그랜드 퀘스트 시즌3

그랜드 퀘스트 시즌3

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Description
세상을 뒤흔들 최초의 질문, 그 세번째 도전
그랜드 퀘스트 시즌3
1900년 파리에서 열린 세계수학자대회에서 강연자로 단상에 오른 다비트 힐베르트는 어떤 해답을 들고 온 것이 아니었다. 대신 그는 23개의 질문을 내놓았다. 그 23개의 질문은 이후 100년, 수학이 나아갈 방향을 결정했다.

서울대학교 국가미래전략원이 2022년 가을 이후 천착해온 〈그랜드 퀘스트〉가 바로 그런 것이다. 한국 과학기술의 미래를 바꿀 질문들을 찾고자 했고, 이를 통해 결론이 아닌 방향을 제시하고자 했다. 그 세 번째 결실이 세상에 나왔다.

그랜드 퀘스트 시즌1에서는 한국의 과학기술이 주어진 문제를 탁월하게 해결하는 단계에서 스스로 문제를 출제하는 단계로 나아가야 함을 설파했고, 시즌2에서는 창조적 축적과 독창적 개념 설계를 통한 기술주권이라는 국가적 문제의식을 도출했다면, 시즌3는 인간과 기술의 연결을 이야기한다. 기술이 인간의 생활세계와 문명 시스템 안으로 깊이 침투하는 최전선에 무엇이 있는지를 묻고 있는 것이다.

로봇이 인간의 곁에서 안전하게 함께 하는 것, 의료가 진정으로 개인에게 맞춤화되는 것, 인류가 만들어낸 우주 쓰레기를 치우는 것, 데이터 문명을 지속 가능하게 유지하는 것, 인공지능이 인간과 협력하여 새로운 산업을 자유자재로 만드는 것. 이 질문들은 모두 인간과 기술의 관계가 어떻게 재설계되어야 하는가를 묻고 있다. 그리고 그 어느 것도 하나의 기술만으로, 하나의 분야만으로 대답할 수 없는 문제들이다. (본문 0장 〈그랜드 퀘스트가 될 수 있는 질문의 자격〉(이정동 교수)서 발췌)

로봇, 생명, 우주, 에너지, 산업인공지능 등 5개 분야에서 최첨단 연구를 선도하고 있는 분야별 3명의 젊은 과학자들이 저자로 참여하고, 각 분야 석학들이 멘토로 함께 했다. 이들이 여러 달에 걸친 깊이 있는 토론과 콜로퀴엄, 오픈포럼 등의 과정을 거쳐 도출한 5개의 질문, 그랜드 퀘스트 시즌3는 다음과 같다.

질문 1 _ 인간의 곁에서 안전하게 상호작용할 수 있는 로봇을 개발할 수 있을까?
질문 2 _ 적응형 바이오헬스 모델의 개발로 진짜 맞춤형 의료를 만들 수 있을까?
질문 3 _ 직경 10cm 이하의 우주 쓰레기로 둘러싸인 지구 저궤도를 청소할 수 있을까?
질문 4 _ 멀티모달 에너지 트랜스포머로 데이터센터를 절반의 에너지로 운영할 수 있을까?
질문 5 _ 산업 인공일반지능이 혁신적인 제품 설계와 공정 설계를 할 수 있을까?

좋은 질문 하나가 새로운 세계의 문을 열 듯이 〈그랜드 퀘스트 시즌3〉가 그 열쇠가 되기를 기대한다.
저자

서울대학교국가미래전략원

한국과세계가직면한주요이슈를연구하고,중·장기정책방향을제시하기위해설립되었으며,세계적수준의정책싱크탱크를지향하고있다.서울대학교의다양한전공분야와전문성을바탕으로학문적경계를넘어융복합적연구와증거기반연구를수행하고있다.현재글로벌한국,인구,민주주의,과학과기술의미래,경제안보,탄소중립,지역균형성장등7개주제를다학제적으로연구하기위해연구클러스터를운영중이다.국가발전을위해독립적인정책연구를수행하고그성과를공유하여정책방향을선도적으로제시하며,미래사회변화에전략적으로대응할수있는실천적방안을추진하고있다.

