가격 분석의 가능성과 한계

▲ 그림1. 바이오엔텍과 모더나가 개발한 mRNA 기반 코로나19 백신의 유효율. 위약 그룹에서 감염자가 증가하는 것과 대조적으로, 두 백신 모두 1차 접종 2주일 이내에 뚜렷한 예방 효과를 보이기 시작한다. [Topol, 2020]

가격 분석의 가능성과 한계

시장접근법은 평가대상 특허기술과 동일하거나 유사한 기술이 공개시장에서 거래된 가격 분석의 가능성과 한계 가치에 근거하여 거래의 정보를 종합하고 비교 , 분석하여 상대적인 가치를 산정하는 방법이다 . 전통적으로 독립적인 관계자들 사이에서 발생하는 공정한 거래를 가장 잘 반영하는 것이 시장이고 이러한 시장이 기술의 가치를 가장 잘 나타낼 수 있기 때문에 일반적으로 특허기술의 가치를 평가하는데 있어서 시장접근법을 적용하는 것이 가장 바람직 하다 . 시장접근법은 유사한 기술이 시장에서 거래되고 있는 것을 바탕으로 비교를 통해 기술의 가치를 산정하므로 다음과 같은 조건이 전제되어야 하며, 거래가 활발하고 기술 및 조건이 유사할수록 더욱 정확하게 기술의 가치를 평가할 수 있다.

비교 가능한 기술에 대한 활발한 거래시장 존재

비교 가능한 기술의 과거거래 이력 및 자료 존재

거래정보의 접근 가능성

거래 당사자가 자유의사에 의해 거래하는 특성의 시장 존재

수익성 , 시정점유율 , 타 기술이 평가대상 특허기술에 미치는 영향 , 시장 신규참여에 대한 장벽 , 법률적인 고려사항 등에서의 조건 유사성

비교가능성 분석에서 비교대상과 평가대상 사이에 차이가 발견될 경우 비교대상의 시장가격을 그대로 평가대상 가치에 적용하지 않고 조정작업을 거친다 . 예를 들어 기술강도, 기술유용성, 완성정도, 시장크기, 시장환경을 가지고 평가했을 때 비교대상기술이 50점 만점에 40 점의 평가점수를 가지고 있고 그 기술이 10 억원에 거래되었다면 44 점의 평가를 받은 평가대상 기술의 가치는 10 억 *44/40=11 억의 가치가 있다고 평가된다 .

- 승수 또는 비교대상 기술의 기술거래정보를 기초로 평가하기 때문에 미래상황에 대한 여러 가지 복잡한 가정이나 추정이 필요 없어 , 이익접근법에 비해 평가기간이 단축된다 .

- 기술거래 시장의 현재 상황 반영 가능하다 .

- 부동산 , 일반기계 및 설비 , 운송차량 , 범용 컴퓨터 소프트웨어 , 컴퓨터 하드웨어 등 거래가 활발한 시장이 형성되어 있는 분야에서 가치평가에 매우 효과적이다 .

-기술거래 시장은 공개적이지 않으며 , 기술의 거래는 기업의 경쟁적 위치에 영향을 주기 때문에 거래의 협상과정은 비밀리에 진행되며 , 거래 성사여부나 거래조건도 공개되지 않는 경우가 많다 .

-정확하게 비교 가능한 기술 역시 존재하기 어려우며 , 기술은 기능 , 성능 , 수명 , 형태 등의 기술적 특성이 서로 상이하고 , 거래의 상황과 조건도 다르게 마련이므로 적용 가능한 거래사례를 찾기 곤란하다 .

-유사 거래사례가 발견되더라도 비교대상과 평가대상 사이에 차이가 발견될 경우 비교대상의 시장가격을 그대로 평가대상 가치에 적용하지 않고 조정작업을 거치는데 평가자의 주관이 개입될 요소가 많아 평가의 객관성과 신뢰성 문제될 수 있다 .

뉴스센터

코로나19 과학 리포트 2

mRNA는 어떻게 백신으로 개발되었고 무엇을 더 할 수 있는가

• 기초과학연구원(IBS)은 지난해에 이어 사스코로바이러스-2(SARS-CoV-2)의 과학적 이해와 극복 방안 모색을 위한 ‘코로나19 과학 리포트 2’ 를 연재합니다. 이번 연재에서는 최근 세계적 관심을 불러일으킨 바이러스 변이와 백신‧치료제 개발 관련 연구동향과 쟁점을 집중적으로 다룹니다. IBS 과학자들과 국내 전문가들이 전달하는 최전선의 지식과 정보가 코로나바이러스감염증-19(COVID-19, 이하 코로나19) 종식에 도움이 되기를 바랍니다.

인류가 개발한 첫 mRNA 백신

‘mRNA(전령RNA) 백신’이라 불리는 생소한 물질이 인류 역사상 가장 치열했던 백신 경쟁의 결승점을 먼저 통과했다. 2020년 11월 독일의 바이오엔테크와 미국의 화이자가 공동개발한 BNT162b2가, 12월 미국의 모더나와 국립알레르기·전염병연구소(NIAID)가 공동개발한 mRNA-1273이 각각 FDA 승인을 받았다. 이로써 두 종류의 mRNA 백신이 전통적인 백신들을 따돌리고 개발 속도 면에서 가장 앞서 나갔다. mRNA 백신은 또 다른 변이 바이러스가 나타나더라도 가장 빨리 새로운 백신을 만들어 대응할 수 있는 기술이기도 하다.

mRNA가 백신으로 사용된 것은 코로나19가 첫 사례이다. 그럼에도 어떻게 이토록 놀라운 성공을 거뒀을까? 이번 리포트에서는 mRNA 백신의 정의, 면역 유도 원리, 생산법, 장‧단점, 향후 전망 등에 대해 면밀히 살펴보고자 한다.

