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피지컬 AI는 이미 우리 곁에 있다🤖 | 휴머노이드의 현재와 미래 | 2026 미래 과학 트렌드

최근 인공지능 기술은 단순히 화면 속 대화를 넘어 물리적 실체를 가진 ‘피지컬 AI’로 진화하고 있습니다. 이는 인간 수준의 판단과 행동을 수행하는 범용 인공지능(AGI)이 물리적 신체와 결합한 형태를 의미합니다. 정부는 2040년까지 인간처럼 정교하게 움직이는 휴머노이드 개발을 목표로 공통 기반 기술부터 한계 돌파 기술까지 9가지 핵심 영역에 대한 지원 전략을 수립했습니다. 이러한 여정은 강화 학습과 딥러닝을 넘어, 우리 삶의 현장에서 인간을 보조하고 협력하는 지능형 로봇 시대를 여는 중요한 이정표가 될 것입니다. 휴머노이드는 인간의 형상을 닮은 로봇을 뜻하지만, 그 용어의 기원은 17세기 대항해 시대까지 거슬러 올라갑니다. 당시에는 차별의 의미를 담고 있었으나, 오늘날에는 인간과 유사한 활동을 수행하는 첨단 로봇을 지칭하는 용어로 재탄생했습니다. 하지만 로봇 개발에는 ‘모라벡의 역설’이라는 난제가 존재합니다. 인간에게 쉬운 걷기나 물건 집기 같은 동작이 로봇에게는 극도로 어렵고, 반대로 복잡한 계산은 로봇이 훨씬 쉽게 해결하는 현상입니다. 이를 극복하고 인간의 신체 능력을 완벽히 모사하기 위해 전 세계가 막대한 기술적 노력을 기울이고 있습니다. 현재 글로벌 휴머노이드 시장은 미국과 중국이 주도하고 있으며, 우리나라는 센서와 배터리 등 핵심 부품 분야에서 강력한 경쟁력을 보유하고 있습니다. 특히 로봇 밀도가 세계 최고 수준인 한국은 풍부한 운용 데이터를 바탕으로 추격의 발판을 마련 중입니다. 피지컬 AI 구현의 핵심은 현실 세계를 디지털로 복제한 ‘디지털 트윈’을 활용해 방대한 가상 학습을 진행하는 것입니다. 이를 통해 물리적 충돌 위험 없이 로봇의 동작을 최적화하며, 실제 환경에서 인간의 개입 없이 스스로 과업을 수행할 수 있는 자율성을 확보해 나가고 있습니다. 피지컬 AI의 발전 단계는 크게 세 세대로 구분됩니다. 1세대는 정해진 환경에서 사전에 학습된 정보를 바탕으로 동작하는 서빙 로봇 수준입니다. 이어지는 2세대는 시각-언어-행동(VLA) 모델이 결합하여 주변 환경을 스스로 보고 판단하며 상호작용하는 단계를 지칭합니다. 최종적인 3세대는 단 한 번의 경험만으로도 스스로 학습하고 성장하는 진정한 의미의 범용 인공지능(AGI)을 갖춘 모델입니다. 2040년경에는 이러한 3세대 휴머노이드가 등장하여 인간의 언어, 시각, 촉각을 모두 통합한 지능형 동반자로서 우리 사회 곳곳에 자리 잡을 것으로 전망됩니다. 기술의 정점을 향해 빠르게 달려가고 있지만, 피지컬 AI의 진화는 우리에게 무거운 질문을 던집니다. 인공지능이 인간을 능가하는 초지능(ASI) 단계에 도달했을 때, 과연 우리가 이들을 통제하고 조화롭게 공존할 수 있을지에 대한 윤리적 고민이 필요합니다. 상상력이 현실을 앞서가는 지금, 기술의 속도 조절과 방향성에 대한 사회적 논의는 필수적입니다. 단순히 편리한 도구를 만드는 것을 넘어, 인간의 가치를 지키면서 기술과 공생할 수 있는 기준을 정립하는 것이 피지컬 AI 시대를 맞이하는 우리의 진정한 과제라 할 수 있습니다.

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뇌인지과학
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[인터뷰] 백민경_AI로 풀어가는 생명의 비밀: 생명은 설계될 수 있을까?｜제33회 서울대 자연과학 공개강연_"과학 그리고 인공지능"

우리 몸의 핵심 분자인 단백질은 생명 현상을 유지하는 가장 부지런한 일꾼입니다. 단백질의 3차원 구조를 파악하는 일은 그 기능을 이해하는 첫걸음이자 현대 생명과학의 핵심 과제입니다. 과거에는 단백질 구조 예측이 미지의 영역에 가까웠으나, 인공지능 기술의 발전과 함께 새로운 전기를 맞이했습니다. 특히 알파폴드와 같은 혁신적인 인공지능 모델은 단백질 구조를 정확하게 예측하며, 생명 현상을 더 깊이 있게 이해하도록 돕는 강력한 도구로 자리 잡았습니다. 인공지능이 도입되기 전, 단백질 구조를 밝히기 위해서는 엑스레이나 초저온 전자현미경(Cryo-EM)과 같은 복잡한 실험 기법에 의존해야 했습니다. 하나의 단백질 구조를 규명하는 데 수개월에서 길게는 10년 이상의 시간이 소요되기도 하여, 이는 연구자들에게 매우 고된 과정이었습니다. 하지만 이제는 인공지능을 통해 단백질의 형태를 사전에 예측하고, 이를 바탕으로 기능을 추론하는 가설 중심의 연구가 가능해졌습니다. 이러한 변화는 생명과학 연구의 속도를 비약적으로 높여주고 있습니다. 인공지능의 환각(할루시네이션) 현상은 일반적인 대화형 모델에서는 문제로 지적되지만, 단백질 설계 분야에서는 오히려 새로운 가능성을 열어주는 열쇠가 됩니다. 자연계에 존재하지 않는 전혀 새로운 단백질을 만들어낼 때, 인공지능의 창의적인 예측 능력이 유용하게 쓰이기 때문입니다. 이제 인간은 단순한 관찰자를 넘어, 특정 기능을 수행할 수 있는 단백질 부품을 정밀하게 설계하는 단계에 진입했습니다. 이는 질병 치료를 위해 생명의 오작동을 수정할 수 있는 정교한 설계도로 기능하게 됩니다. 단백질 설계 기술은 인류가 당면한 여러 난제를 해결할 핵심 열쇠입니다. 항체 치료제나 백신 개발은 물론, 플라스틱을 분해하는 효소를 설계하여 환경 문제를 해결하거나 친환경적인 생물 공정을 구축하는 데에도 활용될 수 있습니다. 다만 이 기술은 강력한 도구인 만큼 윤리적인 성찰이 반드시 동반되어야 합니다. 의도치 않은 바이러스 설계나 생화학 무기 제조와 같은 악용의 가능성을 경계하며, 이 도구를 인류에게 유익한 방향으로 이끄는 것은 결국 사용하는 사람의 책임에 달려 있습니다. 미래의 생명과학 연구는 실험실에서의 물리적인 활동과 컴퓨터를 이용한 계산 과학이 조화롭게 결합된 형태가 될 것입니다. 인공지능이 가진 강력한 연산 능력은 복잡한 생명 현상을 분석하는 데 필수적인 요소가 되었습니다. 따라서 연구자들은 새로운 기술을 두려워하기보다 적극적으로 학습하고 자신의 연구 분야에 접목하려는 열린 자세를 가져야 합니다. 기술이라는 새로운 날개를 달고 기존의 한계를 넘어설 때, 비로소 생명과학은 더 넓은 진리의 바다로 나아갈 수 있을 것입니다.

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생명과학
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[티저] 제 33회 서울대 자연과학 공개강연 티저

서울대학교 자연과학대학과 카오스재단이 협력하여 마련한 이번 공개강연은 과학의 대중화를 실천하기 위한 특별한 지식의 장입니다. 현대 최전선에서 연구하는 과학자들이 직접 강단에 서서 우리가 살아가는 복잡한 세상을 과학적인 시선으로 쉽고 명확하게 풀어내며 지식의 즐거움을 시민들에게 전달합니다. 일반 대중에게 과학은 때로 막막하고 어렵게 느껴질 수 있는 영역이지만, 이 강연은 일상 속의 작은 원리부터 우주의 거대한 질서에 이르기까지 폭넓은 주제를 다루며 과학과 대중 사이의 보이지 않는 장벽을 허물어가는 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 이번 강연 시리즈의 핵심적인 대주제는 바로 '과학 그리고 인공지능'입니다. 현대 문명과 산업 전반에서 인공지능은 더 이상 선택이 아닌 필수적인 도구로 자리 잡았으며, 데이터 분석과 정교한 예측을 통해 기존의 과학적 탐구 방식을 완전히 새롭게 정의하고 있습니다. 단순히 기술적인 발전을 넘어서, 인공지능이 우리 존재의 근원적인 생명 현상과 광활한 우주의 메커니즘을 탐구하는 새로운 관찰의 눈이 되어주는 과정을 심도 있게 조망합니다. 기술의 최전선에서 벌어지는 이러한 놀라운 변화를 과학적 관점에서 분석하며 현대인의 지적 호기심을 충족시키는 시간이 될 것입니다. 과학은 이제 인공지능을 단순한 효율 증대용 도구로 활용하는 단계를 넘어, 기술적 한계를 극복하고 인간의 지능을 정교하게 모사하는 고차원적인 지평을 향해 끊임없이 나아가고 있습니다. 인공지능의 진화와 새로운 과학적 발견 사이의 긴밀한 상호작용은 인류의 지적 자산을 풍요롭게 만드는 시대적 전환점이 될 것입니다. 강연 현장에서 활동 중인 전문가들은 자신들의 풍부한 연구 경험과 학문적 통찰을 바탕으로 인공지능 시대를 마주한 대중의 궁금증에 대해 명쾌한 해답을 제시하며 깊이 있게 소통합니다. 과학과 기술의 결합이 그려낼 새로운 미래의 청사진을 이번 기회에 꼭 확인해 보시기 바랍니다.

