우리의 미래를 결정할 과학 4.0 : 인공지능(AI)에서 아르테미스 프로젝트까지

인공지능(AI)에서 아르테미스 프로젝트까지

박재용 지음

북루덴스 2023년 09월 06일 출간 국내도서 : 2023년 04월 25일 출간

작품소개

책소개

이 책은 우리나라의 ‘4차 산업혁명’ 미국의 ‘Smart factory’ 독일의 ‘Industry 4.0’ 등 선진국이 제시하는 21세기 성장동력을 ‘모빌리티’ ‘우주·로봇·소재’ ‘정보통신’ ‘생명공학’ ‘기후위기·재생에너지’라는 주제와 35가지 키워드로 과학기술 혁신의 현재와 미래를 조망하고 있다.

산업의 쌀이라 불리는 반도체를 둘러싼 삼성과 TSMC의 치열한 경쟁, 발사체 재사용으로 우주 시대를 성큼 앞당긴 스페이스X, 고령사회의 돌봄 문제를 해결할 서비스 로봇, 기후위기 시대의 탄소제로 전략인 태양광 · 풍력 등 재생에너지, 인간의 수명 연장 · 100억 지구인의 식량문제를 해결할 열쇠를 쥔 생명공학까지. 과학기술의 발달은 인류에게 어떤 미래를 선물할 것인가?
저자는 이 책이 적극적으로 자신의 진로를 개척하고 좀 더 다양한 세계를 바라보고 과학기술이 구현할 미래의 기회와 위협이 궁금한 분들을 위한 것이라고 말한다. 과학기술에 대한 폭넓은 이해는 현재를 살아가는 우리에게 선택이 아닌 필수요소가 되었기 때문이다.
특히 급격한 변화에 직면한 MZ세대에게 이 책은 자신이 가고자 하는 미래를 확실하고도 명확하게 밝혀줄 길잡이가 될 것이다.

목차

시작하며

1장 모빌리티
1. 전기자동차
2. 자율주행
3. 도심항공 모빌리티
4. 서비스로서의 모빌리티
5. 탄소제로 모빌리티
6. 초고속 모빌리티

2장 우주와 로봇 그리고 소재
1. 발사체
2. 인공위성
3. 아르테미스 프로젝트
4. 로봇
5. 생분해성 플라스틱
6. 상온 초전도체

3장 정보통신
1. 반도체
2. 슈퍼컴퓨터 너머 양자컴퓨터
3. 인공지능
4. 데이터센터와 클라우드 컴퓨팅
5. 사물인터넷과 통신 인프라
6. 블록체인
7. 디지털 트윈
8. 메타버스

4장 생명공학
1. 크리스퍼 혁명과 합성 생물학
2. GMO
3. 백신의 현재와 미래
4. 미래 식량
5. 바이오칩
6. 차세대 항암제

5장 기후위기와 재생에너지
1. 태양광발전
2. 풍력발전
3. 에너지 저장장치와 스마트 그리드
4. 원자력발전
5. 산업 부문 탈탄소 전략 1_제철산업
6. 산업 부문 탈탄소 전략 2_ 탄소포집
7. 핵융합발전
8. 우주 태양광발전
9. 수소경제

마치며
주
참고자료

책 속으로

p.15
목적지에 좀 더 빠르게 도달하고 싶은 인간의 욕망은 인류 역사 이래 언제나 새로운 기술 개발의 동력으로 작용했습니다. 초음속 여객기와 하이퍼루프는 21세기 전 지구를 한나절 생활권으로 만들 초고속 모빌리티의 대표주자입니다.

p.50
서비스로서의 모빌리티(MaaS)의 또 다른 부분은 바로 ‘소유에서 이용’으로의 변화입니다. 현재 우리나라에서는 렌터카가 대표적인 형태이고, 외국의 경우 우버나 리프트 등의 차량공유 서비스가 이에 해당합니다. 그러나 앞으로 ‘소유에서 이용’으로의 변화는 자율주행자동차의 전면적 등장으로 전혀 다른 방향으로 이루어지게 됩니다.