▲ 그림1. 바이오엔텍과 모더나가 개발한 mRNA 기반 코로나19 백신의 유효율. 위약 그룹에서 감염자가 증가하는 것과 대조적으로, 두 백신 모두 1차 접종 2주일 이내에 뚜렷한 예방 효과를 보이기 시작한다. [Topol, 2020]

▲ 표1. 현재 사용되는 mRNA 코비드19 백신 비교.

mRNA 백신이 면역 현상을 유도하는 과정

mRNA란 전령 리보핵산(messenger RNA)의 준말이다. 단백질을 합성할 수 있는 유전정보를 담아서 이를 전달하는 전령 역할을 한다. mRNA는 수백~수천 개의 단위체가 구슬처럼 연결된 긴 사슬 구조를 갖고 있다. 단위체에는 4종류가 있는데(A, G, C, U), 이 4종의 단위체들이 어떻게 나열되느냐에 따라 다른 유전정보를 담게 된다.

mRNA 백신은 mRNA 분자와 이를 둘러싼 지질층으로 구성된다(그림2). mRNA가 정보를 담고 있는 물질이고, 지질층은 전령(mRNA)을 보호하고 세포 안으로 넣어주는 이동장치인 셈이다. 사스코로나바이러스-2 mRNA 백신의 경우, 바이러스의 표면에 있는 스파이크단백질을 만드는 유전정보를 담고 있다. 즉, 이 mRNA가 사람의 세포로 들어가면 스파이크단백질이 생산된다. 백신에 의해 생성된 스파이크단백질은 항체 형성을 유도하는 ‘항원’으로 기능한다.

▲ 그림2. mRNA 백신의 작동원리. 사스코로나바이러스-2 스파이크단백질의 유전정보를 담은 mRNA는 사람의 세포로 들어가 스파이크단백질을 만든다. 이를 바이러스 침입으로 착각한 인체는 스파이크단백질에 대한 항체를 만들어낸다. mRNA 백신이 후천성 면역 반응을 유도하는 것이다. [Topol, 2020]

인체의 면역세포들은 인위적으로 만들어진 단백질로 인해 마치 바이러스에 감염된 상황으로 착각을 하고 스파이크단백질에 대한 항체를 만들어낸다. 항체를 만드는 B 면역세포뿐만 아니라 이를 도와주는 T 면역세포도 활성화된다. 이와 같은 반응을 ‘후천성 면역’이라 부른다. 즉, ‘간접체험’을 통해 인체는 바이러스에 대한 면역력을 얻는다. 이후에는 실제 바이러스가 몸에 들어온다고 해도 항체가 바이러스를 감싸서 감염을 막을 수 있다. 또한 세포가 바이러스에 감염돼 스파이크단백질을 만들면, 면역세포가 이 세포를 알아보고 공격해서 죽이기 때문에 바이러스의 증식을 막을 수 있다.

성공적인 mRNA 백신의 조건

백신에 사용되는 mRNA는 자연적인 mRNA를 모방하여 만든 인공 RNA이다. mRNA 백신이 성공적으로 작동하려면 두 가지가 중요하다. 첫째는 자연적인 mRNA와 유사한 정도이다. 단백질을 잘 만들어내어야 하고, 진짜 바이러스의 mRNA인 것처럼 세포를 속일 수 있어야하기 때문이다. 둘째로 선천성 면역반응이 과다하게 일어나지는 않도록 해야 한다. 세포가 백신의 mRNA 자체를 침입자로 인식해 과다한 면역 반응이 일어나면 항원으로 작동할 단백질 생산에 차질이 생긴다. 면역 ‘선행학습’이 불가능하다는 의미다.

mRNA의 구조를 살펴보자(그림3). 단백질 정보를 담는 코딩서열(coding sequence)이 mRNA의 핵심이다. mRNA 백신의 경우 면역반응을 유발할 가격 분석의 가능성과 한계 항원(코로나19 백신의 경우 스파이크단백질)을 만드는 정보를 코딩서열에 담는다. 코딩서열을 둘러싼 비번역서열(UTR·untranlated region)은 단백질 생산을 돕는다.

한편, RNA가 시작하는 쪽 끝을 5’ 말단이라고 부르는데, 여기에는 ‘캡(cap)’이라는 중요한 구조가 있다. 캡은 단백질 생산을 돕고, mRNA가 파괴되지 않도록 막아준다. 또한 mRNA가 지나친 선천성 면역반응을 일으키지 않도록 한다. 반대쪽 끝은 3’ 말단이라 한다. 여기에는 ‘폴리A꼬리(poly(A) tail)’라 부르는 중요한 구조가 있다. 단백질 생산을 돕고 mRNA를 안정적으로 유지하는 역할을 한다.

위에 설명한 구조는 자연적인 mRNA에 원래 존재하는 것들이다. mRNA 백신의 경우 가격 분석의 가능성과 한계 RNA의 자연적인 염기 성분을 수도유리딘(pseudouridine), 메틸수도유리딘(N1-methyl-pseudouridine), 메틸사이토신(5mC)과 같은 인공적인 유도체로 교체함으로써 과다한 면역 반응을 피하고 단백질 생산이 잘 일어나도록 설계한다.

