일렉트릭 빅뱅 : 전기가 이끄는 제4차 산업혁명

한근우

2017년출간한첫책『일렉트릭빅뱅』으로세종도서에선정되는등교양과학분야저자로산뜻한출발을했다.공무원이었던아버지의부임지전라남도진도에서1978년태어나,학원도사교육도없는덕분에라디오를분해,조립하고놀면서나름공학적인(?)어린시절을보냈다.고등학교시절독학으로일렉트릭기타를배운뒤,대학에진학해밴드활동을하며뮤지션을꿈꾸기도했으나,재능부족을한탄하며접어야했다.대신록음악에대한열정을더욱뜨거워져전자기기에대한애정으로이어졌고,일렉트릭기타와음향기기에매료된덕후이기도하다.자연스레혹은운명처럼엔지니어의길을선택했고전남대학교에서전력전자공학으로석사와박사학위를받았다.LG이노텍(주)에서선임연구원,삼성전자(주)에서책임연구원으로근무했고현재는(재)자동차융합기술원에서선임연구원으로재직중이다.주요업무는전기자동차와관련된전력변환시스템에관한것으로,친환경자동차,무선전력전송,충전창치등미래자동차에관한연구를하고있다.

머리말

chapter1
보이지않는힘,전기를찾아서

1.전기는왜?어떻게?

정전기의정체를밝혀라
마찰전기와대전열
정전기널체포하겠어!
정전기의화려한변신
[톡!과학공부]전기란무엇인가

2.전기(電氣)와자기(磁氣)의만남

끌어당기는돌,자석
지구는거대한자석이다
자석,보이지않는너를보여줘
자석의무한한변신
[톡!과학공부]자석과전기의관계

3.유레카!라이덴병(LeydenJar)

전기를만든다고?
전기를체포한두사람
라이덴병과그원리
라이덴병의진화
전자산업의쌀MLCC
[톡!과학공부]전하와전류의관계

4.신이내린선물,번개

만능엔터테이너벤저민프랭클린
목숨을건연날리기
천둥,번개,벼락은신의분노인가?
벼락과피뢰침은창과방패
[톡!과학공부]전압이가는길전류도따라간다

5.배터리의탄생

개구리뒷다리와배터리
배터리의탄생
배터리,너의속이궁금해
생활속배터리
인류최초의배터리,바그다드전지
[톡!과학공부]옴의법칙

chapter2
전기시대를열다

1.못배운과학자의생각

세상을바꾸어버린남자,패러데이
전기와자기의불안한동거
자기를전기로바꿔라!
밀당의고수,전기
패러데이의또하나의선물,인덕션레인지
[톡!과학공부]직류v교류

2.발전기의시대

패러데이의원판
발전(發展)하는발전기(發電機)
기계적에너지에서전기적에너지로
똑똑한전기스마트그리드
[톡!과학공부]전기의힘,전력

3.전기와자기,그리고빛의삼각관계

물리학의천재,제임스클락맥스웰
전자기파의다양한얼굴
헤르츠,전자기파를세상밖으로이끌어내다
무선통신의서막
제4의공해,전자파
전자파로부터자유로워지려면
[톡!과학공부]전기회로란무엇인가?

4.인간,어둠을지배하다

조명이가져다준변화
에디슨!에디슨!에디슨!
빛을지배한사나이
백열등,추억속으로
다양한조명의등장
[톡!과학공부]직렬회로와병렬회로

5.전력을팝니다

전력을어떻게전송할것인가?
별에서온천재,니콜라테슬라
영원한라이벌에디슨vs테슬라
전류전쟁이선포되다
변전소,무엇하는곳?
에디슨이돌아왔다
[톡!과학공부]키르히호프의법칙

6.라디오스타의탄생

에디슨효과(EdisonEffect)
새로운문명의불씨,진공관
최초의라디오방송
전자시대의선봉장,진공관
비디오가라디오스타를몰아냈다
[톡!과학공부]전압과전류의측정

chapter3
전기의새로운진화론

1.일렉트로닉스빅뱅

전기와전자는부자지간?
세발달린영웅,트랜지스터
전자계의아수라백작반도체
트랜지스터란무엇인가?
한국이낳은세계적인과학자,강대원
[톡!과학공부]전선위의참새는왜감전되지않을까?

