도당으로 전환하여 75%의 회수율을, 폴리에스터 단량체는 78%의 회수율을 달성했습니다. 이 기술은 2026년에 시범 공장으로 이전될 예정이며, 10년 안에 연간 10만 톤 규모의 상업적 운영을 목표로 하고 있습니다.
시기가 중요합니다. 2025년 1월 네덜란드에서 시행된 생산자책임재활용(EPR) 규정은 패션 브랜드가 섬유 폐기물 처리 비용을 법적으로 지불하도록 규정하고 있어, 폐기물을 다운사이클링하거나 매립하는 대신 버진 품질의 재료로 전환하는 재활용 기술을 채택하도록 즉각적인 경제적 동기를 부여하고 있습니다. 미국의 여러 주에서도 섬유 관련 규정과 함께 EPR 법안이 추진되고 있습니다. 따라서 이러한 재활용 혁신은 지속 가능한 의류 생산업체가 섬유 폐기물 문제를 해결하면서 새로운 요구 사항을 충족하는 데 도움이 될 수 있습니다.
암 치료 옵션을 발전시키는 AI 기반 바이오마커 발견
단백질, 유전 물질, 엑소좀 등과 같은 바이오마커는 암의 조기 발견에 중요한 역할을 합니다. 조기 발견은 암 생존율을 높이지만, AI 기반 기술은 발견을 넘어 예측으로 나아갈 수 있습니다.
AstraZeneca와 Tempus AI의 최근 돌파구는 대조 학습이 치료 반응을 예측하는 바이오마커를 발견할 수 있는 방법을 보여주었습니다. 예측 바이오마커 모델링 프레임워크(PBMF)는 후향적 면역항암제 임상시험에서 환자 선택을 개선하여 대규모 언어 모델(LLM), 생성 AI, 기존 머신러닝을 통합한 앙상블 모델을 사용하는 기존 설계보다 15% 생존율 이점을 제공했습니다.
이러한 변화는 진단이 질병 식별에서 치료 결정을 정확히 안내하는 방향으로 광범위하게 재정의되고 있음을 나타냅니다. 예를 들어, 연구자들은 머신러닝 모델을 사용하여 면역 관문 억제제(ICI) 면역 요법에 대한 반응을 예측하는 데도 진전을 이루었습니다. 2026년에는 이러한 예측 도구에 대한 지속적인 투자와 AI 기반 암 치료의 발전이 주요 과학 동향 중 하나로 자리 잡을 것으로 예상됩니다.
재생 에너지 저장을 상용화하는 대체 배터리 기술
재생 에너지로의 전환이 성공하려면 생산된 전력을 한 번에 몇 시간 또는 며칠 동안 저장해야 합니다. 신소재 과학 배터리 기술은 비용과 재료 가용성 면에서 현재의 리튬 이온 배터리(LIB)를 능가하고 있으며, 2026년에는 유틸리티가 필요로 하는 규모로 상용화할 수 있는 여러 옵션이 준비될 것입니다.
- 금속-공기 전지: 새로운 배터리 기술은 리튬의 공급 제약이 없는 풍부한 금속을 사용합니다. 예를 들어, 철-공기 배터리는 철의 가역적 녹화 과정을 기반으로 합니다. 2025년에 Form Energy는 철, 물, 공기와 같은 풍부하고 무독성인 물질을 사용하여 며칠 동안 에너지를 저장할 수 있는 배터리를 대규모로 생산하기 시작했습니다. 최대 100시간 동안 전기를 저장할 수 있는 능력을 갖추고 있어 화석 연료 기반 피커 발전소를 대체하고 재생 에너지 중심의 전력망을 안정화할 수 있을 만큼 내구성이 뛰어납니다. 또 다른 최근의 발전은 높은 에너지 밀도와 긴 보관 수명을 제공하는 아연-공기 배터리입니다. 이들은 또한 환경 친화적이고 널리 사용 가능한 재료를 사용합니다.
- 금속 이온 배터리: 금속 공기 배터리와 유사하게, 금속 이온 배터리는 리튬에 의존하지 않는 더 단순한 공급망을 가지고 있습니다. 나트륨-이온 기술은 이제 상업적 전환점에 도달하고 있는 한 가지 예입니다. 이 배터리는 리튬 이온 배터리(LIB)보다 방전 속도가 높고 화재 위험이 낮으며, 극도로 뜨겁거나 차가운 환경에서도 잘 작동합니다. 다른 기술로는 LIB보다 안전하고 비용이 저렴한 아연 이온 배터리와 LIB보다 체적 용량이 거의 두 배인 마그네슘 이온 배터리가 있습니다.
청정 에너지는 최근 글로벌 전력 생산의 40%에 도달했으며, 에너지 전환이 계속됨에 따라 재생 에너지 저장이 중요해질 것입니다. 배터리의 과학적 혁신은 구조적 변화를 의미하며, 저장된 전기는 더 이상 화석 연료를 보완하는 것이 아니라 현대의 실제 전력 인프라의 기반이 되고 있습니다.
CRISPR 편집 농업, 식량 안보를 위한 가뭄 저항성 작물 개발
기후 변동성이 심해짐에 따라 연구자들은 작물이 가뭄 스트레스 하에서 번성할 수 있도록 개발하기 위해 식물의 숨겨진 절반인 뿌리 시스템에 주목하고 있습니다. CRISPR/Cas9와 염기 편집 도구를 사용하는 팀은 벼, 밀, 옥수수의 뿌리 구조 유전자를 성공적으로 변형하여 수확량을 떨어뜨리지 않으면서 더 깊고 효율적인 물 흡수를 촉진했습니다. 이러한 편집은 뿌리 각도와 뿌리 깊이와 같은 특성을 표적으로 삼아 식물이 더 깊은 토양층에서 수분에 접근할 수 있도록 합니다.