▲ 그림3. mRNA 백신의 구조와 제조 방법. mRNA는 단백질의 정보를 담은 코딩서열, 단백질 생산을 돕는 비번역서열, mRNA가 파괴되지 않도록 막는 캡 그리고 mRNA를 안정적으로 유지하는 폴리A꼬리로 구성된다. RNA를 세포 내로 전달하기 위해 지질과 폴리에틸렌글라이콜 등을 섞어서 나노입자를 만든다. [Verbeke et al., 2019; Linares-Fernández et al., 2019]

mRNA 백신의 제조 방법

mRNA 백신은 여러 단계의 효소 반응을 거쳐 만들어진다(그림3). 우선 RNA를 제조하려면 거푸집(주형) 역할을 하는 DNA를 만들어야 한다. DNA에 RNA중합효소, RNA의 단위체와 캡 유사체 등을 첨가하여 반응시키면 mRNA를 만들 수 있다. 이 과정에서 mRNA의 안정성을 높이기 위해 폴리A꼬리가 생기고, 유리딘 유도체가 삽입된다. 경우에 따라 RNA 합성 이후에 캡을 붙이고 적절한 변형을 가하기도 한다. 이후 DNA와 부산물을 분해하고, 불순물을 제거하는 정제 과정을 거친다. 합성과정에서 불순물로 생기는 이중나선RNA를 방치하면 과도한 선천성 면역 반응이 일어나서 문제가 될 수 있다.

mRNA는 세포 안으로 들어가야 단백질을 만들 수 있다. 그런데 RNA는 전하를 띤데다 분자량이 커서 그 상태로는 세포막을 통과해 세포 안으로 들어갈 수 없다. 우리 몸의 RNA 분해효소에 의해 분해되지 않도록 보호 장치도 필요하다. 이 때문에 RNA를 보호하고 세포로 전달하는 기술을 개발하기 위한 노력이 오랜 시간에 걸쳐 이뤄져왔다. 현재는 지질나노입자(liquid nanoparticle) 기술이 가장 널리 쓰인다.

지질나노입자는 여러 종류의 물질을 혼합하여 만든다. 인지질과 이온화가 가능한 지질(이온화지질·ionizable lipid)은 입자의 주된 구성 성분으로 세포막과 융합해서 RNA를 전달한다. 콜레스테롤은 입자의 모양을 유지하고 세포질로 RNA가 이동하는 과정을 돕는다. 폴리에틸렌글라이콜(PEG·polyethylene glycol)은 입자의 친수성을 높이고, 지질나노입자가 체내에 오래 머무를 수 있게 도와준다. 이렇게 만들어진 지질나노입자는 보통 지름 100nm(나노미터·1nm는 10억 분의 1m) 정도로, 바이러스 입자와 비슷한 크기이다.

mRNA 백신의 장점과 한계

코로나19 백신의 사례에서 보았듯, mRNA 백신의 장점은 무엇보다 신속성과 유연성이다. 병원체의 유전자 정보만 알면 빠르게 설계하고 생산할 수 있다. 2020년 1월 10일 사스코로나바이러스-2의 유전자 정보가 공개된 후 모더나에서 1상 임상시험에 필요한 백신을 만드는 데 고작 25일밖에 걸리지 않았다(다른 문제로 인해 실제 임상시험은 3월 16일에 시작됐다).

게다가 이 기간은 백신 개발 플랫폼이 정비되면 더 단축할 수 있다. 어떤 신종 병원체가 등장해도 유전자 정보만 알면 한 달 이내에 백신을 만들어 임상시험에 들어갈 수 있다. 초기 개발을 위한 시간과 비용이 적게 들기 때문에 비교적 환자가 적은 감염병에 대해서도 대비할 수 있다. 또, 기존 약물(단백질이나 저분자화합물)에 비해 소규모 설비로도 생산이 가능하다. 생산 파이프라인 설계에 따라 소량부터 대량까지 생산량을 유연히 조절할 수도 있다. 여러 종류 mRNA를 생산해 혼합해서 도입하는 접근법도 가능하다.

안전성(safety)도 큰 강점이다. mRNA는 원래 우리 몸에 있는 물질이므로 그 자체로는 독성이 없다. 제조 과정에서 세포를 이용하는 대신 정제된 효소를 사용하기 때문에 위험한 불순물이 들어갈 우려도 거의 없다. 기존에 사용된 어떤 백신 종류보다 안전하다고 평가되는 이유이다. 다만 mRNA를 전달하는 지질나노입자의 성분인 폴리에틸렌글라이콜이 부작용을 일으킬 가능성이 제기되고는 있다. 하지만 코로나19 백신을 통해 평가와 검증이 광범위하게 이뤄지고 있기 때문에, 안전에 대한 우려는 곧 결론이 나올 것으로 보인다.

단점으로는 열안정성(thermal stability)이 꼽힌다. 다른 백신들은 4℃나 상온에서 보관할 수 있다. 그러나 모더나 백신은 냉동고에서 보관해야 하고, 화이자 백신의 경우 초저온(-70℃) 상태에서 유통해야 한다. 정제된 mRNA 자체는 상당히 안정적인 물질이지만, 지질나노입자가 불안정해서 저온 보관이 필요한 것으로 추정된다. 지질나노입자의 개선 혹은 대체 기술 개발이 관건이다.

mRNA 설계에도 개선의 여지가 크다. RNA의 구성 요소 각각에 대한 연구를 통해 RNA가 더 오래 세포에 머무르며 더 많은 단백질을 생산하도록 만들 방법을 찾아내야 한다. 과잉면역을 피하면서 적절한 면역반응을 유도할 수 있는 최선의 솔루션을 찾는 것도 필요하다. RNA 사용량을 줄일 수 있다면 가격을 낮추며 가격 분석의 가능성과 한계 더 많은 사람에게 더 빨리, 더 안전하게 백신을 공급할 수 있을 것으로 기대된다. 실제로 현재 임상2상이 진행 중인 독일의 큐어백(Curevac)사의 mRNA 백신의 경우는 12마이크로그램으로도 효과를 나타내고 냉장으로 유통이 가능하다고 알려져 있어서, mRNA 백신 기술은 추가적 발전 여지가 큰 것으로 보인다.