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물리학
생명과학
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만능 안경, 정말 가능할까?

인간의 눈은 오랜 세월 동안 원거리를 응시하며 사냥하고 위험을 감지하는 방향으로 진화해 왔습니다. 하지만 현대 사회의 급격한 산업화와 문명화는 우리의 시각 환경을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 스마트폰과 컴퓨터 등 근거리 물체를 장시간 바라보는 일이 일상화되면서 눈의 피로는 극심해졌고, 시력 저하 속도는 과거보다 훨씬 빨라졌습니다. 특히 나이가 들수록 수정체의 조절력이 떨어지며 발생하는 노안은 일상생활에 큰 불편을 초래합니다. 이를 보완하기 위해 원거리와 근거리를 동시에 볼 수 있는 고가의 다초점 안경이 필수적인 시대가 되었습니다. 현재 노안을 해결하는 대표적인 방법은 다초점 안경과 렌즈 삽입술입니다. 다초점 안경은 렌즈의 상하 영역을 나누어 초점 거리를 다르게 설정하는 공간 분할 방식을 사용합니다. 이 때문에 사용자는 사물과의 거리에 따라 고개를 위아래로 움직여야 하는 번거로움이 있습니다. 반면 렌즈 삽입술은 여러 초점 거리를 가진 원형 띠 모양의 픽셀들을 통해 여러 이미지를 동시에 눈에 전달합니다. 고개를 움직이지 않아도 된다는 장점이 있지만, 선명한 이미지와 흐릿한 이미지가 항상 겹쳐 보이기 때문에 시야의 선명도가 떨어진다는 치명적인 단점이 존재합니다. 본다는 행위를 공학적 관점에서 재해석하면 새로운 해결책이 보입니다. 군용 레이더에 사용되는 위상배열 안테나는 기계적인 회전 없이도 전파의 위상과 방향을 제어하여 수십 개의 표적을 동시에 관측합니다. 안테나의 수신부를 수많은 픽셀로 나누고 각 픽셀의 굴절률을 초고속으로 변화시킴으로써, 고개를 돌리지 않고도 넓은 범위를 스캔하는 효과를 내는 것입니다. 이러한 원리를 안경 렌즈에 적용한다면, 렌즈 자체가 물리적으로 움직이지 않아도 빛의 굴절을 자유자재로 조절하여 다양한 거리의 사물을 즉각적으로 포착할 수 있는 혁신적인 시력 보정 장치가 가능해집니다. 시분할 초점 변조 기술은 여러 종류의 안경을 초당 30회 이상 번갈아 착용하는 것과 같은 효과를 줍니다. 우리 뇌는 빠른 속도로 교체되는 정지 영상들을 하나의 연속된 동영상으로 인식하기 때문에, 서로 다른 초점의 이미지를 아주 빠르게 교차시키면 사용자는 모든 거리의 사물을 선명하게 볼 수 있습니다. 이는 평면 디스플레이에서 전압으로 빛의 투과율을 조절하는 원리와 유사합니다. 만약 가시광선 영역에서 전압에 따라 굴절률이 변하는 특수 물질이 개발된다면, 렌즈의 두께를 조절하지 않고도 전기적 신호만으로 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 기능을 자유롭게 전환할 수 있게 될 것입니다. 시력 교정의 미래는 단순히 렌즈에 머물지 않고 더 파격적인 상상으로 이어집니다. 빛이 매질의 밀도 차이에 의해 굴절되는 신기루 현상처럼, 안경이라는 물리적 장치 없이 눈앞의 공기 밀도를 직접 제어하여 시야를 개선하는 방식도 이론적으로는 가능합니다. 물론 이러한 기술들은 현재의 과학 수준으로는 구현하기 매우 어렵고 먼 미래의 이야기처럼 들릴 수 있습니다. 하지만 과거에 불가능하다고 여겨졌던 비행기나 스마트폰이 인류의 삶을 바꾼 것처럼, 끊임없는 상상과 연구는 결국 불가능을 가능으로 바꾸어 놓을 것입니다. 미래의 시력 교정 기술은 우리가 세상을 보는 방식을 혁명적으로 변화시킬 것입니다.

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🔥2025 국제인공지능대전 현장 털기! 순간이동 실화냐?!💥｜집중탐사 ASSA

인공지능 기술은 최근 몇 년 사이에 눈부신 발전을 거듭하며 우리의 일상에 깊숙이 자리 잡았습니다. 다양한 분야에서 AI가 활용되고 있으며, 그 중에서도 과학 분야에서의 응용은 특히 주목받고 있습니다. AI 작곡 프로그램처럼 창의적인 영역에서도 인공지능의 역할이 커지고 있다는 점은 많은 이들에게 신선한 충격을 주고 있습니다. 이러한 변화는 단순한 기술적 진보를 넘어, 인간의 삶을 더욱 풍요롭게 만드는 데 큰 기여를 하고 있습니다. 2025 국제인공지능대전은 AI 기술의 현재와 미래를 한눈에 볼 수 있는 특별한 현장입니다. 박람회장에는 수많은 사람들이 모여 AI의 다양한 가능성을 직접 체험하고 있습니다. 현장의 열기는 AI에 대한 대중의 관심이 얼마나 높은지를 잘 보여줍니다. 특히, 이번 박람회에서는 과학 교육 분야에서 활용되는 새로운 AI 기술들이 소개되어 많은 이들의 이목을 끌었습니다. 과학 지식 플랫폼 부스에서는 AI와 전문가의 협업을 통해 더욱 정확하고 신뢰할 수 있는 과학 콘텐츠가 제공되고 있었습니다. 교수진이 직접 작성한 글을 바탕으로 AI가 이미지를 생성하고, 보이스 클로닝 기술을 활용해 교수님의 목소리로 내용을 전달하는 방식이 인상적이었습니다. 또한, 다양한 언어로 번역되어 전 세계 누구나 쉽게 과학 지식을 접할 수 있다는 점도 큰 장점으로 꼽혔습니다. AI는 과학 연구와 교육의 경계를 허물고, 누구나 쉽고 재미있게 과학을 접할 수 있는 환경을 만들어 주고 있습니다. 특히, AI 과학 지식 플랫폼을 통해 실제 연구 현장을 간접적으로 체험할 수 있다는 점은 과학에 대한 흥미와 이해도를 높이는 데 크게 기여하고 있습니다. 이러한 기술의 발전은 앞으로 과학 교육의 패러다임을 바꿀 것으로 기대됩니다. 박람회에서는 상상을 초월하는 새로운 기술들도 소개되었습니다. 그 중에서도 순간이동 기술은 많은 이들의 이목을 집중시켰습니다. 실제로 현장에서 시연된 순간이동 기술은 아직 완벽하게 구현된 것은 아니지만, 미래 기술의 가능성을 엿볼 수 있는 흥미로운 경험이었습니다. 앞으로 AI와 첨단 기술이 결합해 어떤 혁신을 이끌어낼지 기대가 커지고 있습니다.

