2024 미래 과학 트렌드

국립과천과학관 지음

위즈덤하우스 2023년 12월 29일 출간 종이책 : 2023년 12월 10일 출간

작품소개

책소개

천문학에서 생명과학까지, 거의 모든 과학 분야의 ‘최신 핵심 정보’를 단 한 권에 담았다. 국내 최고의 현장 전문가들이 반드시 알아야 할 과학 사건을 넓고도 얕지 않게 조망해준다. 매년 더해지는 《2024 미래 과학 트렌드》는 변화하는 지금의 과학을 단숨에 따라잡을 수 있는, ‘과학문해력 시대’ 필독서다. 독보적인 과학자 집단 국립과천과학관에서 시도하는 ‘국내 유일’ 대규모 프로젝트!

목차

추천의 말_ 이정모 펭귄각종과학관장
책머리에_ 한형주 국립과천과학관장

CHAPTER 1. 화학
탄소의 새로운 발견, 그래핀
리튬과 전고체 전지
보이지 않는 일꾼, 자석과 초전도체
CHAPTER 2. 생명과학
줄기세포 연구의 진화
차세대 백신
유전자 편집 기술의 최전선에서
신경전달물질과 마약
호르몬으로 읽는 당뇨와 비만
제로의 시대
색의 세계
CHAPTER 3. 우주과학
제임스웹우주망원경, 1년의 기록
목성으로 가는 탐사선들
허블텐션
목성과 토성의 위성 경쟁
우주를 보는 더욱 강력한 눈
멈출 수 없는 소행성 탐사
조선의 천문 기기 혼천의 복원
CHAPTER 4. 수학
이산수학계 난제, 칸-칼라이 추측 증명
조합 대수기하학, 수학을 개척하다
CHAPTER 5. 과학기술
세계 최대 반도체 메가 클러스터
4차 산업 혁명의 숨은 일꾼, 전지의 미래
시선을 측정하다
오늘의 자율주행
생체 모방 로봇 탐구
인공일반지능의 실제
CHAPTER 6. 지구과학
인류를 구원할 C4 식물
지구의 거대한 시소, 엘니뇨남방진동
기후정의
CHAPTER 7. 과학문화
국경 없는 과학과 돌아온 과학자들
과학 콘텐츠 만들기
전시 디자인과 과학관

부록_ 2023 노벨상 특강
참고 자료 및 그림 출처

책 속으로

그래핀 두 장이 보여주는 오묘한 현상 때문에 연구자들은 새로운 시선으로 그래핀을 바라본다. 나노 세계에서 무슨 일이 일어나는지 아직 정확히 설명하지 못하지만 기술은 우당탕 난관을 이리저리 헤쳐 나간다. 그래핀 역시 대량생산과 가공법, 그 외에 알지 못했던 특성이 발견되면서 기술적 가능성을 계속해서 이어가고 있다. _ 30쪽, 〈탄소의 새로운 발견, 그래핀〉 중에서

과학 연구의 특성상 많은 사람이 인정하는 최종 결과를 얻기 위해서는 상당한 시간과 노력이 필요하다. 초전도체 발견을 인정받기 위해서는 2가지 기본 조건(임계온도 아래에서 전기저항이 0이 되어야 하며, 또 들어오는 자기장을 밀어내는 마이스너효과를 보여야 한다)이 충족되어야 하지만, 또 다른 개념의 물질이 나타날 수도 있으므로 결론이 날 때까지 마음을 열고 기다려야 할 것이다. _ 53쪽, 〈보이지 않는 일꾼, 자석과 초전도체〉 중에서

줄기세포 R&D가 기초연구와 임상 개발, 양방향으로 더욱 고도화될 것이며 첨단 기술을 토대로 새로운 줄기세포 발견, 역노화와 같은 생명현상 규명 영역이 확대될 것으로 전망했다. 생명 모사 특성을 보유한 줄기세포는 생명과학의 강력한 연구 도구이며 노화 극복, 신규 줄기세포 탐색 등 새로운 가능성을 보일 것으로 예측했다. 활용 측면에서 줄기세포 치료제 임상 결과가 두드러지며, 크리스퍼 기반 치료제, 보다 폭넓게 사용할 수 있는 기성품 치료제 등 새로운 콘셉트의 치료제 개발이 주요했다. 최초의 크리스퍼 치료제로서 헤모글로빈 합성 유전자를 삽입한 자가 유래 세포 치료제로 유전성 빈혈 질환 치료를 타깃으로 한 임상 결과가 발표되었다. 이외에도 크리스퍼 기술 기반으로 암, 혈액질환, 뇌신경 질환 등 다양한 병에 대한 줄기세포 치료제 개발이 활발하다. _66쪽, 〈줄기세포 연구의 진화〉 중에서