▲ 그림4. 반세기 이상의 연구 끝에 mRNA는 인류를 감염병 위기에서 구할 강력한 도구로 자리매김했다. (출처: Wikimedia Commons)

mRNA의 의학적 가능성과 파급력

mRNA는 1961년 발견 이후 반세기가 넘는 연구 끝에 인류를 감염병 위기에서 구할 강력한 도구가 되었다. 이번 코로나19 사태에서 mRNA의 안전성과 효과가 입증된 만큼, 앞으로 mRNA 백신이 감염병 예방에 널리 사용될 것이 분명하다. 사스코로나바이러스-2는 변이를 만들어가며 계속 인류를 괴롭힐 것이기 때문에, 변이 바이러스에 대한 대처에 mRNA 백신이 큰 도움을 줄 수 있다. 물론 모든 병원체에 mRNA 백신이 효과가 있으리라는 보장은 없다. 그러나 신종 병원체에 대한 대응력을 높일 가능성은 매우 크다. 그간 대책 없이 방치되었던 저개발국의 국지적 감염 사태에 해결책을 제시할 수도 있다. 이미 지카바이러스, 인플루엔자, 말라리아 등에 대한 mRNA 백신 임상시험이 진행되고 있다.

감염병 예방 백신 이외에 암 백신으로의 활용 가능성도 높다. 암 세포는 정상 세포와는 달리 비정상적인 단백질을 만들어낸다. mRNA 기반 암 백신의 투여로 암 특이적인 단백질이 체내에서 생성되면, 이후 면역세포가 암 단백질을 인지해 암세포만 선택적으로 파괴할 수 있다. 암 세포 단백질은 환자마다 다를 수 있어서 개인 맞춤형 암 백신을 개발하는 것이 바람직하다. mRNA는 설계가 비교적 쉬워 가격 분석의 가능성과 한계 가격 분석의 가능성과 한계 개인 맞춤형 암 백신 생산이 가능하다. 실제로 코로나19 사태 이전 mRNA 백신의 주요 타깃은 암이었고, 현재 다수의 임상시험이 진행 중이다.

mRNA는 백신을 넘어서 ‘유전자 전달체’로서 의학과 생명공학에 광범위하고 심대한 영향을 미칠 것이다. mRNA는 이론적으로는 어떤 유전자든지 우리 몸으로 전달할 수 있다. mRNA를 이용해서 우리 몸에 부족한 유전자를 도입하는 ‘유전자 치료’가 가능한 것이다. mRNA는 설계와 생산이 쉽고 빠르다. 따라서 플랫폼만 잘 갖추어 놓으면 각종 질환에 수개월 이내에 대처할 수 있다. 즉, 질환의 유전적 원인만 파악되면 이에 대응할 백신 및 치료제 개발은 비교적 쉽고 초기 개발 비용이 저렴하다. 이에 시장규모가 작아 개발이 어려웠던 희귀질환의 치료제 등장에도 희망을 걸어 볼 수 있다. 기존 약물 개발에 십년 이상의 시간과 수천억 원의 비용이 드는 것과 비교하면 혁명적 변화이다.

mRNA가 가진 가능성을 현실로 만들려면

이러한 장밋빛 꿈이 저절로 이루어지지는 않는다. mRNA가 갖고 있는 가능성을 현실로 만들기 위해서는 더 많은 연구가 필요하며, 해야 할 일도 많다.

우선, RNA 자체에 대한 연구가 더 필요하다. RNA가 우리 몸에서 오래 머무르며 단백질을 잘 만드는 동시에 과다한 면역반응을 일으키지 않도록 해야 한다. 그러려면 지금보다 더 높은 수준에서 RNA에 대한 심층적 이해가 필요하다. 둘째, RNA 전달 기술이 더 개선되어야 한다. 우리 몸 어디로든 mRNA를 충분히 전달하려면 특정 기관과 세포로 RNA를 보내는 효율적인 기술이 필요하다. 열안정성이 높고 더 안전한 전달체 개발도 관건이다. 셋째, 질환의 유전적 원인을 정확히 알아야 한다. 그래야만 어떤 유전자를 전달해야 하는지 알 수 있다. 따라서 질환의 원인에 대한 분자유전학적 연구가 선행되어야 한다. 마지막으로 이러한 다학제적인 연구들을 유기적으로 연결할 수 있는 인적 네트워크와 물적 인프라가 필요하다. 전문 인력을 키우고, 기초연구실·병원·제약업계·정부가 긴밀히 협력하도록 돕는 시스템이 있어야 한다.

물론 쉬운 일은 아니다. 그러나 코로나19 백신이 빠르고 성공적으로 개발됐듯, 이 꿈이 이루어지는 데도 그리 긴 시간이 걸릴 것 같지 않다. 우리는 가까운 미래에 유전정보를 치료제로 곧바로 이어주는 RNA 기술을 만나게 될 것이다. 어쩌면 이는 21세기 과학이 인류에게 주는 가장 큰 선물이 될 수도 있다.

Verbeke et al., Nano Today, 28:1 (2019), Three decades of messenger RNA vaccine development

Linares-Fernández et al., Trends in Molecular Medicine, 26:311 (2019), Tailoring mRNA vaccine to balance innate/adaptive immune response.

Topol, Cell, (2021), Messenger RNA vaccines against SARS-CoV-2.

Jackson et al., NPJ Vaccines 11:1 (2020), The promise of mRNA vaccines: a biotech and industrial perspective.

Polack et al., NEJM 383:2603 (2020), Safety and efficacy of the BNT162b2 mRNA Covid-19 vaccine.

Jackson et al., NEJM 383:1920 (2020), An mRNA vaccine against SARS-CoV-2 – Preliminary report.

대다수의 CCTV 카메라는 유선방식의 전송매체를 채용하고 있어 설치·활용범위에 한계가 있고, 기존 영상보안 시장이 포화상태에 다다르면서 새로운 수요처를 찾고자 하는 업체들의 노력이 필사적으로 진행되고 있는 상황이다.