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양자역학! 👦초등학생도 이해할 수 있게 설명해 드립니다(서울시립대 안도열 교수님) l 요즘과학

2025년은 UN이 지정한 '양자 기술의 해'로, 양자역학이 현대 물리학의 체계로 정립된 지 100주년이 되는 뜻깊은 해입니다. 1900년 이전의 고전 물리학은 모든 물리량이 연속적이며 입자 아니면 파동이라는 이원론적 세계관에 기반하고 있었습니다. 그러나 독일의 물리학자 막스 플랑크는 흑체 복사 실험을 통해 에너지가 불연속적인 값, 즉 특정 기본값의 정수배로 존재한다는 사실을 발견했습니다. 그는 이 최소 단위를 '양자(Quantum)'라 명명하며 양자역학의 서막을 열었습니다. 플랑크의 발견 이후 알베르트 아인슈타인은 광전 효과를 통해 빛이 입자처럼 행동한다는 점을 밝혀내며 노벨상을 받았습니다. 이후 전자가 파동의 성질인 회절 현상을 보인다는 사실이 발견되면서, 미시 세계의 존재들이 입자와 파동의 성질을 동시에 지닌다는 '이중성'이 핵심 화두로 떠올랐습니다. 1925년은 이러한 이중성을 설명할 수 있는 이론적 체계가 완성된 해로, 하이젠베르크와 슈뢰딩거 같은 석학들이 등장하며 고전 물리학과는 전혀 다른 새로운 물리학의 시대가 본격적으로 시작되었습니다. 양자역학의 난해한 개념을 설명할 때 자주 등장하는 '슈뢰딩거의 고양이'는 미시 세계의 개체가 관측 전까지 여러 상태가 공존하는 '중첩'임을 상징합니다. 이는 사물을 바라보는 관점의 변화를 의미하기도 하는데, 마치 고전 미술이 정형화된 비율과 원근법을 중시했다면 큐비즘은 대상을 여러 각도에서 해체하고 재구성한 것과 유사합니다. 양자역학은 삼라만상을 입자나 파동 중 하나로만 보던 이원론적 시각에서 벗어나, 관찰 방식에 따라 다양한 가능성이 공존할 수 있다는 유연하고 종합적인 세계관을 제시합니다. 양자 기술의 핵심 응용 분야인 양자 컴퓨팅은 파동의 중첩 원리를 이용합니다. 일반 컴퓨터가 0과 1 중 하나만을 처리하는 비트 단위를 사용한다면, 양자 컴퓨터는 0과 1이 동시에 존재할 수 있는 '큐비트(Qubit)'를 사용합니다. 큐비트가 늘어날수록 연산 능력은 기하급수적으로 증가하여, 32개의 이상적인 큐비트만으로도 일반 컴퓨터가 100년 걸릴 계산을 단 1초 만에 수행할 수 있습니다. 이러한 압도적인 연산 속도는 현대 암호 체계를 무력화할 수도 있지만, 동시에 인류가 직면한 복잡한 난제들을 해결할 열쇠가 됩니다. 양자 기술은 기상 예측, 금융 시장 분석, 신약 개발 등 방대한 데이터 처리가 필요한 분야에서 혁신적인 변화를 이끌어낼 전망입니다. 특히 반도체 공정이 3나노미터 이하로 미세화되면서 나타나는 양자 효과를 오류가 아닌 신호 처리의 수단으로 활용하려는 시도는 미래 산업의 향방을 결정지을 중요한 분수령이 될 것입니다. 100년 전 물리학의 패러다임을 바꿨던 양자역학은 이제 실험실을 넘어 우리의 일상을 근본적으로 변화시키는 실용 기술로서 새로운 100년을 준비하고 있습니다.

국립과천과학관요즘과학👏

물리학
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주인공은 나야! 나!🙋‍♂️ 실버버튼의 주역을 찾아서~⭐

과학관은 단순히 유물을 전시하는 공간을 넘어, 현대인들에게 과학적 호기심을 자극하고 지식을 전달하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 복잡하고 어렵게만 느껴졌던 과학 원리들이 시각적이고 체험적인 요소들과 결합하면서, 대중은 일상 속의 과학을 보다 친숙하게 받아들이게 됩니다. 이러한 공간은 어린이들에게는 꿈을 심어주고 성인들에게는 새로운 지적 자극을 제공하며 사회 전반의 과학 문해력을 높이는 데 기여하고 있습니다. 최근 과학관에서 제공하는 콘텐츠는 그 종류와 깊이 면에서 비약적인 발전을 이루었습니다. 단순 관람형 전시에서 벗어나 관람객이 직접 조작하고 반응을 확인할 수 있는 인터랙티브 전시가 주를 이루고 있습니다. 물리, 화학, 생물 등 기초 과학 분야는 물론이고 우주 항공이나 로봇 공학 같은 첨단 기술까지 아우르는 방대한 콘텐츠는 관람객들에게 끊임없는 즐거움을 선사합니다. 이는 과학이 정적인 학문이 아니라 역동적인 탐구의 대상임을 보여줍니다. 특히 가상 현실이나 증강 현실 기술을 접목한 체험형 콘텐츠는 시공간의 제약을 허물며 과학 교육의 새로운 지평을 열었습니다. 눈으로 직접 보기 힘든 미시 세계나 머나먼 우주의 모습을 생생하게 구현함으로써, 추상적인 이론을 직관적으로 이해할 수 있도록 돕습니다. 이러한 몰입형 경험은 학습 효과를 극대화할 뿐만 아니라, 과학에 대한 막연한 두려움을 없애고 탐구하려는 의지를 북돋우는 데 매우 효과적인 도구로 활용되고 있습니다. 과학관의 진화는 여기서 멈추지 않고 인공지능과 빅데이터를 활용한 맞춤형 전시 가이드로 이어지고 있습니다. 관람객의 관심사와 수준에 맞춰 최적화된 정보를 제공함으로써, 누구나 자신의 눈높이에서 과학을 즐길 수 있는 환경이 조성되고 있습니다. 이는 지식의 일방적인 전달이 아닌 쌍방향 소통을 가능하게 하며, 과학관을 살아있는 학습의 장으로 변모시킵니다. 기술과 예술이 결합한 미디어 아트 형태의 전시는 감성적인 충족감까지 제공합니다. 결국 과학관의 다양한 콘텐츠를 경험하는 것은 미래를 준비하는 가장 즐거운 방법 중 하나라고 할 수 있습니다. 우리가 누리는 현대 문명의 근간이 되는 과학적 사고방식을 체득함으로써, 급변하는 세상 속에서 중심을 잡고 문제를 해결할 수 있는 능력을 기르게 됩니다. 더 많은 사람이 과학관을 찾아 그 속에 담긴 무궁무진한 이야기들에 귀를 기울인다면, 우리 사회는 더욱 창의적이고 합리적인 방향으로 나아갈 수 있을 것입니다.

국립과천과학관과학관 소식🔈

물리학
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[대담] 2024 '노벨상 해설강연' 과학톡!(TALK) by 조정효, 백민경, 이준호 l 고등과학원&카오스재단

최근 노벨 물리학상과 화학상이 인공지능 관련 연구에 수여되면서 과학계에는 새로운 바람이 불고 있습니다. 인공지능은 단순히 계산을 돕는 도구를 넘어, 기존 연구의 한계를 극복하고 지식의 지평을 넓히는 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 특히 수학과 같은 기초 과학 분야에서는 인공지능을 활용해 수십 년간 풀리지 않던 난제들을 해결하려는 시도가 이어지고 있으며, 이는 연구의 시간과 비용을 획기적으로 절감하는 결과로 이어지고 있습니다. 이러한 변화는 과학 전반의 발전 속도를 가속화하며 연구 생태계를 더욱 풍부하게 만들고 있습니다. 연구 현장에서는 이미 'AI 사이언티스트'라 불리는 인공지능이 등장하여 큰 충격을 주고 있습니다. 이 인공지능은 스스로 논문을 읽고 연구 문제를 발굴하며, 코드를 짜고 실험 결과를 해석하여 논문까지 작성하는 수준에 도달했습니다. 단돈 15달러 정도의 비용으로 인간 연구자가 수행하던 절차적인 과정들을 대신 처리할 수 있게 된 것입니다. 이제 과학자들은 단순히 반복적인 업무에 매달리기보다, 인공지능이 아직 흉내 내기 어려운 인간만의 고유한 영역인 상상력을 발휘하는 데 더 집중해야 하는 시점을 맞이하고 있습니다. 생물학 분야에서도 인공지능의 도입은 연구실 문화를 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 과거에는 전자현미경 사진을 일일이 수작업으로 분석하며 수천 시간을 소모해야 했지만, 이제는 딥러닝 기술을 통해 훨씬 빠른 속도로 데이터를 처리할 수 있게 되었습니다. 또한 학생들은 프로그래밍 과정에서 인공지능에게 코드의 뼈대를 요청하거나 버그를 수정하는 등 효율적인 방식으로 연구를 진행합니다. 비록 인공지능의 결과물을 검증하는 인간의 역할은 여전히 중요하지만, 딥러닝을 제외하고는 이제 현대 과학 실험의 속도를 논하기 어려울 정도가 되었습니다. 인공지능의 급격한 발전은 인간의 지능을 뛰어넘을 것인가에 대한 철학적인 질문을 던집니다. 인공지능은 방대한 데이터에서 패턴을 찾아내는 데 탁월한 능력을 보이지만, 인간의 지능은 의식과 연결된 훨씬 복합적인 영역입니다. 과거 과학자들이 보편적인 규칙을 찾아내기 위해 고군분투했던 것처럼, 전혀 관련 없어 보이는 분야를 창의적으로 묶어내는 능력은 여전히 인간의 고유한 자산으로 남아 있습니다. 따라서 인공지능이 특정 과업에서 인간을 앞설지라도, 복합적인 사고와 가치 판단을 내리는 인간의 지능을 완전히 대체하기는 쉽지 않을 것으로 보입니다. 강력한 도구에는 그에 따르는 책임과 윤리적 고민이 필수적입니다. 단백질 디자인이나 유전자 가위 기술처럼 인류에게 큰 이득을 줄 수 있는 기술이 자칫 생화학 무기나 윤리적 문제를 일으키는 도구로 악용될 우려도 존재하기 때문입니다. 따라서 과학계는 인공지능 기술이 인류에게 위협이 되지 않도록 규제와 정책적 가이드라인을 마련하기 위한 사회적 합의를 지속적으로 이끌어내야 합니다. 인공지능이라는 새로운 도구를 주체적으로 활용하면서도, 인간으로서의 가치관과 윤리 의식을 지키는 것이 건강한 과학 기술의 미래를 만드는 길입니다.