다양한 색의 빛을 합쳐 보는 것이 일상에서 흔히 보는 물체의 색이다. 이제 주의 깊게 살펴야 하는 부분이 있다. 바로 빨간색과 파란색 빛이 동시에 섞여서 눈으로 들어올 때는 어떻게 보이느냐는 것이다. 이때는 자홍색이라고 부르는 색으로 인식을 한다. 무지개에서는 볼 수 없는, 뇌로만 인식하는 색이다. 마찬가지로 갈색도 다양한 빛이 혼합된 것으로 이해할 수 있다. 빨간빛, 녹색빛, 파란빛을 모두 더하다 보면 갈색이 만들어진다. 적, 녹, 청이 모두 같은 비율이라면 흰색 빛이 되겠지만 빨간색이 많고 청색은 적은 빛이 합쳐지면 갈색이 되는 것이다. _ 116쪽, 〈색의 세계〉 중에서

타라 지역은 비교적 최근에 생긴 것으로 지형이 복잡하다. 이곳에서는 갈라진 틈 사이로 물이 분출하고 얼어붙으며 다양한 지형이 만들어진다고 여겨진다. 그런데 여기서 발견된 이산화탄소가 외부에서 온 것이 아니라 지하의 바다에서 나왔다고 본다. 따라서 유로파의 바다에 탄소가 있고 탄소 기반의 생명체가 존재할 가능성이 좀 더 높아졌다는 결과라고 생각된다. 보다 자세한 탐사는 JUICE나 유로파클리퍼가 탐사를 진행할 예정이다. _133쪽, 〈제임스웹우주망원경, 1년의 기록〉 중에서

우주가 과거와 미래에 같은 규칙을 따른다고 가정했을 때 미래로 갈수록 우주가 커진다면 반대로 과거로 갈수록 우주는 점점 작아지게 된다. 그리고 어느 한 시점에는 우주가 한 점에 모여 있었을 것이라 추측할 수 있다. 당시로서는 파격적이고, ‘우주가 펑 하고 터졌다는 것인가(Big Bang?)’라는 비웃음을 샀지만 관측 자료가 늘어날수록 결과는 이를 지지했고 결국 ‘빅뱅 이론’이 전면에 등장하게 된다. _147쪽, 〈허블텐션〉 중에서

한국천문연구원의 소행성 연구자들도 정지궤도 안쪽으로 다가오는 아포피스를 소행성 탐사 절호의 기회로 보았다. 누리호를 이용해 탐사선을 소행성 궤도로 보내는 계획을 제안했으나 2022년 4월 예비 타당성 조사 대상 선정에서 탈락하여 무산되었다. 300미터가 넘는 천체가 약 3만 킬로미터 가까이로 스쳐가는 1,000년에 한 번 일어날 희귀한 사건을 직접 탐사할 기회를 놓친 것이다. _189쪽, 〈멈출 수 없는 소행성 탐사〉 중에서

카네기멜런대학의 수학과 교수인 앨런 프리즈 교수는 박진영 교수와 팸 연구원의 증명에 대해 “이 추측의 증명은 매우 길며 복잡할 수밖에 없다고 생각했던 이론들이 갑자기 사라지면서 갑자기 일상의 너무나 사소한 일에도 적용할 수 있을 정도로 단순해졌다”고 언급했다. 이 칸-칼라이 추측에 대한 증명이 담긴 6페이지 논문이 얼마나 간단하고 우아하게 쓰였는지 확인할 수 있는 대목이다. _214쪽, 〈이산수학계 난제, 칸-칼라이 추측 증명〉 중에서