이에 영상보안업계에서는 신규시장을 창출할 수 있는 가능성이 높은 아이템으로서 영상보안 시스템의 무선화, 즉 무선방식의 가격 분석의 가능성과 한계 CCTV 카메라를 꼽고 있다. 배선작업이 필요 없고, 설치가 간편해짐으로써 보안 시스템의 대중화를 견인하고, 활용도를 극대화시킬 수 있다는 기대 때문이다. 그러나 이러한 기대 못지않게 우려 또한 만만치 않은 게 사실이다. 그럼 무선 CCTV 카메라에는 도대체 무슨 이유로 기대와 우려가 공존하는 것일까. 지금부터 이 궁금증을 하나씩 풀어보기로 하자.

국내에서 무선 CCTV 카메라를 생산·판매하는 업체는 한 손에 꼽을 수 있을 정도로 드물다. 이마저도 1~2개 업체를 빼고는 대만이나 중국에서 값싼 무선 송수신기를 수입해 카메라를 조립하는 수준에 머물고 있다. 그럼 왜 많은 영상보안업체에서 무선 CCTV 카메라에 관심을 나타내면서도 선뜻 뛰어들지 못하고 있는 것일까. 기존 CCTV 카메라와 무선 카메라는 도대체 얼마나 다른 걸까.

무선 CCTV 카메라, 기존 CCTV와 얼마나 다른가요?

무엇보다 가장 큰 차이점은 ‘무선이냐 아니냐’, 다시 말해 카메라와 영상저장 시스템 간의 전송매체로서의 선의 존재여부다. 이 때문에 무선 카메라는 영상신호를 송·수신할 별도의 무선 송·수신기를 필요로 하게 된다. 이 때 송신기는 CCTV 카메라 안에 내장되며, 수신기는 모니터와 연결된다. 여기에 무선 카메라에는 영상전파를 잡아내는 안테나가 필요하다. 다시 말해 유선 CCTV 카메라에 무선 송·수신기와 안테나만 갖추면 무선 카메라 시스템 구성이 가능해지는 것이다. 이를 통해 CCTV 카메라가 포착한 영상신호는 무선 송신기(센싱부)를 통해 무선으로 전송될 수 있게 된다. 여기서 또 다시 의문이 들 수 있다. 무선 송·수신기와 안테나만 갖추면 쉽게 무선 CCTV 카메라 시스템을 구축할 수 있는데, 왜 그간 대중화되지 못했을까.

무선 CCTV 카메라의 한계

기술적 한계 | 가장 먼저 지적할 수 있는 이유는 CCTV 카메라 개발·제조업체들이 무선기술에 대해 잘 모른다는 점이다. CCTV 카메라의 영상기술과 무선기술이 전혀 다른 분야이기 때문에 기존 영상보안업체들에게 있어 무선기술은 생소할 수밖에 없다. 다시 말해 무선에 대해 잘 모르고 무선 송·수신기의 개발 또한 쉽지 않기 때문에 시작할 생각도 안했던 것이다.

화질의 한계 | 무선 CCTV 카메라가 갖고 있는 또 다른 한계는 바로 영상화질이 유선방식에 비해 떨어진다는 점이다. 무선 카메라는 포착한 영상을 프로세싱해서 무선으로 보낸 다음, 또 한 번의 프로세스를 거쳐 모니터로 보내므로 유선과 비교해서 100%의 영상을 구현해낼 수 없다는 가격 분석의 가능성과 한계 한계를 지니게 된다. 이 때문에 무선 송·수신기를 얼마나 잘 만들어 100%에 가까운 영상을 전송할 수 있느냐가 무선 카메라의 가장 중요한 핵심기술이 된다는 것이다. 영상화질이 선명하기 위해서는 전파의 외부간섭을 최소화시키는 게 중요한데, 무선으로 전달되는 과정에서는 노이즈가 포함될 수밖에 없어 영상화질이 떨어지게 된다. 결과적으로 가격 분석의 가능성과 한계 이 노이즈를 얼마나 많이 필터링(Filtering) 할 수 있느냐의 여부가 무선 카메라의 영상화질에 있어 관건이 된다.

시장의 한계 | 또한, 무선 CCTV 카메라 시장이 기존 카메라 시장에 비해 매우 협소하고, 수요처가 차별화되어 있다는 점도 걸림돌이다. 현재 무선 카메라 시장은 전체 영상보안시장의 1%도 채 되지 않는다는 게 대체적인 분석이다. 기존 CCTV 카메라는 일반 소비자용 제품이 아니라 설치업체에서 보안이 필요한 빌딩이나 일반 사무실 등에 구축하는 게 보통이다. 하지만 무선 카메라는 배선이 필요 없고, 설치가 간편한 DIY(Do It Yourself)화 제품임에도 불구하고 일반인들에게 알려지지 않아 수요가 극히 미미한 실정이다. 이렇듯 불확실한 시장을 보고 뛰어들 업체는 많지 않다. 가격 측면에서도 무선 송·수신기가 포함되는 무선 카메라가 기존 카메라보다 비싸기 때문에 이 점이 시장수요의 한계로 지적되기도 한다.

무선전파 규제로 인한 한계 | 무선 CCTV 카메라는 세계 각국마다 무선에 대한 규제가 엄격하다는 점이 한계로 작용하기도 한다. 우리나라 또한 유선 CCTV 카메라의 경우 형식승인이 간편한 데 비해 무선 카메라를 제품화할 경우 각 모델마다 매우 까다로운 규정의 전파형식승인을 받아야만 한다. 또한, 전파형식승인을 받기 위한 비용도 고가이다. 가령 무선 CCTV 카메라 전문업체 프라멜에서 미국의 FCC 전파형식승인을 받은 모델의 경우 2,000만원의 비용이 들었다고 할 정도다.