이러한 형질을 수정하는 데 수십 년이 걸리는 전통적인 육종과 달리 유전자 편집을 사용하면 특정 지역에 맞는 가뭄에 강한 품종을 정확하고 빠르게 개발할 수 있습니다. 이 방법은 다른 형태의 작물 유전자 변형에 비해 문제가 적습니다.
유전자 변형 생물체(GMO)는 다른 종의 유전자를 옮기는 과정을 거치기 때문에 식품 공급에 들어가는 식물에 의도하지 않은 영향을 미칠 수 있다는 소비자들의 우려를 불러일으켰습니다. 하지만 CRISPR 기술은 식물의 현재 유전체에 있는 유전자만 변경하며; 다른 종의 유전자를 도입하지 않습니다.
이미 CRISPR 편집 식물의 현장 시험이 진행 중이며, 초기 결과에서 수확량이 증가한 것으로 나타났습니다. 규제 프레임워크가 발전하고 기후 압력이 증가함에 따라, 뿌리 중심의 유전자 편집은 장기적인 기후 스마트 농업의 초석으로 떠오르고 있습니다.
무세포 바이오 제조를 통해 현장 진단 도구 구현
2026년 생명공학 분야의 주요 과학적 동향 중 하나는 무세포 바이오 제조의 발전입니다. 이러한 시스템은 살아있는 유기체나 발효 탱크 없이도 필요에 따라 단백질, 효소 또는 화학 물질을 생산할 수 있습니다.
미국의 DARPA와 NSF에서 자금을 지원받은 연구진은 모듈식 동결건조 시스템을 구축했고, LenioBio와 같은 글로벌 기업은 세포 없는 단백질 생산 시스템을 개발하여 약물 발견과 백신 개발을 주도했습니다. 유럽의 대학들도 머신러닝이 이 과정을 더욱 개선할 수 있는 방법을 연구하고 있습니다.
이러한 무세포 플랫폼은 반응 구획화와 에너지 재생의 발전으로 인해 기존 시스템보다 더 빠르고 안정적이며 확장이 쉽습니다. 생물 반응기에서 생물학을 분리함으로써 생물학이 필요하지만 세포가 부담스러운 모든 곳에서 진단, 치료 및 지속 가능한 물질을 위한 휴대용 실시간 프로그래밍 가능 생산의 문을 열었습니다.
이 새로운 진단 기술은 치료 시점에서 치료법을 개발하고, 실험실 검사를 가속화하고, 모바일 검사 기능을 제공함으로써 특히 리소스가 제한된 환경에서 응급 대응을 개선할 수 있습니다. 2026년에 이러한 시스템은 실험실 키트에서 파일럿 플랫폼으로 확장될 수 있으며, 응용 부문은 의료, 산업 생물촉매 및 현장 적용 가능한 제조 분야로 확장될 것입니다.
IoT 센서와 스마트 코팅제를 통한 자가 치유 인프라 구현
교량, 파이프라인, 해양 구조물 등의 부식으로 인해 전 세계 경제는 매년 2조 5천억 달러 이상의 비용을 지출하고 있으며, 지속적인 사후 수리가 필요한 상황입니다. 사물 인터넷(IoT) 신기술과 기존의 자가 치유 소재를 결합하는 것은 2026년 재료 과학 분야의 선도적인 혁신으로, 실시간 데이터 분석을 기반으로 모든 유형의 인프라에 대한 예측 유지 관리로 산업을 전환할 수 있습니다. 규제 압력이 증가함에 따라 이 기술의 산업적 채택이 가속화되고 있습니다.
최근 마이크로캡슐 공학의 발전으로 쉘 안정성, 제어된 방출 메커니즘, 치유제 화학을 포함하여 자가 치유 코팅이 산업적 응용 부문에서 생존하고 가혹한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있게 되었습니다. 손상이 발생하면 내장된 마이크로캡슐이 파열되어 중합 작용을 하는 약제를 방출하여 몇 시간 내에 손상 부위를 봉합합니다. 이미 교량 인프라, 해양 플랫폼, 파이프라인 네트워크에서 초기 상용 배포가 진행 중입니다. 자가 치유 소재는 생물의학 분야 등 다른 용도로도 활용될 수 있습니다.
자가 치유 재료와 IoT 센서의 조합은 눈에 보이는 열화 전에 미세 손상을 감지하여 심각한 문제가 발생하기 전에 유지보수를 수행함으로써 인프라 수명을 연장하는 동시에 안전을 개선하고 잠재적으로 비용을 절감할 수 있다는 점에서 중요합니다.
이러한 과학적 돌파구는 2026년이 재생 에너지 혁신, 그린 케미스트리, 생명공학 발전, 정밀 의학 및 기후 스마트 농업 분야에서 중추적인 해가 될 수 있음을 보여줍니다. 2026년과 그 이후에 큰 영향을 미칠 과학적 돌파구에 대한 주간 업데이트를 받으려면 CAS Insights를 구독하여 이러한 새로운 과학 동향에 대한 정보를 유지하세요.