p.76
2010년 민간기업인 스페이스X가 팰컨9 발사에 성공하고 2012년 민간기업으로는 최초로 우주정거장에 우주선을 보내고 2017년 세계 최초로 발사체 재활용에 성공합니다. 발사체의 재활용은 우주로 뭔가를 보낼 때 드는 비용을 아주 저렴하게 만들었습니다. 처음 인공위성을 쏘았던 1960년대에서 1970년대 초에는 1kg당 2만 3,750달러가 들었습니다. … 하지만 스페이스X의 팰컨 헤비는 이제 1kg에 불과 1,200달러가 소요될 뿐입니다.

p.85
달은 어느 나라의 영토가 아니라 … 결국 먼저 도착해서 자원을 채굴하면 그만입니다. 마치 대항해시대에 유럽의 열강이 경쟁적으로 배를 보내 상륙하여 여기는 우리 땅이라고 선언하면서 식민지를 개척한 것과 비슷합니다. … 최근 미국 정부는 자국 기업이 달을 비롯한 우주 자원을 자유롭게 채굴하는 것을 돕겠다고 행정명령을 내리기도 했습니다. 달을 비롯한 우주의 자원을 일개 기업이 아무런 대가 없이 사용하는 것이 공정하고 타당한가에 대해서는 논란의 여지가 있습니다.

p.126
3나노미터 공정에서 쓰이는 빛이 극자외선 영역인데 현재 극자외선 노광장비를 생산할 수 있는 곳이 전 세계에서 단 한 군데 네덜란드의 ASML뿐입니다. 한 대에 2,000억 원이 넘는 아주 비싼 장비인데 ASML조차 이 장비를 한 해에 생산할 수 있는 대수가 30~40대에 지나지 않고 2023년에도 60대가량만 생산할 수 있을 것으로 보입니다. 그런데 이 장비가 필요한 회사는 삼성전자와 TSMC, SK하이닉스, 인텔 등 초미세공정을 다루는 곳인데, 필요한 양보다 생산할 수 있는 양이 절대적으로 부족합니다. 그러다 보니 삼성전자와 TSMC가 이 회사에 목을 매고 있죠. 일종의 슈퍼 을인 셈입니다.

p.158
우리가 흔히 상상하는 인간이 하는 일을 모두 스스로 학습해서 인간만큼 혹은 인간보다 더 잘하는 인공지능은 ‘범용 인공지능(Artificial General Intelligence, AGI)’ 혹은 ‘일반 인공지능’이라 부릅니다. 인간을 대체하고 혹은 지배하는 초지능은 바로 범용 인공지능을 두고 하는 말입니다. 이런 인공지능이 나타나 스스로 자신의 존재 이유를 정하고, 그에 따라 다른 인간을 지배하는 사회가 영화나 소설에서 자주 보게 되는 모습입니다.

pp.164-165
미국의 코리 닥터로(Cory Doctorow, 1971 ~ )가 쓴 『리틀 브라더(Little Brother)』란 소설이 있습니다. 끔찍한 테러가 일어나고, 그 후 (소설 속의 가상 조직인) 국토안보부는 테러로부터 국가와 국민을 보호한다는 미명 아래 헌법을 유린하고 SNS를 조작하며, 선거에까지 개입하려 합니다. 이에 맞서 고등학생 해커 마커스 얄로우가 고군분투하는데, 국토안보부는 대중교통수단 및 자가용 모두를 추적하고, CCTV를 활용하여 모든 시민의 일거수일투족을 추적합니다. 인공지능을 통해 개인정보가 다양한 형태로 악용될 수 있다는 점 또한 인공지능 시대를 사는 우리에게 깊은 고민을 안깁니다.

