35가지키워드로살펴보는과학기술의미래
과학기술의발전은과연인류를유토피아로이끌것인가?
얼마전,오픈AI가챗GPT를선보이고챗GPT가쓴책들이출간되면서사람들의이목을집중시켰다.인공지능(artificialintelligence,AI)이이룬결과다.오픈AI는챗GPT를발표한지몇주만에또다시GPT-4를발표해기술의진보가시시각각이루어지고있음을보여주었다.스스로학습(딥러닝)해서인간이원하는결과물을쏟아내는인공지능,그렇다면영화에서보듯인공지능이스스로판단하고결정하고때론인간을지배하는범용인공지능의단계에까지이를것인가?과연인공지능은우리의미래를어떻게변화시키고현재의인공지능이가고자하는방향은어디일까?
요사이과학의새로운성과들이날마다뉴스의주요이슈로등장하면서정치를가려버릴지경이다.인공지능,자율주행,블록체인,전기자동차,크리스퍼혁명등등.뉴스를보고정보를찾아봐도비전공자들은그내용을선뜻파악하고흐름을따라잡기쉽지않다.우리삶의변화를주도하는과학기술이우리를어떤미래로이끌지저자의설명을차근차근따라가보자.
지구를기후위기에서구할내연기관없는탄소제로모빌리티
위성항법시스템,5G등통신기술에힘입은자율주행시스템은모두를위한기술이될것인가?
1800년대이전인간은이동을위해자신의두발과마차,말처럼주로자연적인운송수단에의존했다.산업혁명과더불어등장한증기기관기차가모빌리티의첫변곡점이되었다면두번째변곡점은내연기관자동차와비행기,선박이었다.그세번째변곡점은전기자동차와수소연료전지를쓰는운송수단의연료체계변화와자율주행차,도심항공모빌리티등새로운모빌리티가등장한현재이다.전기자동차는오염물질을배출하는내연기관대신배터리로움직이고사람이운전하지않아도자동차가알아서목적지를향해가는자율주행이상용화되고있다.세계적인자동차업계들이앞으로내연기관자동차를만들지않겠다고선언하고현대자동차는여러대의트럭이자율주행으로가는군집주행을시연했다.이같은변화의중심에는각종배터리제작기술의진보,위성항법시스템과5G,6G로대표되는통신기술의발달이있다.모빌리티의또다른진화는21세기지구를한나절생활권으로만들어줄초고속모빌리티의등장이다.서울에서부산까지20분이면주파한다는하이퍼루프(Hyperloop)는짧은구간이지만시험운행을마쳤고미국의초음속여객기또한2023년하반기에시험비행이예정되어있다.탄소제로모빌리티와초고속모빌리티의등장은우리의일상을어떻게바꿔놓을까.
새로운제국주의라는우려의목소리가들려오는선진국주도의달자원채굴은과연정당하고공정한가?
20세기에등장한신물질플라스틱으로인한환경오염의해결책으로주목받는생분해성플라스틱
20세기에는‘우주’하면떠오르는단어가미항공우주국(NASA)이었다.그동안우주산업은국가주도로미국,러시아,유럽,중국등극히일부국가가독점했다.하지만21세기에우주산업은하나의산업으로자리잡았고그중심에는2002년일론머스크가설립한스페이스X가있다.2017년스페이스X는이미사용한발사체를재사용하면서우주산업의지형을완전히뒤바꾸었다.이제인공위성과우주정거장등의개발·운영은대부분민간기업에서담당하고있다.하지만거시적이고장기적인우주탐사는여전히정부의역할이절대적이다.미국을중심으로추진하는아르테미스프로젝트는달에기지를건설해자원을채굴하고달기지를기반으로화성등더먼우주로나아가려는시도이다.달과화성에대한미국과유럽,중국,러시아의경쟁은우주자원의선취와우주군사패권장악을위한실제적인필요가크다.달의풍부한자원의선점이라는측면에서강대국위주의우주진출이과연공정하고정의로운지는의문이다.
로봇산업은인터넷과인공지능과의결합으로확장가능성이눈부시다.20세기로봇이대부분산업현장의인력대체에머물렀다면21세기로봇은스마트팩토리의핵심으로,서비스영역으로확대되어새로운전기를맞고있다.특히고령화로인한노인돌봄에대한해결책으로서비스로봇에대한기대가크다.나아가군수산업에서도로봇의존재는그중요성이더욱커지고있다.