〈0장〉그랜드퀘스트가될수있는질문의자격
이정동서울대학교 공학전문대학원 및 기술경영경제정책 전공 교수

산업동학, 기술진화분석, 기업의 기술혁신전략 및 국가의 기술혁신정책을 연구하고 있다. 한국공학한림원·한국과학기술한림원 정회원이며, 기술혁신 분야 국제학술지 《Science and Public Policy》(Oxford University Press)의 공동편집장(2018~2025)을 역임하며 글로벌 학술 활동을 선도하였다. 《축적의 시간》(2015), 《축적의 길》(2017), 《최초의 질문》(2022)을 저술하였으며, 영문 학술서 3권을 포함해 200여 편의 학술논문을 발표하였다. 대통령비서실 경제과학특별보좌관(2019~2021)을 역임하였으며, 현재 서울대 그랜드퀘스트(SNU Grand Quest) 이니셔티브를 총괄하고 있다.

〈1장〉인간의곁에서안전하게상호작용할수있는로봇을개발할수있을까?
김진수서울대학교 전기정보공학부 교수
정상인의 신체 능력 향상, 부상 예방, 장애인의 이동성 회복을 목표로 착용형 소프트 로봇 슈트 연구를 활발히 수행하고 있다. 연구 성과는 《Science》(표지 논문), 《Nature Medicine》(표지 후보), 《Science Robotics》 등 세계적 권위 학술지에 다수 게재되었으며, NPR, BBC Science in Action 등 주요 매체에도 소개되었다. 대통령 장학금, 삼성 장학금, Fulbright Graduate Study Award를 수상했으며, 2025년 제어로봇시스템학회 우수 신진연구자로 선정되어 활발한 학술 활동을 이어가고 있다.

한경원서울대학교기계공학부교수
소프트로보틱스를활용하여의료분야에적용가능한핵심요소기술을개발하며,연구범위는햅틱,그리핑,모니터링,장기보조,수술보조등으로확장되고있다.MITTechnologyReviewAsiaPacificInnovatorsUnder35,50WomeninRobotics,국제로봇자동화학술대회(ICRA)NewGenerationStar등에선정되며국제적으로차세대연구자로인정받고있다.또한국제로봇자동화학회(IEEERAS)기술활동위원회AssociateVicePresident와햅틱기술위원회공동의장을맡고있다.

황보제민카이스트기계공학과교수
카이스트기계공학과부교수이자라이온로보틱스대표로서,보행로봇의연구와상업화를이끌고있다.로봇의설계,알고리즘,지능,소프트웨어,운용개념등다양한분야에걸쳐연구를수행하고있다.사족보행로봇라이보1과라이보2를개발했으며,특히라이보2는사족보행로봇중최초로마라톤풀코스를완주한성과를거두었다.강화학습과인공지능기술을활용해사족보행로봇의제어및경로계획연구를활발히진행하고있으며,이를지원하는동역학엔진라이심(Raisim)의개발자로도널리알려져있다.

멘토:조규진서울대학교기계공학부교수
소프트로보틱스,웨어러블로봇,생체모사로봇분야의세계적권위자로,소프트웨어러블로봇과오리가미기반형상변형로봇등혁신적연구를통해학문과산업에기여해왔다.현재IEEERAS(국제로봇학회)차기회장과ICRA2027총괄의장을맡아국제로봇커뮤니티를이끌고있으며,한국소프트로보틱스학회를창립해연구생태계확장에도기여하고있다.체화지능(EmbodiedIntelligence)을핵심철학으로삼아,몸체·구조·재료자체가지능의일부가되는로봇설계를선도하며,누구나일상에서활용할수있는가볍고유연한로봇개발에주력하고있다.