백민경, 이준호, 조정효

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물리학
화학
생명과학

올타임 레전드!! 2024 SF미래과학축제, 다들 즐기셨나요?😆 l 싸돌이가 간다

국립과천과학관에 오랜만에 방문하니, 예전과는 사뭇 달라진 분위기가 느껴집니다. 많은 사람들이 모여 활기찬 분위기를 자아내고, 곳곳에서 다양한 체험 프로그램이 진행되고 있습니다. 특히 가족 단위로 즐길 수 있는 행사들이 많아져, 과학관이 단순한 전시 공간을 넘어 모두가 함께 즐길 수 있는 과학 축제의 장으로 변화하고 있음을 실감할 수 있습니다. 2024년 SF 미래 과학 축제는 과학 방탈출, 패밀리 화성 탐사, 로봇 경연대회, 사이언스 피크닉 등 가족이 함께 참여할 수 있는 프로그램들로 가득합니다. 이 축제는 매년 하반기에 개최되어, 과학에 대한 흥미와 호기심을 자극하는 다양한 체험을 제공합니다. 과학관 홍보대사로서도 매번 이 축제에 참여해야 할 만큼, 그 매력과 규모가 점점 커지고 있습니다. 과학관 내 부스에서는 국내 로봇 기업과 연구소들이 참가하여 첨단 로봇 기술을 선보이고 있습니다. 특히 사족보행 로봇은 어린이들의 큰 관심을 끌며, 직접 로봇과 달리기 경주를 하거나 다양한 동작을 체험할 수 있어 관람객들에게 색다른 즐거움을 선사합니다. 로봇과의 상호작용을 통해 과학기술의 발전을 몸소 느낄 수 있는 기회가 제공됩니다. 또한, 캠퍼스 자율 주행 배송 로봇과 같은 실생활에 적용 가능한 로봇들도 소개되고 있습니다. 이 로봇들은 음식을 안전하게 배달할 수 있도록 설계되어, 미래의 생활이 어떻게 변화할지에 대한 상상력을 자극합니다. 다양한 로봇들과 함께하는 경주와 체험을 통해, 로봇 기술이 우리 일상에 얼마나 가까워졌는지 실감할 수 있습니다. 로봇과의 교감은 단순한 체험을 넘어, 실제로 로봇과 악수하거나 춤을 추는 등 인간과 로봇의 경계가 점점 허물어지고 있음을 보여줍니다. 로봇의 부드러운 손길과 유연한 동작은 관람객들에게 신기함과 감탄을 자아내며, 미래 사회에서 로봇이 어떤 역할을 하게 될지에 대한 기대감을 높입니다.

국립과천과학관💙싸돌이💙

물리학
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[댓글 이벤트] 알파고, 바둑을 위해 만들어졌나?🧐 인공지능과 뇌🧠 Part.2ㅣ선을 넘는 과학자들

알파고는 단순히 바둑을 잘 두기 위해 태어난 존재가 아닙니다. 초기에는 벽돌 깨기와 같은 고전 비디오 게임을 통해 학습 능력을 검증받았으며, 이후 바둑이라는 복잡한 환경에서 최적화된 성능을 보여주었습니다. 딥러닝과 강화학습을 결합한 이 기술은 인간의 한계를 뛰어넘는 방대한 메모리와 시뮬레이션 능력을 활용합니다. 이세돌 9단과의 대국은 인공지능이 전략적 게임에서 얼마나 강력한 효율을 낼 수 있는지 증명한 상징적인 사건이었습니다. 알파고의 본질은 수학적 모델을 통해 최적의 전략을 도출하는 데 있습니다. 이러한 능력은 단순히 게임에 국한되지 않고 로켓의 연료 조절이나 로봇 제어와 같은 정밀한 공학 분야에 적용됩니다. 예를 들어, 지능형 청소 로봇에 이 기술이 접목되면 단순히 장애물을 피하는 수준을 넘어, 집안 상황에 맞춰 우선순위를 정하고 효율적인 청소 계획을 세우는 전략적 행동이 가능해집니다. 이는 인공지능이 실생활의 복잡한 문제를 해결하는 뇌 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 인공지능의 전략 수립 능력은 경제나 사회적 딜레마를 해결하는 도구로도 확장될 수 있습니다. 투자 수익 분배 문제처럼 이해관계가 상충하여 최적의 해답을 찾기 어려운 상황에서, 인공지능 알고리즘은 모두를 만족시킬 수 있는 정책적 대안을 제시할 수 있습니다. 실제로 구글 딥마인드는 이러한 가능성을 탐구하며 인공지능이 단순한 오락용 도구가 아님을 보여주었습니다. 복잡한 사회 시스템 속에서 최적의 균형점을 찾아내는 것은 인공지능이 가진 또 다른 잠재력입니다. 이 인공지능 기술은 특정 목적이 주어지면 오직 그것을 달성하기 위해 모든 자원을 집중합니다. 하지만 이러한 특성은 목표가 고정되지 않은 환경에서 한계를 드러내기도 합니다. 예를 들어, 승리만을 위해 설계된 시스템에게 '적당히 져달라'거나 '상대와 교감하며 놀아달라'는 식의 유동적인 요구를 하면 제대로 대응하지 못하고 무력해집니다. 반면 인간은 상대의 수준에 맞춰 실력을 조절하는 등 유연한 대응이 가능하며, 이는 인공지능이 아직 도달하지 못한 지능의 영역입니다. 뇌과학적 관점에서 볼 때, 알파고는 우리 뇌의 극히 일부분인 중뇌의 정보 처리 방식만을 모방하고 있습니다. 중뇌는 쾌락과 운동 중추 역할을 하며 전략적 선택에 관여하지만, 인간의 뇌는 이보다 훨씬 복합적이고 통합적인 기능을 수행합니다. 현재의 인공지능은 특정 부위의 기능을 흉내 낼 수는 있어도, 변화무쌍한 환경에 대처하는 인간의 통합적 지능에는 미치지 못합니다. 결국 알파고는 뛰어난 전략가이지만, 여전히 인간 지능의 깊이와 유연성을 따라잡기에는 갈 길이 멉니다.

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[댓글 이벤트] 질문에 답해주는 줄 알았던 🖥️ChatGPT, 추론도 한다고??😮 인공지능과 뇌🧠 Part.1ㅣ선을 넘는 과학자들

인공지능 기술의 비약적인 발전은 인간의 언어를 기계에 담아내고자 하는 과학자들의 열망에서 시작되었습니다. 우리가 일상에서 나누는 대화에는 단순한 정보 전달을 넘어 개개인의 삶과 문화, 그리고 사고방식이 고스란히 녹아 있기 때문입니다. 특히 인간의 언어는 사건의 선후관계와 인과관계가 뚜렷한 스토리 구조를 가지고 있습니다. 초기 인공지능 연구는 이러한 인간 특유의 서사 구조를 그대로 모사하려 노력했지만, 긴 대화의 맥락을 유지하는 데 한계를 보였습니다. 하지만 최근의 기술은 이러한 한계를 극복하며 인간의 지식 체계를 더욱 자연스럽게 흡수하고 활용하는 단계에 이르렀습니다. ChatGPT가 성공할 수 있었던 핵심 비결은 역설적이게도 인간이 기억하고 사고하는 방식을 과감히 탈피한 데 있습니다. 인간은 사건을 시간 순서에 따른 비대칭적 인과관계로 파악하지만, 현대의 인공지능은 모든 사건을 대칭 구조로 바라보는 '시메트리' 원리를 채택했습니다. 이는 문장의 앞뒤관계를 무시하고 양방향으로 연관성을 분석하는 방식입니다. 하나의 문장을 수백 가지의 관점에서 동시에 해석함으로써, 인공지능은 인간이 이해하는 방식과는 전혀 다르지만 훨씬 정교하게 맥락을 파악할 수 있게 되었습니다. 이러한 사고의 전환이 인공지능의 성능을 비약적으로 높인 것입니다. 이러한 복잡한 대칭 구조의 연산을 가능하게 만든 일등 공신은 바로 GPU 하드웨어의 발전입니다. 기존의 CPU와 달리 GPU는 정방형 형태의 방대한 데이터를 동시에 처리하는 데 최적화되어 있어, 인공지능이 다각도로 해석한 메모리 연산을 신속하게 수행할 수 있도록 돕습니다. 결국 인공지능의 지능 수준은 얼마나 많은 데이터를 확보하고 메모리를 확장하느냐에 따른 자본과 기술의 싸움이 되었습니다. 현재는 막대한 자본력을 가진 빅테크가 앞서나가고 있지만, 앞으로는 특정 목적에 맞춰 효율적으로 크기를 줄이는 기술 또한 중요한 연구 과제가 될 전망입니다. 인공지능의 능력은 이제 단순한 텍스트 대화를 넘어 로봇 제어와 비디오 생성 기술 영역으로까지 확장되고 있습니다. 과거의 로봇이 정해진 명령만 수행했다면, 이제는 인공지능이 중재자가 되어 인간의 의도를 파악하고 여러 로봇에게 적절한 임무를 배분합니다. 또한 시나리오만으로 정교한 영상을 만들어내는 기술은 인공지능이 단순히 데이터를 조합하는 수준을 넘어, 세상의 물리 법칙과 자연 현상에 대한 나름의 지식 체계를 구축하고 있음을 보여줍니다. 시각과 청각 등 오감을 종합적으로 처리하는 멀티모달 기술의 발달은 인공지능이 실세계와 소통하는 방식을 근본적으로 바꾸고 있습니다. 인공지능 기술의 진화는 우리 사회의 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 예고하고 있습니다. 교육 분야에서는 학생 개개인의 학습 패턴을 분석하여 교과 내용을 맞춤형으로 재구성함으로써 학습 효율을 극대화할 수 있습니다. 또한 중독이나 우울증과 같은 정신 건강 치료 분야에서도 인공지능의 정교한 추론 능력이 새로운 해결책을 제시할 것으로 기대됩니다. 인공지능이 인간의 사고력을 보완하고 향상시키는 도구로 자리 잡으면서, 우리는 기술이 인간에게 갖는 진정한 의미를 깊이 고찰해야 하는 시점에 서 있습니다. 이러한 변화는 두려움의 대상이 아니라 인간의 잠재력을 확장하는 기회가 될 것입니다.