2.호모텔레비쿠스

기계식텔레비전의탄생
닙코원판(nipkowdisk)
전자식텔레비전의등장
텔레비전에내가나왔으면
이제는TV도다이어트시대
[톡!과학공부]돌고도는전동기

3.기계는인간을지배할수있을까?

기계가계산을한다고?
전쟁과컴퓨터:전자식컴퓨터의등장
앨런튜링,순수의시대
컴퓨터혁명:에니악의등장
공학의종합선물세트,컴퓨터
인공지능컴퓨터:인간처럼생각하라
[톡!과학공부]커패시터의원리

4.꿈의신기술,초전도

도전!절대온도
초전도체의비밀을벗기다
저항제로(Zero),초전도체의응용분야
[톡!과학공부]교류전기란무엇인가?

chapter4
전기가이끄는제4차산업혁명

1.전기가없는삶이란?

공기반,전기에너지반
세상에서가장아름다운공식E=mc2
전기없이살아보기
노임팩트맨
미래의신재생에너지
[톡!과학공부]전기요금은어떻게산출되나?

2.인간이창조한푸른태양,LED

LED의우연한발견
빛의혁명이시작되다
LED의동작원리
같은듯그러나또다른OLED
[톡!과학공부]피상전력,유효전력,무효전력,역률

3.테슬라의꿈,무선전력전송

1%영감으로태어난무선전력전송
아!실패!
무선전력전송의부활
무선전력전송의원리
나는달린다,고로충전한다
[톡!과학공부]단상교류와3상교류

4.꿈의자동차가온다

둥근바퀴의혁명
전기자동차의탄생
나는살아있다:부활을꿈꾸는전기자동차
혼자서도잘가는,나는자율주행자동차
시각장애인도운전할수있다
[톡!과학공부]똑똑한논리회로

5.제4차산업혁명의충격

사피엔스의고민이깊어간다
코앞에다가온제4차산업혁명의시대
기계에대한분노:기계와경쟁하다
기술적특이점으로지배되는세상:기계는인간을능가할수있을까?