특정 기술로 만들어진 제품이 시장에서 살아남을지 알기 위해서는 그 기술의 첨단 여부나 성숙도만이 중요한 것이 아니라 관련 시장의 수용성을 잘 이해해야 한다. 즉, 모든 기술과 제품은 완전하다고 볼 수 없으며, 각각의 장점과 약점을 가진다. 그리고 그러한 특성에 적합한 수요가 있는 목표 시장을 차지하는 것으로 보아야 한다. 예를 들어, 전기차용 이차전지는 발전소용 에너지저장장치 또는 전기 선박이나 전기 비행기에 사용되는 것과는 다른 특성을 요구한다. 배터리도 마찬가지로 목표하는 특성을 얻기 위해 장점을 극대화하고 단점을 최대한 줄이려고 노력하는 과정에서 다양한 재료와 형태로 시장에 등장했다. _245쪽, 〈4차 산업 혁명의 숨은 일꾼, 전지의 미래〉 중에서

인공지능에 상당한 발전이 있었지만 더 범용적으로 만들기 위해서는 여전히 해결해야 할 문제가 많아 AGI에 대한 진척은 크지 않다. AGI는 매우 복잡하며 다양한 영역의 문제를 해결할 수 있는 지능을 갖춘 시스템을 의미한다. 이러한 복잡성 때문에 AGI를 달성하기 위해서는 기술적, 개념적으로 아직 큰 도전들이 남아 있다. _287쪽, 〈인공일반지능의 실제〉 중에서

매년 반복되는 기후변화협약 당사국총회에서는 결정적인 의사 결정 사안이 후속 회의로 미뤄지고 있다. 전쟁과 에너지 문제, 자본과 산업 성장의 명분을 극복하고 지구를 위한 단호하고도 책임감 있는 의사 결정은 과연 언제, 누구로부터 나올 것인가. _309쪽, 〈기후정의〉 중에서

출판사 서평

‘과학문해력’을 갖추면 오늘의 과학이 일상으로 확장된다
독보적인 과학자 집단이 전하는 정확한 지식

★각 분야 현장 전문가 24인이 선정한 지금, 꼭 알아야 할 과학 정보 31★

▶ mRNA 백신의 다음은 암백신 ▶ 뇌와 펜타닐 그리고 신경전달물질 ▶ 제로슈거, 먹어도 될까? ▶ 챗GPT의 진화 AGI ▶ 초전도체의 향방 ▶ 오가노이드, 장기를 키우는 랩 탐방 ▶ 일론 머스크의 다이어트를 책임진 위고비의 진실 ▶ 당뇨와 호르몬 ▶ 대한민국, 전 세계 수학 실력 최고 등급 달성 ▶ 허준이 교수의 필즈상 수상, 박진영 교수의 난제 해결 ▶ 플라잉카는 SF가 아니다 ▶ 지구근접소행성 충돌 예측 ▶ 유로파클리퍼와 JUICE의 목성 위성 탐사 ▶ 제임스웹우주망원경과 외계 생명체 ▶ 유전자편집의 명암