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[카오스 짧강] 제 4세대 암호 : AI 시대의 동형암호

암호 기술은 현대 정보 사회의 근간을 이루지만, 역설적으로 데이터가 처리되는 순간 가장 취약해집니다. 대부분의 시스템은 데이터를 저장하거나 전송할 때는 강력한 암호화 과정을 거치지만, 정작 계산을 수행할 때는 암호를 해독하여 평문 상태로 되돌려야 하기 때문입니다. 이 짧은 찰나에 데이터가 탈취될 위험이 존재하며, 비밀키가 기기 내부에 저장되어 있다는 점도 보안상의 허점으로 작용합니다. 결국 진정한 보안을 달성하기 위해서는 데이터를 풀지 않고도 계산할 수 있는 기술이 필요합니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 등장한 것이 바로 4세대 암호인 '동형암호'입니다. 동형암호는 암호화된 상태 그대로 연산을 수행해도 그 결과가 암호를 풀어서 계산한 것과 동일한 형태를 유지하는 기술을 의미합니다. 이를 비유하자면 투명하고 말랑말랑한 금고와 같습니다. 금고를 열지 않고도 외부에서 손을 넣어 내부의 물건을 조립하거나 조작할 수 있는 것과 같은 원리입니다. 사용자는 결과물만 안전하게 꺼내 볼 수 있으며, 작업을 수행하는 주체는 내용물을 전혀 알 수 없습니다. 동형암호의 개념은 1978년 처음 제안되었으나, 수학적 난제를 해결하여 실제 구현에 성공하기까지는 무려 35년이라는 시간이 걸렸습니다. 2009년 스탠퍼드 대학교의 크레이그 젠트리가 처음으로 안전한 모델을 제시한 이후, 지난 15년간 기술은 비약적으로 발전했습니다. 초기에는 연산 속도가 매우 느려 실용성이 낮다는 평가를 받았지만, 현재는 딥러닝이나 복잡한 데이터 분석에 활용될 수 있을 만큼 최적화되었습니다. 이제는 이론의 영역을 넘어 상용화의 기로에 서 있는 최첨단 보안 기술로 자리 잡았습니다. 특히 인공지능과 빅데이터 시대에 동형암호의 가치는 더욱 빛을 발합니다. 의료 데이터와 같은 민감한 정보를 암호화된 상태로 딥러닝 모델에 학습시키면, 개인정보 유출 걱정 없이 새로운 치료법을 개발할 수 있습니다. 또한 챗GPT와 같은 서비스에 질문을 던질 때도 동형암호를 적용하면 서비스 제공자조차 사용자가 무엇을 물었는지 알 수 없게 됩니다. 이는 사용자의 프라이버시를 완벽하게 보호하면서도 인공지능의 편리함을 누릴 수 있는 혁신적인 해결책이 됩니다. 나아가 동형암호는 인공지능에 대한 인간의 제어권을 확보하는 데에도 중요한 역할을 할 수 있습니다. 방대한 국가 데이터를 학습에 활용할 때, 데이터 자체를 암호화된 상태로 유지함으로써 모델이 원본 데이터를 무단으로 복제하거나 오용하는 것을 방지할 수 있기 때문입니다. 신뢰나 약속에 기반한 보안이 아니라 수학적 원리에 기반한 보안을 구축함으로써, 인공지능이 인간의 능력을 넘어서는 특이점의 시대에도 우리는 데이터를 안전하게 관리하고 기술을 통제할 수 있는 힘을 갖게 될 것입니다.

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미래의 응급차🚑에는 사람이 없다?! 자유주행과 인공지능이 발달한 미래의 모습!ㅣ싸돌이가 간다

로봇개와 함께 달리기를 하며 느낀 점은 그 속도와 민첩함이 인간을 압도한다는 것이었습니다. 전시 공간에서는 다양한 산업군에서 활용되는 사족보행 로봇개를 만날 수 있었는데, 이들은 소방, 경찰, 군인 등 위험하거나 반복적인 업무를 대신 수행합니다. 로봇개는 단순히 명령을 따르는 수준을 넘어, 개별적인 훈련과 학습을 통해 점점 더 유연하고 정교하게 움직일 수 있도록 발전하고 있습니다. 이러한 변화는 인간이 직접 하기 어려운 일이나 위험한 환경에서 로봇이 중요한 역할을 할 수 있음을 보여줍니다. 물류와 제조업 현장에서도 로봇의 활용이 점점 확대되고 있습니다. 물류로봇은 다양한 상품을 스스로 인식하고 분류하며, 자동차 공장에서는 무거운 부품을 대신 들어주는 등 인간의 노동을 대체하고 있습니다. 이러한 로봇의 도입으로 물류센터는 24시간 가동이 가능해졌으며, 효율성과 안전성이 크게 향상되었습니다. 하지만 기존의 관제 시스템만으로는 모든 위험 상황을 예측하고 대응하는 데 한계가 있었으나, 인공지능이 도입되면서 더욱 신속하고 정확하게 위험을 감지하고 대처할 수 있게 되었습니다. 미래형 응급차 전시 공간에서는 완전 자율주행 자동차의 모습을 상상해볼 수 있었습니다. 운전기사가 필요 없는 자율주행차는 단순한 이동 수단을 넘어, 다양한 목적에 맞게 공간이 확장될 수 있습니다. 앞으로는 간호사나 의사까지도 로봇이 대신할 수 있는 시대가 올 수 있으며, 실제로 로봇 약사가 약국에 있다면 어떨지에 대한 질문도 던져졌습니다. 이러한 변화는 편리함과 동시에 두려움도 함께 가져오며, 인간과 로봇의 역할에 대한 깊은 고민을 불러일으킵니다.

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[댓글 이벤트] 🤖나노로봇? 생활 속 ⚡전기 발전? 나노화학의 쓸모! 나노화학 Part.3ㅣ선을 넘는 과학자들

나노로봇이라고 하면 흔히 영화 속 고도로 발달한 기계가 몸속을 누비며 치료하는 모습을 상상하곤 합니다. 하지만 현실적으로 적혈구보다 작은 크기에 배터리와 반도체를 모두 집어넣는 것은 현대 기술로도 불가능에 가깝습니다. 대신 과학자들은 모든 질병을 고치는 만능 로봇보다는 특정 부위만을 정밀하게 타격하는 방식에 집중하고 있습니다. 예를 들어 간암 환자에게는 간암 치료 물질만을 전달하는 효율적인 구조를 만드는 것이 현재 나노기술이 지향하는 실질적인 목표라고 할 수 있습니다. 최근 나노기술은 원자를 연결해 자동차 모양을 만들거나 분자 단위의 엘리베이터를 구현하는 단계까지 도달했습니다. 비록 분자기계인 엘리베이터가 이동하는 거리는 원자 몇 개 수준인 0.7나노미터에 불과해 당장 실생활에 쓰기에는 무리가 있지만, 이러한 기초 연구는 훗날 거대한 변화를 이끌 동력이 됩니다. 과학자들은 단순히 기능을 넘어 나무, 숲, 심지어 강아지 모양의 나노 구조물을 만들며 물질의 형태를 자유자재로 제어하는 기술을 축적하고 있으며, 이는 곧 실제 사용 가능한 나노 기계의 밑거름이 됩니다. 의료 분야에서의 나노로봇은 이미 놀라운 성과를 거두고 있습니다. 최근에는 소변 속의 요소를 연료 삼아 방광 내부를 자유롭게 이동하며 암세포를 찾아가는 나노로봇이 개발되었습니다. 이 로봇은 방광암 치료율을 90% 이상으로 끌어올리는 혁신적인 결과를 보여주었습니다. 또한, 금 나노입자를 활용해 특정 부위에만 열을 발생시켜 암세포를 물리적으로 제거하는 광치료 기술도 완성 단계에 있습니다. 이러한 기술들은 부작용이 큰 기존 항암제를 대체하여 정상 세포의 손상을 최소화하는 정밀 의료의 시대를 열어줄 것입니다. 에너지 분야에서는 일상의 움직임을 전기로 바꾸는 마찰전기 발전 기술이 주목받고 있습니다. 우리가 걷거나 옷을 입고 움직일 때 발생하는 미세한 마찰과 압력을 활용해 에너지를 생산하는 방식입니다. 신발이나 옷감 자체를 발전 소재로 만들어 일상 활동만으로도 스마트 기기를 충전할 수 있는 시대가 다가오고 있습니다. 비록 배터리의 안전성이나 무게와 같은 해결해야 할 과제가 남아있지만, 모든 사물이 스스로 전기를 만드는 자가발전 시스템은 미래의 에너지 문제를 해결할 중요한 열쇠가 될 것입니다. 나노기술은 지구온난화와 같은 환경 문제 해결에도 희망적인 대안을 제시합니다. 액체 금속을 이용해 이산화탄소를 고체 탄소인 숯으로 되돌리는 기술은 탄소 배출 문제를 근본적으로 해결할 가능성을 보여줍니다. 과거 오존층 파괴 문제가 인류의 노력으로 복구되고 있듯이, 나노화학의 발전은 기후 위기 또한 극복할 수 있다는 확신을 줍니다. 화학의 가장 작은 영역에서 시작된 이 탐구는 물리학과의 경계선에서 새로운 풍경을 만들어내며 인류의 지속 가능한 미래를 설계하는 데 기여하고 있습니다.