무선 송·수신기와 안테나로 구성된 무선 CCTV 카메라 시스템

무선전파 규제로 발생될 수 있는 또 다른 문제는 전파형식승인규격이 10mW의 소출력으로 제한되어 있다는 점이다. 10mW는 굉장히 미세한 출력이기 때문에 전송거리에 있어 큰 제약을 받게 된다.

이렇듯 출력을 제한한 이유는 전파출력이 과도하게 클 경우 다른 전파의 간섭을 일으킬 가능성이 높아지기 때문이다. 이는 법으로 정해져 있어 출력을 높일 수 있는 여지가 없다. 다시 말해 10mW 이상 출력의 무선 카메라를 만들면 불법이 되는 셈이다. 이것이 바로 무선 카메라 시장이 성장하는데 있어 근원적인 한계가 되고 있다.

무선 CCTV 카메라가 2.4GHz 대역을 주로 사용하는 이유는?

무선 CCTV 카메라는 보통 2.4GHz 대역을 사용하게 되는데, 그 이유는 이 대역이 전 세계적으로 산업용·과학용·연구용으로 사용이 허가된 대역이기 때문이다. 이를 보통 ISM(Industrial, Scientific, Medical frequencies) 밴드라고 하며, 2.4GHz 외에도 900MHz, 5.7GHz의 주파수 대역이 있다. 이 가운데서도 무선 카메라가 2.4GHz 대역을 주로 사용하는 이유는 대역폭이 2.400~2.4835GHz로 835MHz라는 광대역을 사용할 수 있기 때문이다. 무선으로 영상을 전송하기 위해서는 최소 1채널당 20MHz 이상의 대역이 필요하므로 이에 적합한 대역이 바로 2.4GHz이라는 것. 또 하나는 주파수 대역이 높을수록 소형화·고효율화가 가능하므로 국내에서 주로 군사용으로 활용되는 5.7GHz 대역을 빼고 가장 높은 ISM 밴드인 2.4GHz 대역을 사용한다고 볼 수 있다.

무선 CCTV 카메라의 가능성

국내에 출시된 초소형 무선 CCTV 카메라 수신기로 500원짜리 동전보다도 작다 .
무선 CCTV 카메라가 앞서처럼 여러 한계를 지니고는 있지만, 이를 극복함으로써 신규시장을 창출하고 대중화할 수 있는 여지 또한 충분한 게 사실이다.

설치편의성 | 무선 CCTV 카메라는 DIY 제품으로 배선이 필요 없어 설치가 매우 간편한 게 가장 큰 장점이다. 기존 CCTV 카메라는 설치가 까다로울 뿐만 아니라 설치 후 장소를 옮겨야 할 경우에 재설치를 해야 하는 등 불편함이 많다. 특히, 길을 가운데에 두고 한 곳에 카메라를 설치해 길 건너편 사무실에서 이를 모니터링 하고자 할 때나, 산불감시용으로 산에 설치하고자 할 때 등 배선이 거의 불가능한 상황이 많이 발생하는 등 설치에 있어 여러 가지 어려움이 따른다. 반면, 무선 카메라는 처음 설치할 때는 물론, 이미 설치한 후라도 장소이동이 매우 쉽다. 또한, 가격 측면에서 무선 카메라가 기존 CCTV 카메라보다 비싸다는 문제를 지적하기도 했지만 설치장소에 따라서는 유선 방식보다 오히려 더 저렴해질 수 있다.

시장다변화 가능성 | 이렇듯 설치편의성으로 인해 방범용으로는 물론 산불감시용이나 댐 감시용 등 유선방식으로 시스템을 구축하기 어려운 장소에서 무선 카메라의 활용도가 높아질 수 있다. 또한, 무선으로 조종하는 모형 비행기나 자동차, 항만 크레인 등 이동성 제품에 부착해서 영상을 촬영·저장·녹화할 수 있으며, 의료용으로도 널리 쓰일 수 있다. 심지어 ‘피싱캠(FishingCam)’ 이라고 낚시할 때 사용할 수 있는 무선 카메라가 제품화돼 있는 등 그 활용가능성은 무궁무진하다고 볼 수 있다.

원거리 감시 가능성 | 앞서 무선 CCTV 카메라의 한계로 지적됐던 전송거리도 고효율의 안테나를 채용하면 충분히 해결될 수 있다. 무선 카메라에 내장된 안테나는 보통 전파장애가 없을 경우 최대 300m까지 영상이 전송될 수 있는 소형 안테나다. 그러나 산불감시용이나 댐 감시용 등의 원거리 감시에서도 무선 카메라를 사용할 수 있는 이유는 고효율의 외장형 안테나를 채용함으로써 최대 10km 이상까지 전송거리를 확대할 수 있기 때문이다.

판매이익의 극대화 가능성 | 무선 CCTV 카메라의 또 다른 장점은 설치위주 제품으로 유통·설치 업체가 중간이익을 많이 취할 수 있는 구조를 갖고 있는 유선방식의 CCTV 카메라와 달리, 소비자가 직접 설치할 수 있어 소비자들을 대상으로 한 영업이 가능하고, 이에 따라 판매이익을 극대화할 수 있다는 점이다. 무선 카메라 시장이 아직 활성화되지 못해 현재는 유통·판매업체에 의존하는 경우가 많지만, 최근 인터넷 쇼핑몰을 통한 판매가 증가하고 있다는 업계 관계자의 말에서 유추할 수 있듯이 향후에는 인터넷과 직영대리점을 통한 판매가능성이 그만큼 높고, 이에 따라 판매이익 또한 극대화될 수 있다는 사실이다.