〈2장〉적응형바이오헬스모델의개발로진짜맞춤형의료를만들수있을까?
장혜식서울대학교 생명과학부 교수
분자와 숫자를 좋아하는 계산생물학자로, 서울대 생명과학부와 IBS RNA 연구단에서 양적생물학 연구실을 이끌고 있다. 주로 전사체 범위의 단분자 RNA 서열분석 기법을 개발하여 전사 후 조절 기전과 RNA-단백질 상호작용을 연구한다. 발견한 전사 후 조절 기전을 응용하여 mRNA 백신의 코돈 최적 설계 기법을 개발하고 있다. 생물학을 시작하기 전에는 오픈소스를 좋아하는 소프트웨어 개발자로, 파이썬 코어팀에서 동아시아 문자 지원과 유닉스 플랫폼 호환성에 기여했다.

이규리카이스트 생명과학과 교수
인공지능을 기반으로 한 단백질 디자인 연구 최전선에 있다. 저분자화합물이나 화학적 변형 작용기와 결합하는 인공 단백질을 디자인하는 국제적인 전문성을 가진 연구자로, AI 기반 계산 및 실험 검증 방법을 개발하여 관련 논문을 다수 출판하였다. 국제 단백질 구조 예측 대회(CASP)에서 우수한 성적을 거두었으며, 2024년 노벨 화학상 수상자 데이빗 베이커 교수 지도하에 박사후 연구를 수행했다. 현재 메틸화·당화 등 화학적 변형을 특이적으로인식하는 단백질 및 효소 디자인을 위한 AI 기반 연구를 리드하고 있다.

이정석카이스트 의과학대학원 교수
유전체를 비롯한 다층적 데이터를 통합해 면역질환과 암의 병태생리를 규명하고, 진단·치료의 측면에서 번역하는 연구를 하고 있다. 코로나19, 자가면역질환 등의 병적 염증에 대한 인간 면역학 연구논문들을 발표해왔으며, 유전체 기업 이노크라스의 공동창업자로 정밀의료 기술이 실제 환자들을 위해 쓰일 수 있게 개발하여 실용화하고 있다. 목표는 인간 면역의 시공간적 지도를 만들어 환자 맞춤 치료의 표준을 재정의하는 것이다. 대한면역학회·대한류마티스학회 등에서 우수연구자상을 받았다.

멘토:신의철카이스트 의과학대학원 교수
한국을 대표하는 면역학자로서 바이러스 및 종양에 대한 T세포 면역반응을 연구하고 있다. 바이러스 감염 시 일어나는 방관자(bystander) T세포 활성화의 기전과 임상적 의미를 처음으로 밝힌 논문이 세계적으로 인정받으며 이 분야의 연구를 선도하고 있다. 코로나19 팬데믹 기간에는 기초과학연구원 한국바이러스기초연구소 바이러스면역연구센터장으로 활동하며, T세포 중심의 대응 방안을 제시하였다. 2022년 아산의학상을 받았으며, 한국과학기술한림원 및 의학한림원 정회원으로 활동 중이다.

〈3장〉직경10cm이하의우주쓰레기로둘러싸인지구저궤도를청소할수있을까?
은영호연세대학교 인공위성시스템학과 교수
우주 시스템 공학을 기반으로 소형위성 및 큐브샛(CubeSat)을 활용한 우주 임무 설계와 위성 시스템 통합 분야에서 연구와 교육을 수행하고 있다. 특히 큐브샛 플랫폼에서의 전개형 구조물, 전파 특성, 자세제어, 비행 소프트웨어(FSW), 그리고 기타 위성 버스 서브 시스템의 성능 향상에 관심을 두고 있다. 이러한 연구를 통해 제한된 자원을 가진 소형위성에서도 더욱 효율적이고 안정적인 임무 수행이 가능한 시스템 설계 접근법을 탐구하고 있다.

박형준서울대학교 항공우주공학과 교수
지구 궤도의 상업적 활용과 다양한 미래 우주 탐사 임무 구현을 위한 우주 로보틱스 및 피지컬 AI 기술을 연구하고 있다. 2023년 NASA Ames 연구센터와의 공동연구를 통해 국제우주정거장에서 세계 최초의 자율 우주 비행체 협력 수송 실험을 성공적으로 수행하며, 자율 우주 기술 분야의 새로운 이정표를 세웠다.