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장애👨‍🦽가 없는 세상? 머리 속 생각을 이해하는 세상! 뉴럴링크 ❓QnAㅣ선을 넘는 과학자들

뉴럴링크와 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술이 발전하면서 인공지능이 인간의 뇌를 조종할지도 모른다는 막연한 두려움이 존재합니다. 하지만 현재의 기술 수준에서 뉴럴링크는 뇌의 아주 일부분, 특히 운동 기능과 관련된 영역에만 전극을 이식하는 수준에 머물러 있습니다. 인간을 완전히 조종하기 위해서는 뇌 전체를 제어해야 하는데, 이는 현재 기술로는 불가능에 가깝습니다. 따라서 영화 속 터미네이터나 매트릭스와 같은 상황을 미리 걱정하기보다는 기술의 실질적인 발전 방향에 주목할 필요가 있습니다. 새로운 지식을 뇌에 직접 주입하는 기술은 많은 이들이 꿈꾸는 미래의 모습 중 하나입니다. 이를 실현하기 위해서는 뇌에서 정보 교류에 사용하는 신호인 '뉴럴 코드'를 완벽하게 이해해야 합니다. 컴퓨터 언어를 기계어로 변환해 주는 컴파일러처럼, 인간의 지식을 뉴럴 코드로 변환하여 뇌에 전달하는 장치가 필요하기 때문입니다. 비록 현재는 이러한 컴파일러를 만드는 방법을 전혀 알지 못하는 단계이지만, 뇌의 신호 체계를 해독하려는 연구가 계속된다면 언젠가는 상상이 현실이 될 수도 있을 것입니다. 앞으로 5년 이내에 우리는 일상에서 뉴럴링크 기술의 실질적인 혜택을 목격하게 될 전망입니다. 현재 진행 중인 임상 시험들이 성공적으로 마무리되면, 사지 마비나 언어 장애를 겪는 환자들이 생각만으로 소통할 수 있는 시대가 열릴 것입니다. 이들은 메타버스 공간에서 자유롭게 대화하거나 휠체어와 같은 보조 기구를 직접 제어하며 일상적인 활동 범위를 넓혀갈 수 있습니다. 이러한 기술적 진보는 환자와 그 가족들에게 새로운 삶의 희망을 선사하는 중요한 전환점이 될 것으로 기대됩니다. 뇌 이식이라는 주제는 과학과 철학의 경계에 서 있는 흥미로운 질문을 던집니다. 만약 누군가의 뇌를 다른 몸에 이식한다면, 그 존재는 누구라고 정의해야 할까요? 실제로 의학계에서는 이를 '뇌 이식'이 아닌 '전신 이식'이라고 부르기도 하는데, 이는 뇌라는 본체가 새로운 몸을 받아들이는 과정으로 보기 때문입니다. 결국 인간의 자아를 유지하고 생명 활동을 주관하는 데 있어 가장 결정적인 역할을 수행하는 것은 신체의 다른 부위가 아닌 바로 우리의 뇌라고 할 수 있습니다. 뇌공학 연구의 최종적인 지향점은 장애가 없는 세상을 만드는 데 있습니다. 기술이 비약적으로 발전할 2050년경에는 굳이 말로 설명하지 않아도 서로의 생각을 직접 이해하고 공유하는 수준에 도달할지도 모른마. 뇌와 뇌가 직접 연결되는 시대가 오면 정보의 전달 방식은 혁명적으로 변할 것이며, 신체적 한계는 더 이상 인간의 활동을 제약하는 걸림돌이 되지 않을 것입니다. 미지의 영역인 뇌를 탐구하는 도전은 결국 인간의 가능성을 무한히 확장하고 인류의 삶을 더욱 풍요롭게 만드는 과정이라 할 수 있습니다.

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뇌🧠와 세상을 연결하다! 뉴럴 링크 강연, PART 1ㅣ선을 넘는 과학자들

일론 머스크가 설립한 뉴럴링크는 인간의 뇌와 컴퓨터를 연결하는 혁신적인 시스템을 지향합니다. '뉴럴'은 신경세포인 뉴런을, '링크'는 연결을 의미하며, 이는 뇌 신호를 통해 기계나 인공지능과 소통하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술을 기반으로 합니다. 과거에는 딱딱한 바늘 형태의 전극을 뇌에 삽입하여 마우스나 로봇 팔을 움직이는 실험이 진행되었으나, 최근에는 뇌의 움직임에 유연하게 대응할 수 있는 미세한 실 형태의 전극을 활용하여 안전성과 신호의 질을 획기적으로 높이는 단계에 이르렀습니다. BCI 기술의 개념은 생각보다 오랜 역사를 가지고 있습니다. 1919년 발명가 휴고 건즈백은 뇌파를 측정해 생각을 기록하는 장치를 상상했으며, 실제 인간의 뇌파는 1924년에 처음으로 측정되었습니다. 이후 1973년 자크 비달 교수가 BCI라는 용어를 처음 사용하며 구체적인 시스템 구현을 제안했습니다. 당시의 기술력으로는 상상에 그쳤던 일들이 오늘날 컴퓨터 성능의 비약적인 발전과 함께 현실로 다가오고 있습니다. 이는 인간의 의지를 디지털 신호로 변환하여 외부 세계와 직접 소통하려는 인류의 오랜 염원이 담긴 결실이라 할 수 있습니다. 현재 BCI 기술은 일상생활의 편의를 높이는 방향으로 진화하고 있습니다. 증강현실(AR) 안경을 착용하고 특정 아이콘을 응시하는 것만으로 가전제품을 제어하는 시스템이 대표적입니다. 또한 교육 분야에서는 학습자의 뇌파를 실시간으로 분석하여 집중도나 이해도를 파악하는 '적응형 뇌 학습' 연구가 활발합니다. 학습자가 지루함을 느끼거나 이해하지 못하는 순간을 포착해 인공지능 강사가 맞춤형 피드백을 제공함으로써 학습 효율을 극대화하는 방식입니다. 이러한 기술은 비대면 교육의 한계를 극복하고 개인별 최적화된 학습 환경을 제공하는 데 기여할 것입니다. 뇌의 시각 피질에서 나오는 신호를 분석하여 사람이 보고 있는 영상을 복원하는 연구도 놀라운 성과를 거두고 있습니다. 우리 뇌의 시각 피질 세포는 망막에 맺히는 이미지의 픽셀과 일대일로 대응하는 특성을 지니고 있어, 뉴런의 활동을 정밀하게 읽어내면 시각 정보를 재구성할 수 있습니다. 최근에는 뇌의 복잡한 주름을 따라 밀착될 수 있는 유연한 소재의 전극이 개발되어 더욱 정교한 신호 수집이 가능해졌습니다. 이는 단순히 외부 기기를 제어하는 수준을 넘어, 인간의 감각 정보를 디지털 데이터로 변환하는 기술적 토대가 되고 있습니다. BCI 기술의 궁극적인 지향점 중 하나는 인간의 내면적인 경험을 기록하는 것입니다. 우리가 꿈을 꿀 때도 시각 피질이 활성화된다는 점에 착안하여, 수면 중의 뇌 신호를 영상으로 저장하고 재생하는 이론적 가능성이 확인되었습니다. 비록 현재는 흑백 영상 수준의 초기 단계이지만, 기술이 고도화된다면 잊어버리기 쉬운 꿈을 기록하거나 인간의 상상력을 시각화하는 시대가 열릴 것입니다. 뇌와 외부 세계를 잇는 거대한 연결은 의료적 목적을 넘어 인간의 인지 능력을 확장하고 삶의 질을 근본적으로 변화시키는 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.