천문학에서 생명과학까지, 거의 모든 과학 분야의 ‘최신 핵심 정보’를 단 한 권에 담았다. 국내 최고의 현장 전문가들이 반드시 알아야 할 과학 사건을 넓고도 얕지 않게 조망해준다. 매년 더해지는 《2024 미래 과학 트렌드》는 변화하는 지금의 과학을 단숨에 따라잡을 수 있는, ‘과학문해력 시대’ 필독서라고 할 수 있다. 시의성과 전문성을 두루 갖춘 이 책 한 권으로 2024년 한 해를 장식할 과학 소식과 궁금한 과학기술을 쉽고 재미있게 먼저 만난다. 독보적인 과학자 집단, 국립과천과학관에서 시도하는 국내 유일 대규모 프로젝트!
작은 자석 하나가 주식 투자의 흐름을 바꾸고, 수식 한 줄이 4차 산업 혁명 시대를 이끄는 언어가 되며, RNA를 구성하는 분자의 여정이 우주로 확장된다. 지금 우리 삶에서 과학과 기술을 빼는 것은 불가능하다. 그리고 과학이 넓어지고 깊어지는 속도는 눈으로 쫓기 어려울 정도다. 과학이 일상인 시대, 과학 문해력을 갖는다는 것은 이 모든 지식을 외우고 익히는 게 아니라 정보를 정확하게 인식하고, 무엇이 옳은지 따지는 능력을 키우는 일을 말한다. 이때 높아만 보이던 과학의 문턱을 수월하게 넘도록 돕는 ‘생활밀착형 과학 지식’을 《2024 미래 과학 트렌드》에 담았다.
이렇게 ‘세상을 바꾸는 힘’이라는 과학과 기술을 우리는 어디까지 알아야 할까? 과학관의 과학자들은 현장에서 아이부터 어른까지 직접 만나며 소통한다. 다양한 사람의 호기심을 가까이에서 지켜본 연구자들은 대중이 가장 궁금해할, 꼭 필요한 최신 과학 정보를 선별했다. 그리고 이 책을 활용해 많은 이가 과학을 누리며 일상이 풍요로워지기를, 새로운 질문을 떠올리기를 기대한다.
국립과천과학관은 지식 전달을 넘어 공감과 소통의 장을 제공하기 위해 끊임없이 고민하고, 사람들이 과학적 세계관을 갖도록 돕는 기관이다. 이곳의 연구자들은 다양한 과학기술 분야의 현주소를 명료하게 소개하고 그 의미까지 빠짐없이 전한다. 단 한순간도 정체되지 않는 생동감 있는 과학의 오늘과 내일을 읽는다.

천문학에서 생명과학까지 과학의 주요 분야를 단 한 권에
핵심만 단숨에 읽는 과학책

수학, 천문학, 지구과학, 기후과학, 생명과학, 뇌과학 등 자연과학의 영역부터 화학 및 화학공학, 컴퓨터공학, 기계공학 등 실용의 첨단을 달리는 분야까지 이 책은 과학기술의 시대를 관통하며 살아가는 우리에게 과학의 지형도를 머릿속에 그리도록 한다. 키워드 위주로 정보만 던지는 수준을 넘어 각각의 바탕이 되는 원리를 착실히 설명하기에 누구나 읽기 쉽다.
이 책의 강점은 여러 분야를 한자리에 모아 읽으며 인류가 과학으로 해소하고 싶었던 질문과 호기심을 파악할 수 있다는 것이다. 서로 연관되어 앎을 형성하는 과학의 흐름은 학생들에게 융합적 지식을 선사하고, 교양과학에 관심 있는 이들에게는 일상을 다시 보게 할 수 있다. 또한 전 세계의 트렌드뿐 아니라 화제의 연구에서 주도적 역할을 하는 우리나라 이야기도 충실히 담으며 한국에 발을 딛고 이야기한다는 점도 《2024 미래 과학 트렌드》의 특징이다. 부록으로 2023년 노벨상 해설 강의까지 읽고 나면 학문, 기술의 미래 그리고 시장의 틈새까지 한눈에 파악할 수 있다.

지금 꼭 필요한 과학 정보를 선별해
함께 숨 쉬며 살아갈 수 있게 돕는 친절한 페이스메이커

* CHAPTER 1. 화학: 상용화 초읽기에 들어서 다시 한번 부상한 그래핀, 이차전지의 미래가 궁금한 이들을 위한 전고체 전지 소식으로 시작한다. 또한 초전도체의 원리와 실험 역사, 우리나라 초전도체 연구의 발표 뒷이야기가 펼쳐진다.
* CHAPTER 2. 생명과학: 의료계의 최대 화두인 환자 맞춤형 의료 서비스를 중심으로 화제가 된 발견을 다룬다. 유도만능줄기세포, mRNA 백신의 차세대 기술 암백신, 크리스퍼 유전자 편집기의 최근 소식부터 마약, 비만, 당뇨와 관련해 뇌는 물론 신경전달물질의 원리까지 탐색한다.
* CHAPTER 3. 우주과학: 제임스웹우주망원경이 보내온 신착 자료, 유로파클리퍼, 프시케의 우주탐사 소식, 빅뱅 이론과 블랙홀에서 조선의 천문 기기 혼천의까지 다채로운 천문학의 변화를 읽는다.
* CHAPTER 4. 수학: 기초과학의 정수인 수학을 정말 어렵지 않게 경험해본다. 뉴스로만 듣던 ‘허준이 교수의 필즈상 수상’, ‘박진영 교수의 난제 해결’ 등의 해설을 읽으며 전 세계 수학계를 뒤흔들었다는, 그 의미를 체험한다.
* CHAPTER 5. 과학기술: 자율주행과 생체 모사 로봇의 현 시점을 짚고 반도체 세계 시장의 움직임, 챗GPT를 잇는 인공일반지능 등 최신 소식을 돌아본다.
* CHAPTER 6. 지구과학: 기후과학을 중심으로 식물의 진화를 보고 지구열대화 시기 기후정의를 살펴본다.
* CHAPTER 7. 과학문화: 과학 콘텐츠 제작 과정부터 과학기술정책까지 끊임없이 진화하는 과학문화 활동의 사례를 소개한다.