김현정카이스트 항공우주공학과 교수
극한환경 소재·센서 기술부터 실제 우주 미션까지 연결하는 연구를 수행하고 있다. NASA 랭글리 리서치 센터에서 16년간 연구물리학자로 근무하며, 광학·원격탐사 센서와 우주 환경에서의 소재·소자 특성 평가를 수행했고, MISSE-14, MISSE-21, Artemis I 과학 탑재체 개발에 참여하였다. 현재 STAR Lab을 이끌며 재구성형 센서와 차세대 우주 환경 시험 플랫폼을 구축하고, 통합형 소재·부품 평가 플랫폼 개발에 집중하고 있다. NASA Exceptional Technology Achievement Medal, AIAA Engineer of the Year 등을 수상하였다.

멘토:방효충카이스트 항공우주공학과 교수 
인공위성 자세 제어, 심우주 탐사 및 우주 임무 설계와 국방 분야의 자율비행 드론 연구를 지난 30여 년간 주도하고 있다. 초소형위성 3기를 발사하였으며 고정익, 회전익 등 다양한 형태의 자율비행 드론 연구를 주도하고 있다. 우주 분야의 1세대 연구자로서 독창적이며 실제 시스템에 활용되는 기술 개발에 역점을 두고 있다. 드론의 핵심 비행 제어 SW를 자체적으로 개발하여 기술 자립화에 크게 기여하고 있다. 국가 우주항공 연구개발에 기여를 인정받아 젊은과학자상(대통령상), 과학기술유공훈장(도약장)을 수상하였다.

〈4장〉멀티모달에너지트랜스포머로데이터센터를절반의에너지로운영할수있을까?
윤애정유니스트 기계공학과 교수

열 관리 및 냉각 기술 분야에서 독창적인 연구를 개척하고 있는 신진 공학자다. 카이스트 기계공학과에서 학위를 마친 뒤 한국기계연구원에서 탄소중립 에너지 시스템과 액화수소 기반 미래 연료 기술 개발에 참여하였다. 현재 전자 장치부터 발사체에 이르는 다양한 스케일의 열전달 문제를 다루며, 특히 고에너지 레이저·차세대 전자 장치 냉각 솔루션과 우주 발사체용 극저온 연료 시스템의 효율 향상에 주력하고 있다. AI 융합형 하이브리드 연구를 바탕으로 지능형 열 솔루션을 제시하고 있다.

정성균서울대학교 첨단융합학부 교수 
이차전지 소재 분야 전문가로서, 나노 복합화를 통한 신규 양극소재 개발, 차세대 전지로 주목받는 전고체전지용 신개념 고유연성 무기계 고체전해질 소재 개발, 이차전지 열 안정성 개선을 위한 계면 설계, 생분해성 이차전지 개발, 비파괴·실시간 분석 기술을 활용한 이차전지 소재 및 시스템 연구 등을 활발히 수행하고 있다. 《Nature》 및 《Science》 자매지에 다수 논문을 출판하며 이차전지 분야 떠오르는 과학자로 주목받고 있으며, 포스코 청암과학펠로우(에너지 분

목차

발간사 서울대학교 국가미래전략원 원장 강원택 
머리말 서울대학교 교수 이정동 


0장그랜드퀘스트가될수있는질문의자격

이정동-그랜드퀘스트가될수있는질문의자격
질문에는 두 종류가 있다 | 그랜드 퀘스트의 세 가지 자격 | 왜 그랜드 퀘스트는 찾기 어려운가 | 시즌 3의 다섯 가지 질문 | 질문을 던진다는 것의 의미


1장인간의곁에서안전하게상호작용할수있는로봇을개발할수있을까?