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뇌, 그 너머로!👏👏 뉴럴 링크 강연, PART 3ㅣ선을 넘는 과학자들

영화 '트랜센던스'는 인간의 지능을 초월하여 뇌 정보를 컴퓨터에 업로드하는 미래를 그립니다. 이것이 허구처럼 보일 수 있지만, 과학자들은 이미 '예쁜꼬마선충'이라는 작은 생명체를 통해 그 가능성을 엿보고 있습니다. 이 선충은 몸길이가 1mm에 불과하지만, 모든 개체가 동일하게 302개의 신경세포를 가지고 있다는 독특한 특징이 있습니다. 연구자들은 이 세포들이 맺고 있는 약 8,000개의 연결망을 파악하여 '커넥톰'이라 불리는 뇌 지도를 완성했습니다. 이는 생명체의 신경 구조를 데이터화하는 중요한 첫걸음이 되었습니다. 연구자들은 예쁜꼬마선충의 커넥톰 정보를 활용해 놀라운 실험을 진행했습니다. 선충의 신경망 데이터를 레고 로봇에 이식한 뒤, 별도의 프로그래밍 없이 로봇이 어떻게 움직이는지 관찰한 것입니다. 결과는 놀라웠습니다. 로봇은 마치 살아있는 선충처럼 장애물을 피하고 먹이를 찾는 본능적인 움직임을 보였습니다. 이는 특정 생명체의 연결성 정보를 완벽히 알 수 있다면, 그 개체를 컴퓨터나 기계 안에서 구현하는 것이 이론적으로 가능하다는 사실을 시사합니다. 즉, 뇌의 디지털 복제가 더 이상 상상 속의 일만은 아님을 보여줍니다. 최근에는 줄기세포를 배양해 만든 인공 신경망인 '오가노이드'를 컴퓨터와 연결하는 연구가 활발히 진행 중입니다. 연구진은 오가노이드에게 '퐁(Pong)'이라는 탁구 게임을 학습시켰는데, 공을 놓칠 때마다 '예측 불가능한 전기 자극'이라는 벌칙을 주어 스스로 학습하게 유도했습니다. 그 결과 오가노이드는 놀라운 속도로 게임 방식을 익혀 능숙하게 공을 맞히기 시작했습니다. 이러한 '오가노이드 지능'은 인공지능과는 또 다른 생물학적 지능의 가능성을 보여며, 향후 자율주행 자동차 제어 등 다양한 실무 분야에 실제 신경망이 활용될 수 있는 길을 열었습니다. 하지만 뇌공학의 발전은 심각한 윤리적 고민을 동반합니다. 뇌 자극 기술은 외상 후 스트레스 장애 치료에 기여할 수 있지만, 공포를 관장하는 편도체를 마비시켜 '슈퍼 솔저'를 만드는 데 악용될 위험도 존재합니다. 또한 인위적으로 인지 능력을 높여주는 브레인 칩이 보편화된다면, 노력의 가치가 훼손되고 기술을 소유한 자와 그렇지 못한 자 사이의 사회적 불평등이 극심해질 것입니다. 경쟁에서 살아남기 위해 원치 않게 뇌를 수술해야 하는 상황은 우리가 경계해야 할 암울한 미래의 단면이기도 합니다. 과거 신발 치수를 재기 위해 강력한 엑스레이를 쏘았던 사례처럼, 새로운 기술은 예상치 못한 부작용을 동반하곤 합니다. 따라서 기술을 개발하는 연구자뿐만 아니라 대중의 지속적인 관심과 감시가 필수적입니다. 라이트 형제가 비행에 성공하기 직전까지도 많은 이들이 비행은 불가능하다고 믿었듯이, 뇌공학 기술 역시 우리가 생각하는 것보다 훨씬 빠르게 현실로 다가올 것입니다. 다가올 미래를 올바른 방향으로 이끌기 위해서는 지금부터 기술의 가치와 윤리에 대해 깊이 고민하고 대비하는 자세가 필요합니다.

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신구조합! 태양전지 스쿼드 완성했습니다!😆 페로브스카이트 실리콘 탠덤 ☀️태양 전지 | 요즘과학

MIT 테크놀로지 리뷰가 선정한 10대 미래 기술 중 하나인 초고효율 태양전지가 전 세계적인 주목을 받고 있습니다. 기존 실리콘 태양전지는 약 50년의 역사를 지니며 시장의 95%를 점유해 왔지만, 광전환 효율이 20%대에 머무는 물리적 한계에 봉착해 있었습니다. 이를 극복하기 위해 등장한 것이 바로 페로브스카이트 태양전지입니다. 페로브스카이트는 유연하고 가벼우며 저온 공정이 가능해 경제성이 매우 뛰어난 소재입니다. 최근에는 이 두 기술을 결합하여 효율을 극대화하려는 시도가 이어지고 있으며, 이는 에너지 산업의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 탠덤 태양전지는 서로 다른 에너지 흡수대를 가진 두 개의 태양전지를 층층이 쌓아 올린 하이브리드 형태를 말합니다. 하부에는 장파장 영역인 적색광을 잘 흡수하는 실리콘 셀을 배치하고, 상부에는 단파장 영역인 청색광을 흡수하는 페로브스카이트 셀을 결합하는 방식입니다. 이러한 구조는 기존 단일 셀이 흡수하지 못하던 파장의 빛까지 모두 활용할 수 있게 하여 광에너지 손실을 획기적으로 줄여줍니다. 실험실 단계에서는 이미 34% 이상의 높은 효율을 기록하며, 기존 실리콘 태양전지의 한계를 뛰어넘는 차세대 에너지원의 핵심으로 떠오르고 있습니다. 이 기술의 가장 큰 장점은 동일한 면적에서 기존보다 훨씬 많은 전기를 생산할 수 있다는 점입니다. 이는 산지가 많고 평지가 부족한 우리나라의 지형적 특성에 매우 적합한 요소입니다. 또한 페로브스카이트는 얇고 휘어지는 성질이 있어 건물 외벽이나 창문 등 설치 공간의 제약 없이 어디든 적용이 가능합니다. 이론적으로 탠덤 태양전지는 적층 수를 늘림에 따라 최대 60%까지 효율을 높일 수 있을 것으로 기대됩니다. 실리콘 소재가 페로브스카이트의 취약한 내구성을 보완해 주는 상호보완적 관계를 형성한다는 점도 상용화 가능성을 높이는 핵심 요인입니다. 물론 상용화를 위해 해결해야 할 과제도 남아 있습니다. 페로브스카이트는 수분과 열에 민감하여 실제 야외 환경에서의 내구성을 더욱 강화해야 하며, 일부 재료에 포함된 납과 같은 유해 물질의 처리 문제도 함께 해결해야 합니다. 또한 서로 다른 성질을 가진 두 층 사이의 호환성을 확보하고 효율적인 전하 이동을 돕는 접합 소재를 찾는 기술적 난도가 높습니다. 구조가 복잡한 만큼 한 층만 손상되어도 전체 기능이 저하될 수 있어, 실제 환경에서의 신뢰성과 안정성을 확보하기 위한 지속적인 연구와 정밀한 공정 기술의 향상이 필수적으로 요구되는 시점입니다. 현재 태양전지 시장은 국가 간 기술 경쟁이 매우 치열하게 전개되고 있습니다. 우리나라는 페로브스카이트 박막 기술 분야에서 세계적인 수준을 보유하고 있지만, 최근 사우디아라비아와 중국이 막대한 투자와 지리적 이점을 앞세워 맹추격하고 있습니다. 특히 중국 기업들은 공인 효율 세계 기록을 잇달아 경신하며 시장 주도권을 위협하고 있습니다. 전문가들은 우리가 가진 기존의 연구 기반을 바탕으로 실리콘과 페로브스카이트 기술 간의 긴밀한 협력이 이루어져야 한다고 강조합니다. 기술적 우위를 지키기 위한 집중적인 투자가 이어진다면 한국이 미래 태양전지 분야의 선두 주자로 우뚝 설 수 있을 것입니다.