국립과천과학관의 과학자와 공학자, 과학문화와 과학기술정책 연구자는 한 해의 주요 과학 키워드와 배경을 함께 풀어주면서 새로운 소식이 왜 새로운지 깨닫게 한다. 이에 따라 아직 과학과 기술에 대한 많은 정보를 갖고 있지 않은 독자들도 자연스럽게 지식을 체득하게 된다. 일상과 과학이 밀착된 과학문해력 시대, 꼭 필요한 과학 정보를 따라잡아 새로운 질문을 떠올릴 수 있을 것이다.

작가정보

저자(글) 국립과천과학관

2008년에 설립된 국내 대표 과학 대중화 기관. 우리나라에서 가장 큰 규모의 국립 과학관이다. 미래상상SF관을 비롯한 6개의 상설 전시관, 천체투영관 등 천문 시설, 야외 공원으로 구성되어 있다. 기획전시, 축제, 교육 등 다양한 프로그램이 열리며, 누구나 과학을 즐기는 곳으로 만들고자 한다.
강민지 과학, 예술, 문화를 좋아하는 사람. 이야기하고자 하는 여러 분야의 주제를 융합하여, 쉽고 재미있게 콘텐츠로 녹여낼 방법에 대해 고민한다. 현재 과학탐구과에 근무 중이다.
강성주 우주 이야기 들려주길 좋아하는 천문학자이자 과학 커뮤니케이터. 텍사스대 물리학과와 천문학과를 졸업하고 아이오와 주립대에서 ‘적외선 및 전파 관측을 통한 별 생성 연구’로 박사학위를 받았다.
강주환 과학을 좋아하는 사람이 더 많아지기를 기대하는 공돌이. 유튜브 영상 콘텐츠 ‘요즘과학’의 진행자로 넓고 얕게 과학을 알아가며, 과학문화 확산에 기여하고 있다.
고준현 과학을 좋아하는 ‘잡학다식’ 공무원. 경제학 전공 후 한양대에서 과학기술정책학 전공으로 행정학 박사학위를 받았다. 여러 국가 R&D 정책 및 사업을 기획했고 현재 과학관 전략, 교육 및 문화 행사를 만든다.
김선자 생명과학 기술의 사회ㆍ윤리적 이슈에 관심 많은 식물생명공학자. 충북대 원예학과를 졸업하고, 국립산림과학원에서 박사후연구원을 지냈다. 과학관에서 생명과학 분야 전시 및 프로그램을 담당한다.
김선혜 꽃과 나무를 사랑하는 식물학자. 흙이 없는 도시의 건축물에 식물을 식재하는 방법을 연구해 고려대와 상명대에서 석사 및 박사학위를 받았으며 인천공항 건축물 내 조경 설계를 기획했다. 과학관에서 조경, 식물 분야 전시 및 프로그램 개발을 담당한다.
김유진 자연사로 지식 콘텐츠를 만들고 싶어 하는 창작자. 쓰고, 그리고, 영상을 만든다. 동물에 영감을 얻는 예술가가 되려고 노력하는 중이다.
남경욱 석사과정에서는 과학사와 과학철학을 전공했고, 박사과정에서는 한국과학기술사 중 세부 전공으로 한국천문학사를 연구했다. 대학에서는 과학과 인문학 융합교육과정 개발에 참여했으며 과학관에서는 한국과학기술사 분야 전시, 교육, 행사 등을 담당한다.
박대영 별을 사랑하고 소통을 즐기는 천문학자. 세종대와 충북대에서 천문학을 공부했으며, 과학관에서 천문 분야 전시기획 및 프로그램 개발을 총괄한다.