플라스틱은20세기석유기반신물질로우리생활에필수불가결한요소였다.하지만자연상태에서분해되지않고재활용도어려운용도가다한플라스틱은심각한환경재앙으로떠올랐다.2020년기준으로태평양상에는존재하는한반도크기의16배의거대쓰레기섬은바다생물을넘어인간마저위협하기에이르렀다.그래서등장한것이생분해성플라스틱이다.과연생분해성플라스틱은인류와지구를플라스틱지옥으로부터구할수있을것인가.
인류와함께전지구에편재(ubiquitous)하는전기전자제품과정보통신서비스
웹서비스의미래로장밋빛전망을보여주는암호화폐,웹3.0,메타버스
사물인터넷(IoT)으로현실이되는초연결사회
전기전자산업과정보통신산업은20세기후반에서현재까지산업사회전체와인간삶의변화를선도하고있다.인터넷대중화,웹등장30여년,스마트폰등장15년만에우리는컴퓨터와스마트폰,인터넷이없는삶을상상하기어렵다.인간이존재하는거의모든곳에퍼져있는전기전자제품과정보통신서비스는세계에편재(ubiquitous)한다고해도과언이아니다.반도체업계에서1위를다투는삼성과TSMC가3나노공정의우위를점하기위해피터지는싸움을하고있다.메모리반도체에주력하는삼성과전세계파운드리(위탁생산)의50%이상을점하는TSMC는왜3나노공정을두고치열한경쟁을벌이는것일까?반도체초미세공정중하나인3나노공정은정보처리속도향상,소모전력량과장치면적축소라는면에서필연적흐름이다.반도체업계는기존반도체의한계,미세공정이이론적한계에이르면서새로운반도체로의전환이불가피하고그만큼신기술에대한경쟁또한치열한것이다.
초기인공지능이바둑이나게임등에서놀라운성과를보여주었다면현재의인공지능은산업전반에영향력을확대하고있다.제조공정,물류,고객응대등에서인공지능을도입하여,실질적인변화를이끄는것이다.2020년쯤개발된초거대인공지능은미국의구글,오픈AI,한국의LG,KT,네이버,카카오등이인공지능의다음세대를열어가고있다.오픈AI의이미지생성기‘달리(DALL-E)’가그린미술작품이경매시장에서팔리고인공지능챗GPT가쓴책이출간되었다.인공지능은과연인간의역할을대체할것인가?
21세기정보통신의또다른화두는사물인터넷(IoT)이다.통신인프라가인간만이아닌사물이인터넷에연결되는사회를현실화하고있다.스마트팩토리,자율주행차,스마트빌딩,스마트시티등공장에서시작된사물인터넷은가정,운송수단,건물로범위를넓히고있으며,통신인프라는IoT를더빠르고,더안정적으로가능케하는5G로대체되고있다.인간과인간의연결보다사물과사물의연결이100배이상으로확장된초연결사회가멀지않았다.
블록체인또한주요한이슈다.블록체인2.0의스마트컨트렉트는금융산업을중심으로실제쓰임새가증명되고있다.블록체인기반의대체불가능토큰(NFT)등가상자산또한관심의대상이다.암호화폐에대한불신의시선이상존하는것과무관하게블록체인기술이만들어낼새로운서비스에금융대기업과정보통신기업이큰관심을보이며참여하고있다.블록체인과연관된암호화폐,웹3.0,메타버스등은웹서비스의미래로각광받고있으며전망도장밋빛이다.
코로나팬데믹시대의종식을앞당긴생명공학의쾌거mRNA백신
개체를넘어종의생멸(生滅)에까지인간의관여가가능해진유전자드라이브는윤리적·사회적논쟁을넘어설것인가?
20세기말부터시작된크리스퍼혁명을통한유전공학은생명공학분야의급속한성장을이끌고있다.그대표적인결과가코로나19mRNA백신이다.2020년초,전지구를공포로몰아넣었던코로나19팬데믹으로백신에대한수요와관심이높아진가운데mRNA백신은동물실험을넘어인간에게까지적용되어코로나19바이러스치료제로서큰역할을담당했다.이제유전공학은생명공학과동의어로여겨질만큼그비중이절대적이다.개체를넘어종의생멸(生滅)에까지인간의관여가가능해진유전자드라이브는연구실을넘어실제사용에이를지도관심이집중되고,합성생물학이전에없던새로운종을창조하기에이르면서다양한윤리적·사회적논쟁을일으키고있다.