p.227
인간이 가지는 다양한 신체적ㆍ정신적 능력이 모두 유전자에 의해서만 결정되지는 않지만 유전적으로 유리한 조건을 만드는 것은 가능합니다. 마치 다른 조건이 같다면 부유한 집의 아이가 가난한 집의 아이보다 성공할 가능성이 좀 더 높듯이 유전적으로 유리한 조건을 가지고 태어난 아이는 그렇지 않은 아이보다 유리한 것이 사실입니다. 하지만 배아유전자 편집을 하려면 비용이 아주 많이 들기 때문에 결국 부모의 경제적 능력이 아이의 생물학적 능력을 결정하는 것이죠.

p.239
GMO의 가장 중요한 문제는 환경이나 건강상의 위험이 아니라 사회적 문제입니다. GMO 종자는 세계적인 거대 종자기업이 판매하는데 GMO 종자를 재배해서 얻은 종자로 농민들이 다시 재배하는 것은 엄격하게 금지되어 있습니다. 결국 농민들은 매년 새로 종자를 사야 합니다. … 이렇게 거대한 자본을 가진 기업이 전 세계적으로 재배에 더 유리한 종자를 독점적으로 공급하면 제3세계 농민이 그 영향에서 자유로울 수 없는 건 자명한 사실입니다.

p.252
전 세계 온실가스 중 20% 정도가 농업에서 배출됩니다. 그중 70% 이상이 축산업 몫입니다. 20세기 이후 새로 개간된 농지의 절반가량은 가축에게 먹일 사료를 생산하고 있습니다. 바다에서 잡아 올리는 혹은 기르는 수산물 또한 3분의 1 이상이 가축 사료로 이용됩니다. 100억 명의 인구를 목전에 두고 식량 위기가 닥치게 될 것에 대비해서 기존 가축 사료를 생산하는 농경지를 인간을 위한 곡물 생산으로 전환해야 한다는 주장에도 힘이 실립니다.

p.269
임신진단용 키트나 코로나19 자가진단키트 등은 일종의 바이오센서라고 할 수 있습니다. 바이오센서란 생물학적 요소를 사용하거나 생물학적 요소를 모방하여 측정 대상물로부터 정보를 얻는 도구입니다. DNA칩이나 단백질칩 등도 바이오센서라 할 수 있습니다.

p.283
태양광발전의 기본 원리는 광전효과죠. 광전효과란 빛이 전자에 닿으면 전자가 튀어나오는 현상입니다. 이 튀어나온 전자가 전선에 흐르면 그 자체가 전류가 됩니다. 즉 빛에너지가 바로 전기에너지로 전환되는 방식이 태양광발전입니다. 따라서 태양광발전은 터빈 등의 설비가 필요하지 않고 태양광을 받을 패널만 준비되면 바로 전력을 생산할 수 있어 구조가 비교적 간단합니다.

pp.312-313
전기는 거의 저장이 되지 않습니다. 즉 발전소에서 만든 전기는 몽땅 사용해야 하고, 사용되지 않은 전기는 버려집니다. 한국전력은 대략적인 전력소모량을 예측하긴 하지만 1초 뒤, 1시간 뒤 우리나라 전체 전력사용량이 얼마일지를 정확히 알 수는 없습니다. 따라서 항상 예상되는 수요보다 좀 더 많은 양의 전기를 생산합니다. 이렇게 소비되는 전기 대 생산하는 전기의 비율을 ‘전력 예비율’이라 하고. 예비율은 보통 10% 이상으로 유지됩니다. 즉 생산된 전기의 10% 이상이 버려지는 것입니다.