손석준 남다른 관점을 가지려고 노력하는 과학자. 카네기멜런대 재료학 박사학위를 받았다. 반도체 개발, 과학기술사업 및 연구기관 평가, 연구 정보 관리, 인터넷 인프라 보급, 정보 보안, 국제기구 과학 외교 등 다양한 분야에서 근무했다.
안인선 우주와 사랑에 빠진 천문학자. 서울대에서 천문학으로 석사학위를 받고, 박사과정을 수료했다. 천체투영관에서 별과 우주를 보여주며, 과학적 이해를 돕는 전시와 교육 프로그램을 기획한다.
이양복 인간과 컴퓨터의 상호작용을 연구하는 컴퓨터공학자. 세종대에서 얼굴 표정 인식을 주제로 석사 및 박사학위를 받았다. 과학관에서 정보화 업무를 담당한다.
이영주 과학 알려주는 것을 좋아하는 과학 에듀케이터. 과학관에서 다양한 주제와 형태의 교육 프로그램을 기획, 개발해 대중에게 과학의 즐거움을 알리기 위해 노력하고 있다.
이재형 과학관에 서식하는 은하수 여행자. 천문학을 전공하여 은하를 연구했으며 과학 커뮤니케이터의 길을 걷고 있다.
이혜성 넘치는 호기심을 해소하기 위해 특이한 행동을 일삼는 기계공학자. 국내 최초 메이커스페이스에서 근무하고 지역 메이커스페이스를 운영했다. 지금은 과학관의 아픈 전시품을 돌본다.
전성윤 예술과 철학을 좋아하는 기획자. 성균관대에서 나노공학으로 석사학위를 받고 한화석유화학 중앙연구소에서 근무했다. 과학관에서 기획전 ‘과학의 실패’와 ‘심연, 눈과 마음의 관계’ 등을 기획, 연출했다.
정원영 지구를 사랑하는 교육연구자. 서울대에서 지구과학교육을 전공하고 환경교육으로 석사 및 박사학위를 받았다. 교육과 전시기획자로서 모두의 미래를 위한 과학관을 꿈꾸며 일한다.
정은경 과학과 인문학을 사랑하는 과학 커뮤니케이터. 분자생물학을 전공하고 공학과 인문학을 융합한 테크노인문학으로 공학 석사학위를 받았다. 과학관에서 전문 과학 해설사로 활동한다.
조재일 밤하늘을 사랑하는 천문학자. 연세대 천문우주학과를 졸업하고 영국 더럼대학에서 박사학위를 취득했다. 과학관에서 천문대와 전파망원경을 담당한다.
조춘익 의심 많은 공학자. 홍익대와 동 대학원에서 산업공학을 전공했으며 인간공학에 관심이 많다. 과학관에서 창작체험장 기획 및 운영을 담당한다.
최정원 건프라 키덜트. 경희대 기계공학 학사, 포스텍 기계공학ㆍ기술경영학 석사, 성균관대 행정학 박사학위를 받았다. 현대자동차와 KISTEP에서 근무했고, 국립대구ㆍ광주과학관 및 미래상상SF관ㆍ첨단기술관ㆍ과학탐구관 등의 전시기획에 참여했다.
한도욱 과학이 일상인 과학 전문가. 경희대와 서울대에서 물리학과 물리교육학을 공부했다. 과학의 대중화와 과학문화 확산의 사명감을 갖고 과학관에서 교육자 및 전시기획자로 일하고 있다.
한명희 다양한 이들에게 별을 보여주며 이야기하는 것을 좋아하는 과학 커뮤니케이터. 연세대 천문우주학과를 졸업하고 KVN 오퍼레이터를 거쳐 현재 과학관 천문대에서 소통한다.
현혜정 20대 청춘을 다 바쳐 과학관과 과학전시 분야를 공부하고 과학예술 융합 콘텐츠 분야로 디자인학 박사학위를 받았다. 국립어린이과학관 건립에 참여하며 과학관 실무에 입문했다.