이제 시작단계, ‘한계’ 극복이 과제

지금까지 무선 CCTV 카메라의 한계와 가능성에 대해 짚어보았다. 국내에서 무선시장은 이제 막 첫발을 디뎠다고 할 수 있다. 몇몇 업체에서 국내영업에 나서기 시작한 상황이기 때문이다. 앞서 언급했듯이 무선 카메라는 그 한계 못지 않게 성장가능성 또한 활짝 열려있다고 볼 수 있다. 결국 무선 방식의 한계를 얼마나 빨리 극복할 수 있느냐가 무선 CCTV 카메라의 성공가능성에 관건이 되는 셈이다.
[권 준 기자([email protected])]

현대 경영학의 창시자 피터 드러커는 “측정할 수 없으면 관리할 수 없고, 관리할 수 없으면 개선할 수도 없다”고 말했다. 계량적 데이터 관리와 그 분석의 중요성을 강조하는 말이다. 최근 경영계 화두인 인공지능, 클라우드, 로봇프로세스자동화(RPA) 등 디지털 전환의 중심에는 데이터가 핵심 가치다. 누가 양질의 데이터를 확보하고 창의적으로 분석해 통찰력을 도출하느냐가 경쟁력과 직결된다. 데이터과학의 최전선에서 활약하는 국내 애널리틱스 강자들 중 삼정KPMG D&A팀을 소개한다.

[박스기사] 삼정KPMG 디지털본부는… 삼정KPMG는 비즈니스 영역과 기술 영역을 아우르는 데이터분석 역량을 갖춘 전문가 조직을 운영하고 있다. 2019년 4월 통합 발족한 디지털본부는 컨설팅 부문 6개 본부 중 하나로 약 90명에 이르는 전문인력을 보유하고 있다. 디지털본부는 크게 디지털 프로세스 전략을 수립하는 ‘전략 및 PI팀’과 이 전략에 디지털 기술을 입히는 ‘지능형자동화(IA, Intelligent Automation)팀’으로 나뉜다. 두 팀은 유기적으로 협업하며 과업을 진행한다. 데이터분석을 담당하는 D&A팀은 IA팀 소속이고 프로젝트별로 비즈니스 프로세스혁신(PI) 인력, 산업별 전문가, 데이터과학자, 개발 인력이 소단위 팀을 구성한다. 한국 애널리틱스 컨설팅팀의 규모는 아직 크지 않지만 글로벌KPMG의 경우 1700명 이상의 데이터과학자가 운용될 정도로 활성화돼 있다. 글로벌KPMG의 전문가 조직인 ‘라이트하우스’와 적극 협업하고, 빅데이터 수집 및 시각화 플랫폼 ‘아윈(Arwin)’, 실시간 정형/비정형 데이터 수집 및 분석 ‘시그널 리포지터리(Signal Repository)’, 인공지능 기반 자동분석 플랫폼 ‘이그나이트(Ignite)’등의 솔루션을 활용하여 국내기업의 데이터분석 및 업무혁신, 전사통합 데이터허브 구축 등을 지원하고 있다. 시장조사기관 포레스터 리서치(Forrester Research)가 분기별로 발간하는 포레스터웨이브의 ‘통찰력 서비스 제공사’ 조사에서 KPMG는 글로벌 컨설팅사 중 최상위군으로 평가됐고, 글로벌KPMG의 노하우를 삼정KPMG가 연계, 공유하고 있다. 이를 바탕으로 국내 금융기관과 주요 대기업들에 다양한 디지털 관련 컨설팅 서비스를 제공하고 있다.

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에너지 전환 정책을 시행하는 과정에서 비교적 저렴한 전원인 원전과 석탄발전의 비중을 줄이고, 고비용으로 알려져 있는 LNG와 신재생발전을 확대함에 따라 전력생산비용의 증가로 인해 전기요금이 인상될 우려가 있다는 주장이 제기되고 있다. 지난 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 국정감사에서도 많은 야당의원들은 “전기요금 인상률을 놓고 연구기관이나 전문가에 따라 적게는 11%에서 많게는 200% 이상까지 다양한 전망을 쏟아내고 있다”며 “정부의 체계적·종합적 분석이 시급하다”고 주장했다.

◆쟁점1. 2022년까지의 전기요금 인상 없음

정부의 에너지전환 정책에도 불구하고 현재 건설 중인 원전과 석탄발전소가 순차적으로 준공할 예정이다. 올해 석탄발전소인 태안 10호기와 신보령 2호기(2050MW)가 준공하고, 내년엔 원전 신고리 4호기(1400MW)가 준공한다. 또 2019년 신서천 1호기(1000MW)와 신한울 1․2호기(2800MW)가 준공한다. 여기에 2021년에는 고성하이화력(2080MW)가 준공해 총 9330MW에 달하는 석탄․원자력발전소가 준공한다. 물론 월성 1호기가 가동을 중지하고 노후석탄 7기의 가동이 중지될 예정이다.

2023년 이후에도 마지막 석탄발전소인 강릉안인화력과 삼척발전소, 당진에코 등과 공론화 과정을 거쳐 짓기로 결정한 신고리 원전 5․6호기가 준공된다.

이에 따라 원전과 석탄발전의 비중은 오히려 문재인 대통령의 임기인 2022년까지 지속적으로 증가할 전망이다. 설비예비율도 30% 수준을 계속해서 유지한다. 정부가 2022년까지 탈원전으로 인한 전기요금 인상이 없을 것이라고 발표한 것은 이처럼 전력설비용량 등에 큰 변동이 없기 때문이다. 또한 LNG발전량이 증가한다 하더라도 그로 인한 전환비용 증가는 크지 않을 것으로 추정된다.

◆쟁점2. 2022년 이후 요금인상률 10% 미만

2023년 이후 신규 발전소를 더 이상 건설하지 않는다고 가정하면 2025년부터는 적정 설비예비율 22% 밑으로 떨어지게 된다. 2030년에는 10% 수준까지 낮아진다.

정부는 원전과 석탄발전소 대신 LNG발전소와 집단에너지, 신재생에너지를 늘려 설비예비율 22% 수준을 유지하겠다는 방침이다.