p.324
원전 하나 짓는 데 드는 돈이 11조 원 정도 됩니다. 최저로 25기 정도 짓는다 해도 260조 원가량 듭니다. 이 정도 비용을 들여야 한다면 재생에너지와 에너지 저장장치에 투자해도 충분한 성과를 보일 수 있습니다. 더구나 태양광발전이나 에너지 저장장치 등에는 민간 부문의 투자를 유치할 수 있고 현재 계획으로는 민간 투자가 전체의 70% 이상 될 것으로 보입니다. 반면 원전은 온전히 한국수력원자력 단독으로 돈을 대야 합니다. 결국 원전은 안전 문제와 환경문제가 아니라 경제 논리에 의해서도 증대는 불가능하다고 보아야 합니다. 게다가 원전을 몇 기 정도 지어 봐야 전체 전력 수급에 큰 영향을 끼치지도 못합니다.

p.332
기후위기를 극복하기 위해서는 이산화탄소 발생량을 줄이는 노력이 무엇보다 중요한데 산업 부문에서 이산화탄소를 가장 많이 배출하는 영역은 전기를 만드는 발전 부문과 제품을 만드는 공장, 즉 산업 부문이 1, 2위를 다투고 있습니다. 모두 전체 발생량의 약 3분의 1 정도를 차지합니다. 그리고 산업 부문 중에서 가장 이산화탄소 발생량이 많은 분야가 제철산업입니다. 포스코에서 나오는 이산화탄소가 우리나라 전체 발생량의 10%를 넘게 차지합니다. 우리나라 전체 이산화탄소 발생량이 2018년 기준으로 총 6억 8,639만 톤인데, 포항제철이 8,000만 톤을 가뿐히 넘습니다.

p.371
각국 정부도 기업도 모두 수소산업에서 기후위기 대응에 대한 새로운 활로와 비즈니스의 또 다른 기회를 찾고 있습니다. 컨설팅업체인 매킨지에 따르면, 2050년 수소가 전 세계 에너지 수요의 18%를 차지해 전체 시장 규모가 연 2조 5,000억 달러에 이를 것으로 전망하고 있습니다. 우리나라 정부도 수소 산업 로드맵을 발표했고 포스코도 ‘2050 수소 로드맵’을 내놓았죠.

pp.381-382
기후위기가 닥치기 전 수소는 로켓의 액체연료로 쓰이거나 냉매 등에 주로 사용되었습니다. 20세기 초 잠깐 비행선의 충전제로도 사용되었지만 폭발 사고 이후 중단되었죠. 그 외에도 산업 현장에서는 다양하게 사용되었지만 우리가 일상에서 접하긴 쉽지 않았죠. 하지만 기후위기가 닥치면서 수소의 재발견이 이루어졌습니다. 산소와 만나 연소할 때 아주 높은 열에너지를 내놓고 부산물은 물밖에 만들지 않기 때문이지요.

작가정보

저자(글) 박재용

저술가이자 커뮤니케이터. 과학과 사회, 과학과 인간, 데이터와 사실이 맞닿는 경계를 공부하고 취재하며, 그 결과를 책으로 내고 있다. 주로 과학 분야의 책을 쓰고 있지만 사회에 만연한 불평등에도 문제의식을 느껴 자료를 살펴보기 시작했다. 그 첫 결실이 『불평등한 선진국』이다. 안토니오 그람시의 “이성으로 비관하되 의지로 낙관하라”는 구절을 좋아한다. 개별적 존재로서 인간에 대한 신뢰와 종으로서의 인간에 대한 회의를 어떻게 조화시킬지 고민하며 글을 쓴다. 역사에서 커다란 몫을 자임할 생각도 능력도 되지 않기에 그저 할 수 있는 역할을 열심히 다하는 것을 목표로 한다.
지은 책으로는 『4차 산업혁명이 막막한 당신에게』 『과학 vs 과학』 『1.5도, 생존을 위한 멈춤』 『과학이라는 헛소리』 『웰컴 투 사이언스 월드』 『냉장고를 여니 양자역학이 나왔다』 『탄소 중립으로 지구를 살리자고?』 『과학을 달리는 십대: 생명과학』 등 20여 권이 있다.