유전공학의발전은농업분야도예외가아니다.콩,옥수수,면화등GMO작물은지구곳곳에서대규모로재배되고GMO는화학산업과의약분야에서도중요한역할을담당한다.온실가스로인한기후위기앞에서새로운식량생산에대한고민은육식에서두드러진다.동물사육에필요한막대한사료와이산화탄소배출로인한환경오염문제를대체육과배양육이해결할수있을까.그런가운데육류의색깔과식감을그대로살려소비자의입맛을사로잡기위한다양한노력이점차결실을거두는중이다.
유전공학은인공지능과전자공학의융합으로눈부신발전을거듭하고있으며21세기생물학의대표주자로자리잡았다.의학분야에서도차세대항암제개발등큰성과를나타내고있다.생명공학은100억인류시대의식량문제를해결하고인간의생명을얼마만큼연장할수있을까?
기후위기대응의핵심으로자리잡은재생에너지,태양광발전과풍력발전
이산화탄소발생의주원인,산업부문의탄소제로전략,연료의전기화·수소화및탄소포집
기후위기는현재과학계의가장뜨거운주제이다.기후위기해결을위해우리나라를비롯한주요국가들은2050년까지탄소중립을이루겠다고선언했다.기후위기대응의핵심은이산화탄소와메탄가스배출감소다.현재발전산업은이산화탄소배출의약30~40%를차지하고있다.국가들이나서서이산화탄소를줄이기위해재생에너지의확대에힘을기울이는이유다.재생에너지의90%이상을차지하는태양광발전과풍력발전이날씨에크게좌우되는간헐성과경직성의한계를보완하기위해에너지저장장치와스마트그리드역시주목받고있다.현재생산된후사용되지못하고버려지는전기가생산량의약10%이다.재생에너지의안정적확보를위해서도버려지는전기의저장을위해서도에너지저장장치의확대는필연적이다.
발전산업이외에도이산화탄소배출량의30~40%를차지하는산업부문의온실가스를줄이는일또한발등에떨어진불이다.산업부문에서배출되는온실가스는크게석탄과석유등을연료로사용하는과정에서발생하는온실가스와철광석과석회석,석유를원료로제철,시멘트,석유화학및플라스틱산업등산업공정에서발생하는이산화탄소이다.산업용연료로인한온실가스는연료의전기화와수소화를통해해결할것이다.산업공정온실가스배출을해결하기위한수소환원제철과탄소포집(CCUS)이주목받고있는데특히시멘트,정유및석유화학,플라스틱산업에서필수적인기술이탄소포집이다.탄소제로를위해기업들도대안을연구개발하고있지만막대한비용이들고상용화도쉽지않은실정이다.
그밖에도대체에너지원으로는우주태양광발전이가능성이크다.비록아직은좀더미래의일로여겨지지만날씨의영향에서자유로운우주태양광발전은지상의재생에너지를대신할안정적인에너지원으로관심을모은다.하지만현실화를위해서는경제성을어떻게확보할것인가가과제이다.기후위기의대안으로급속히떠오르는또한축은수소이다.수소의생산,운송,저장및이의활용과관계된광대한체계가하나의생태계로구축되고있다.기술적난관도크지않아미래에너지주도권확보를위해수소경제는주목도를높이고있다.
현재주요국가들은2050년탄소제로를목표로다양한플랜을가동중이지만기존의탄소기반산업체계에서기후위기극복은이루기어려운목표이다.하지만대안으로제시되는다양한기술발전은산업의새로운패러다임으로자리잡을것이분명하다.재생에너지산업과수소산업그리고전기차산업은머잖아전세계산업의지형을바꿔놓을것이고,이에어떻게대응하느냐가향후기업과국가의미래를좌우할것이다.이책은최첨단과학기술의다양한주제들을,현재의진행지점과나아갈방향을중심으로많은삽화를곁들여전공자도이해하기쉽게설명하고있다.