정부는 이 시기가 되면 신재생에너지의 발전원가가 하락함에 따라 전기요금 인상으로 인한 과도한 국민부담 증가는 없을 것으로 전망하고 있다.

하지만 현대경제연구원과 에너지경제연구원이 분석한 에너지전환에 따른 비용증가 자료에 따르면 2030년 전기요금 영향은 각각 11.9%(월 5572원), 21%(1만3140원)로 나타났다.

현대경제연구원은 8차 전력수급기본계획상의 수요전망을 따른 반면, 에너지경제연구원은 이보다 많은 7차 전력수급기본계획 가격 분석의 가능성과 한계 수요전망을 전제로 해서 큰 차이가 발생한다.

하지만 현대경제연구원도 2030년 전원별 발전량을 원자력 20%, 석탄 24%, 가스 35%, 신재생 20%로 전제했지만, 환경급전으로 전력시장제도가 변경되지 않는 한 가스 비중이 35%까지 올라갈 가능성은 희박하다.

반면 전력거래소가 전력시장제도의 일부 개선을 가정해 전원별 발전량을 원자력 20%, 석탄 36%, 가스 22%, 신재생 20%를 전제로 계산한 결과 전기요금 인상율은 3.3%~10.5% 수준으로 나타났다. 다만 이러한 계산이 가능하려면 신재생발전단가가 하락하고, 연료비 인상도 없어야 한다는 게 필수 전제다.

하지만 현재 기술 수준에서 신재생에너지를 20%(약 50GW)까지 확대하려면 100조원 이상이 소요돼 단순 계산만으로도 매년 7~8조원이 투자돼야 한다. 물론 발전사들은 석탄화력이나 원자력발전소 건설에 투자할 돈을 신재생으로 전환하는 것이지만, 발전원가 차이가 커서 한전의 전력구입비는 늘어날 수밖에 없다.

결국 2030년까지 연료비 인상과 신재생발전 단가 하락 정도에 따라 전기요금은 최소 3.3%~최대 20% 정도까지 오를 가능성이 높다.

◆쟁점3. 산업용 전기요금 인상

현행 산업용 요금은 일부 전력과소비를 유발한다는 지적이 나오고 있다. 이에 따라 정부는 전기소비 구조 개선효과, 기업의 부담, 중소기업 보호 등을 종합적으로 고려해 내년에 산업용 경부하(23~09시) 요금 중심으로 조정한 이후, 전반적인 전기요금 체계 개편에 나설 계획이다.

한국은행에 따르면 기업의 제조비용에서 전기요금의 비중은 1.74%에 달한다.

산업용 요금은 용량과 전압, 계절․시간에 따라 구분된다. 우선 전기설비 규모에 따라 사전에 계약한 계약전력을 기준으로 용량이 작으면 갑, 크면 을로 구분한다. 갑과 을은 다시 전기설비 규모나 조업특성 등에 따라 공급전압을 기준으로 저압과 고압으로 나뉜다.

또 계절과 시간대에 따라 요금을 차등 부과하는데 전력수요가 높은 여름․겨울철 및 낮시간에는 요금을 높게, 전력수요가 낮은 봄․가을철 및 야간시간에는 요금을 낮게 부과한다.

산업용(을) 전력량요금은 경부하 59.2원/kWh, 중간부하 97원/kWh, 최대부하 147.9원/kWh이다.

산업용은 고압으로 전기를 공급받는 특성으로 원가가 저렴해 다른 용도에 비해 판매단가가 낮은 편이다. 전체 판매단가가 2016년 기준 111.2원/kWh인 가운데, 산업용 107.1원/kWh, 주택용 121.5원/kWh, 일반용 130.4원/kWh 등이다. 최근 7년간 산업용 요금이 50% 가까이 올랐지만 우리나라 산업용 요금은 여전히 OECD 34개국 중 17위에 해당할 정도로 저렴하다.

◆쟁점4. 에너지 세제개편에 따른 전기요금 영향

현재 에너지 세제는 환경 유해성이 부각되고 있는 발전용 유연탄은 관세 면세 등의 혜택을 보고 있는 반면, LNG는 관세, 수입부과금, 안전관리부담금, 개별소비세, 부가가치세 등 세금과 요금 명목으로 부과되는 것이 5개 항목에 달하고 있다.

LNG가 2014년과 2015년에 부담한 세금과 요금은 각각 3조 3428억원, 2조7271억원인데, 석탄은 세제혜택을 통해 이 같은 부담이 없다. 경제급전 원칙의 시장에서 발전순위를 결정하는 가장 중요한 요소가 변동비(연료비)임을 감안한다면, LNG발전의 경쟁력을 약화시키는 주요한 원인이라고 할 수 있다.

2017년 4월 현재 전원별 연료비 단가는 kWh당 원전 5.7원, 석탄 50.2원, LNG 가격 분석의 가능성과 한계 79.2원 수준으로 저유가 기조가 계속되고 있는 가운데 LNG와 석탄의 연료비 격차는 사상 최저 수준이다. 발전원별 차등적인 세제 차이를 고려하면 석탄과 LNG의 경쟁력 격차는 훨씬 줄어들 수 있다.

정부는 향후 에너지세제개편을 통해 유연탄 과세는 강화하되, 친환경 연료인 LNG 세율은 인하할 계획이다. 우선 1단계로 내년 세법개정에서 유연탄 개별소비세를 kg당 30원에서 36원으로 6원 인상을 추진 중이다.

또 2단계로 기재부, 환경부, 산업부 등 관계부처 연구용역을 통해 환경 등 외부비용을 반영해 세율조정을 추진할 계획이다. 정부는 세제 개편에 따른 전기요금 인상요인이 있지만, LNG세율 인하를 통해 국민 부담을 최소화할 방침이다.