김진수-의도인식을위한센싱모달리티의한계와도전
영화로 표현된 오랜 꿈, 그러나 현실은… | 인간-로봇 상호작용, 꼭 필요한 것인가? | 성공적인 상호작용을 위한 세 가지조건 | 사람의 ‘의도’를 알기 위한 도구들

한경원-물리적안전성을위한네가지도전과제
센싱을 위한 제작, 통합, 활용 | 기계적 디자인을 잘하려면? | 상호작용을 위한 소프트 로보틱 스킨 | 컨트롤의 기준은?

황보제민-안전하고편리한인터랙션을위한마지막과제,에너지효율
에너지 효율을 위한 다양한 시도들 | 배터리가 아닌 로봇 자체의 문제다 | 결국 구동의 비효율을 해결해야 한다

토론


2장적응형바이오헬스모델의개발로진짜맞춤형의료를만들수있을까?

장혜식-적응형바이오헬스모델을제안한다
끝나지 않은 밀라의 꿈 | 한발 더 다가선 밀라의 꿈 | 스스로 학습하는 ‘디지털 트윈’: 적응형 바이오헬스 모델

이규리-적응형바이오헬스모델이만들새로운의료의세계
‘진짜’ 정밀의료는 어떻게 가능한가?  | 바이오와 의료 데이터 + 멀티모달 + 시간의 축 = 적응형 바이오헬스 모델

이정석-적응형바이오헬스모델이그랜드퀘스트인이유
왜 정밀의료인가? | 정밀의료의 미래 | 적응형 바이오헬스 모델로 인해 달라질 모습들

토론


3장직경10cm이하의우주쓰레기로둘러싸인지구저궤도를청소할수있을까?

은영호-10cm이하우주쓰레기가왜문제인가?
쓰레기로 뒤덮인 지구 저궤도 | 빠른 속도로 늘고 있지만, 탐지부터 어렵다 | 연쇄적인 충돌과 파편 발생… 그다음은?

박형준-우주쓰레기제거를위해어떤기술이개발되고있는가?
로봇팔로 붙잡아 처리하는 방법 | 그물, 레이저, 전자기 그물… 다양한 아이디어 나왔지만

김현정-획기적인돌파구를찾을수있을까?
바다가 우주라면? | 쓰레기가 모이는 곳을 찾아라 | 우주 환경의 물리적 특성 | ‘인공 응집’을 위한 네 가지 힘 | 인류 공동의 과제, 누가 해결할 것인가 | 지속 가능한 궤도 생태계 관리, “I need my space” 

토론


4장멀티모달에너지트랜스포머로데이터센터를절반의에너지로운영할수있을까?

윤애정-AI그리고에너지
폭증하는 데이터센터 전력 소비 | 냉각에 가장 많은 에너지 들어 | 버려지는 열, 다시 쓴다

정성균-멀티모달에너지트랜스포머를통한에너지재발견
에너지 재활용의 대표적 사례, 전기자동차  | ’멀티모달 에너지 트랜스포머’ 개념의 출발점  | 유니모달도, 단순 통합도 아니다 

박상욱-딥뉴럴에너지네트워크시스템
생산, 저장, 송전… 모든 과정에서 에너지가 손실된다  | 하베스팅 + 관리 = ‘딥 뉴럴 에너지 네트워크 시스템’토론

토론



5장산업인공일반지능이혁신적인제품설계와공정 설계를 할수있을까?

임치현-산업AI의한계를넘어산업AGI를제안한다
왜 지금 산업 인공지능인가?  | 산업 인공지능의 현주소 | 산업 인공일반지능이 필요하다

이정혜-산업AGI란?
산업 AI + 디지털 트윈 | 새로운 상상, 새로운 가설 | ‘What If’로 가상 세계를 탐구한다 | 이상 세계를 구성하는 2개의 층 
| 산업 AGI가 그랜드 퀘스트인  이유

임성훈-드림매뉴팩처링:혁신적인제품·공정설계
드림 매뉴팩처링의 핵심은 ‘학습 에이전트’ | 드림 매뉴팩처링을 위한 네 가지 모듈 | AlphaChip, MatterGen + F-IME | 모든 산업, 모든 현장에 짐 켈러가 있다면?

토론