참고문헌
찾아보기

출판사서평
□머리말
전기는세상을어떻게바꾸었는가?
요즘세상물정(世上物情)을살펴보면,전기없이돌아가는것이거의불가능해보인다.우리가당연하게여기는모든것들에전기가사용되고,사람들은부지불식간에전기의지배를받고있다.텔레비전에서부터스마트폰,전기자동차,내비게이션,LED,의료용스캔장비그리고이세돌9단과바둑대결을펼쳤던알파고에이르기까지,그모든것은전기에서시작되었다.자율주행자동차가도로위를달리고,선(線)없이전기를사용하고,인간과인공지능컴퓨터가스포츠대결을펼치며,...
□머리말
전기는세상을어떻게바꾸었는가?
요즘세상물정(世上物情)을살펴보면,전기없이돌아가는것이거의불가능해보인다.우리가당연하게여기는모든것들에전기가사용되고,사람들은부지불식간에전기의지배를받고있다.텔레비전에서부터스마트폰,전기자동차,내비게이션,LED,의료용스캔장비그리고이세돌9단과바둑대결을펼쳤던알파고에이르기까지,그모든것은전기에서시작되었다.자율주행자동차가도로위를달리고,선(線)없이전기를사용하고,인간과인공지능컴퓨터가스포츠대결을펼치며,LED조명이별처럼반짝이는오늘도사람들은전기의존재를느끼지못한다.
우리의손바닥에늘껌딱지처럼붙어다니는스마트폰.그작은몸통안에는LCD,배터리,반도체,GPS,컴퓨팅기술,전자기파를이용한무선통신기술등최첨단기술들이집약되어있다.이모든기술은전기라는하나의뿌리에서파생되었다.
제4차산업혁명이가져올미래
2016년1월스위스다보스에서열린다보스포름에서는전세계60개국의정치·경제·문화분야의지도자들이모여‘제4차산업혁명의이해’라는핵심의제를놓고열띤토론을벌였다.그주된내용은인공지능,사물인터넷(IoT),3D프린팅,나노기술,로봇기술등제4차산업혁명을주도할혁신기술에관한것이었다.
이제우리는싫든좋든제4차산업혁명을온몸으로맞아들여야한다.18세기에시작된제1차산업혁명이증기기관을기반으로한기계화혁명이었다면,제2차산업혁명은대량생산혁신이그핵심이다.전기가우리생활에확고히자리잡게된것도제2차산업혁명부터였다.
19세기말~20세기초에발생한제2차산업혁명은전기에너지,화학,자동차,석유부문을주축으로,산업·사회전반에큰변혁을가져왔다.특히전기에너지를기반으로전기조명,전기동력(전동기,발전기)이발명되었고,그로인해공장은환한조명아래24시간컨베이어를가동시켜대량생산체제를가능케했다.전동기를장착한가전제품이각가정에보급됨으로써여성을가사노동에서해방시켜준것도그무렵이었다.제2차산업혁명을통한전기의발달은정보,통신,오락분야에까지확대된다.텔레비전,라디오,전신을이용한통신,레코드,영화가모두이시기에등장했으며,이들산업이빠르게대중화되었다(텔레비전이대중화된것은이보다조금늦은20세기중반이다).
이후전기는IT와융합된자동화기술로대표되는제3차산업혁명에서큰비중을차지했고,2015년부터시작된제4차산업혁명에서도전기는중요한역할을하고있다.인공지능,사이버물리시스템(CyberPhysicalSystem,CPS),사물인터넷등으로대변되는제4차산업혁명에서전기는그어떤기술도넘보지못할근본기술로서새로운혁명을이끌고있다.
전기를알면과학기술의미래가보인다
그런데오늘날눈앞에서펼쳐지는과학기술의기적쇼를보면서도우리는왜묵묵히지원하는전기를실감하지못하는걸까?단지스마트폰배터리가바닥나기시작하면주변에늘있는콘센트를찾아충전기를연결하면그만일뿐이다.바쁜현대인들이제품의비밀스런원리까지굳이힘들게알필요를못느낄수도있다.하지만시간을거슬러어린시절로되돌아가보자.
어릴적누구나한번쯤과학자를꿈꾸어보았을것이다.가전제품을분해하고전자부품을분석하며,흐뭇한미소를짓기도했을것이다(곧이어닥쳐올엄마의소프라노음성은두렵지않다!).또만화영화에등장하는괴짜과학자를동경하기도했다.그런데그많던꼬마과학자들은다어디로갔을까?꿈은서서히퇴색하고,어른이된지금은첨단전기전자제품을마주해도반짝관심을가질뿐,곧무덤덤해진다.‘과학’과‘공학’이중요하다고말하지만나와는상관없다고생각하며살아간다.엔지니어의한사람으로아쉽게생각하는부분이다.
우리가전기를학문으로접하는계기는보통세가지경로를통해서이다.학교수업,교과서,그리고과학서적이다.불행히도학교와교과서에서배웠던전기는우리에게흥미를주지못했다.오히려골치아프게했다.두껍고무거운과학서적은“도대체전기를배워서어디에다써먹는거야?”,“전기는역시보통사람들이알수있는게아니야”라는편견만심어줄뿐이었다.이렇듯우리와늘같이하면서도전기에대해친근하게느끼기란쉽지않다.그래서전기의세계를이해하는데도움이되고자이책을집필했다.
이책에는오늘날전기의발전에있어지대한영향을미친발견과발명,그리고전기의역사에한페이지를장식한과학자들이등장한다.도전과도전을거듭하여성공을이룬과학자도있지만끝내성공의문턱을넘지못한채과학기술의밑거름이된인물들도있다.이들의도전은현대를살아가는많은이들에게숭고한메시지를전해준다.이책을통해전기의세계를이해하고흥미를갖고,덤으로과학지식까지얻게된다면더할나위없겠다.
전체적인구성은시간순으로진행되지만,각장과각꼭지는주제별로나누어져있다.따라서각장은전기의역사중과거에서시작해이후의발전을거쳐역사적이정표가되었던내용들을다룬다.초반의장들은과거속으로깊숙이파고들지만,후반의장들은현대적인전기의발전을살펴볼수있다.끝으로이책이많은사람들에게전기라는학문을보다재미있고친근함을줄수있기를바란다.더불어인간의상상을뛰어넘는과학기술의발전이어디까지일까를생각하며,미래를보는시각을기르는데도움이되었으면한다.
어떤저자에게든첫책은각별한애정을쏟는첫아이와같다.부족한저자에게첫출판의기회를주고,책을만들어준사과나무출판사에고마운마음을전한다.그리고늘곁에서응원하는사랑하는아내세영과아들승표,감사합니다.
2016년11월
한근우