국립과천과학관요즘과학👏

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[인터뷰] 김기훈_꿈의 물질, 초전도체 연구와 펼쳐질 미래｜제31회 서울대 자연과학 공개강연_"세상을 바꾼 과학, 과학이 여는 미래"

초전도체는 1911년 수은에서 처음 발견된 이후 지난 120년 동안 현대 물리학의 핵심 연구 분야로 자리 잡았습니다. 이는 임계 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지는 양자역학적 현상으로, 극저온이나 고압 등 극한의 환경에서 물질이 보여주는 신비로운 변화를 탐구하는 학문입니다. 수많은 과학자가 새로운 초전도 물질과 임계 온도를 찾아내며 노벨상을 거머쥐었을 만큼, 이 분야는 인류의 기술적 한계를 극복하고 에너지 효율을 극대화할 수 있는 꿈의 미래 기술로 손꼽히고 있습니다. 초전도체의 가장 큰 특징은 에너지 손실 없이 무한에 가까운 전류를 흘릴 수 있다는 점입니다. 이를 코일 형태로 제작하면 기존의 구리 선으로는 불가능했던 초고자기장을 형성할 수 있습니다. 이러한 특성은 이미 의료 현장에서 MRI의 선명도를 획기적으로 높이는 데 기여하고 있으며, 전력 손실 없는 송전선 개발에도 활용되고 있습니다. 부피는 작으면서도 훨씬 강력한 힘을 발휘할 수 있다는 점이 초전도체가 가진 독보적인 경쟁력이며, 이는 다양한 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌어내고 있습니다. 미래 사회에서 초전도 기술은 모빌리티 혁신을 이끌 핵심 동력이 될 전망입니다. 강력한 자기장을 이용한 초전도 모터는 도심 항공 모빌리티(UAM)의 실현을 앞당길 것이며, 진공 튜브 속을 초고속으로 달리는 하이퍼루프의 필수 기술로도 주목받고 있습니다. 또한 차세대 에너지원으로 꼽히는 핵융합 발전에서 고온의 플라스마를 가두기 위한 강력한 자기장 제어에도 초전도 선재가 결정적인 역할을 수행하게 될 것입니다. 이러한 기술들은 인류의 이동 수단과 에너지 소비 방식을 근본적으로 바꿀 것입니다. 현재 초전도 기술의 가장 큰 과제는 액체 헬륨이나 액체 질소 같은 극저온 냉매 없이도 작동하는 상온 초전도체를 발견하는 것입니다. 많은 연구자가 상온에서 초전도 현상을 구현하기 위해 신물질 합성에 매진하고 있으며, 이는 인류의 에너지 패러다임을 바꿀 거대한 도전입니다. 초전도체 외에도 투명 반도체와 같은 신소재 연구는 태양 전지나 투명 전극 등 다양한 산업 분야에 응용되며 우리 삶을 더욱 편리하게 변화시키고 있습니다. 새로운 물질의 발견은 곧 새로운 물리적 세계관의 확장으로 이어집니다. 과학자를 꿈꾸는 이들에게 가장 필요한 덕목은 단순한 지식을 넘어선 호기심과 열정, 그리고 이를 뒷받침할 체력입니다. 지식을 습득하는 '지(智)', 타인과의 소통과 토론을 통해 배우는 '덕(德)', 그리고 연구를 지속할 수 있는 에너지를 제공하는 '체(體)'가 조화를 이루어야 합니다. 끊임없는 질문을 던지고 실패를 두려워하지 않는 태도로 자신만의 연구 분야를 개척해 나간다면, 언젠가 세상을 바꾸는 위대한 발견의 주인공이 될 수 있을 것입니다. 과학은 결국 인류의 지혜를 모아 더 나은 미래를 설계하는 숭고한 여정입니다.

김기훈

카오스재단서울대자연과학공개강연

물리학

우주 탐사미션🛸 화성(Space&Mars)의 저중력을 버텨라!!🌌ㅣ별별실험실x국립과천과학관

화성 탐사를 준비하는 과정에서 가장 먼저 직면하게 되는 과제는 지구와는 전혀 다른 중력 환경에 적응하는 것입니다. 화성의 중력은 우리 행성의 약 3분의 1 수준에 불과하여, 우리가 평소 걷거나 움직이는 방식과는 큰 차이가 발생합니다. 이러한 저중력 상태를 미리 경험하고 몸을 익히기 위해 저중력 체험 장치가 활용됩니다. 반대편에 추를 매달아 하중을 상쇄함으로써 화성 지표면을 걷는 듯한 가벼운 느낌을 재현하며, 탐사 대원들은 이를 통해 낯선 환경에서의 이동 방식을 체득하게 됩니다. 저중력 환경은 단순히 걷는 것뿐만 아니라 우주에서 수행해야 하는 다양한 작업 방식에도 큰 영향을 미칩니다. 신체에 가해지는 무게가 크게 줄어들기 때문에 높은 벽을 오르거나 무거운 장비를 다루는 일이 지구에서보다 훨씬 수월해집니다. 하지만 가벼워진 몸만큼 중심을 잡기가 어렵고 작은 움직임에도 몸이 크게 흔들릴 수 있어 세밀한 조작 능력이 요구됩니다. 탐사 대원들은 가상의 화성 기지에서 고장 난 시설을 수리하거나 복잡한 선을 연결하는 미션을 수행하며 실전 감각을 익히게 됩니다. 화성에서의 생존과 탐사를 지속하기 위해서는 안정적인 에너지원을 확보하는 것이 필수적입니다. 과학자들은 화성의 지하 깊은 곳에 액체 상태의 물이나 얼음 형태의 자원이 존재할 것으로 추정하고 있습니다. 이 물은 단순히 생존을 위한 음용수를 넘어, 전기 분해 과정을 거쳐 수소와 산소라는 귀중한 원료로 변환될 수 있습니다. 화성 현지에서 자급자족할 수 있는 에너지 시스템을 구축하는 것은 인류가 붉은 행성에 장기 체류하기 위해 반드시 해결해야 할 핵심적인 기술적 과제 중 하나입니다. 추출한 수소는 연료 전지를 통해 다시 전기를 생산하는 데 사용됩니다. 물에 전기에너지를 가하면 수소와 산소 기체로 분리되어 각각 포집되는데, 이 중 수소를 연료 전지에 공급하면 화학 반응이 일어납니다. 수소 원자가 이온화되는 과정에서 발생하는 전자의 흐름을 이용해 동력을 얻는 방식입니다. 이러한 수소 연료 전지는 소음이 적고 오염 물질을 배출하지 않으며 효율이 높아, 화성 탐사 차량이나 기지의 주요 동력원으로 활용될 가능성이 매우 높습니다. 수소 연료 전지로 움직이는 탐사 차량은 화성의 척박한 지형을 누비며 인류의 활동 영역을 넓혀줄 것입니다. 물에서 에너지를 얻고 그 에너지를 다시 탐사에 활용하는 순환 구조는 우주 탐사의 지속 가능성을 보여주는 좋은 사례입니다. 저중력 적응 훈련부터 현지 자원 활용 기술까지, 화성 시대를 열기 위한 인류의 노력은 지금 이 순간에도 계속되고 있습니다. 머지않은 미래에 화성에서 자유롭게 활동하며 에너지를 생산하고 생활하는 인류의 모습이 현실이 될 날을 기대해 봅니다.

국립과천과학관별별실험실🥽

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[강연] 세상을 바꾼 데이터와 인공지능_by박건웅 l 제 31회 서울대 자연과학 공개강연_"세상을 바꾼 과학, 과학이 여는 미래" | 1강

데이터는 현대 인공지능을 움직이는 핵심 원료입니다. 과거에는 실험을 통해 소량의 데이터를 얻었지만, 이제는 누구나 정보를 생산하는 빅데이터 시대에 살고 있습니다. 유튜브와 SNS를 통해 쏟아지는 방대한 데이터는 인공지능이 더 똑똑하게 판단할 수 있는 기반이 됩니다. 마치 자동차가 휘발유를 동력 삼아 앞으로 나아가듯, 인공지능 역시 양질의 데이터를 바탕으로 우리 삶의 생산성을 높이고 새로운 가치를 창출하고 있습니다. 데이터의 힘은 스포츠 분야에서도 증명됩니다. 과거 농구 선수들은 직관에 의존해 슛을 던졌지만, 이제는 기대 득점 데이터를 기반으로 전략을 짭니다. 스테픈 커리와 같은 선수는 성공 확률이 낮더라도 기대 득점이 높은 3점 슛에 집중하여 현대 농구의 패러다임을 바꾸었습니다. 데이터를 통해 중거리 슛보다 골밑이나 3점 라인이 효율적임을 깨달은 팀들은 승리 확률을 높이기 위해 철저히 계산된 위치에서 경기를 운영하고 있습니다. 인공지능은 아이가 학습하듯 수많은 시행착오를 거치며 발전합니다. 자율 주차 프로그램이 수십만 번의 사고를 겪으며 주차 방식을 익히는 과정은 인공지능의 학습 원리를 잘 보여줍니다. 하지만 데이터의 양만큼이나 중요한 것이 맥락의 이해입니다. 단순히 색상이나 형태만으로 사물을 인식하면, 특정 상황에서 사람을 초밥으로 오인하는 오류를 범할 수 있습니다. 따라서 기계가 인간처럼 사고하기 위해서는 단순한 인식을 넘어선 고도화된 지능이 필요합니다. 최근 인공지능의 비약적인 성공은 하드웨어와 데이터 규모의 승리라고 볼 수 있습니다. 과거에는 최적의 모델을 설계하는 데 집중했다면, 지금은 엄청난 양의 데이터와 고성능 컴퓨터, 그리고 막대한 전력을 투입해 모델의 복잡도를 높이는 방식이 주를 이룹니다. GPT 시리즈처럼 모델이 거대해질수록 인공지능은 더욱 정교한 결과물을 내놓습니다. 하지만 이러한 방식은 데이터 생산의 한계와 에너지 소비 문제라는 현실적인 벽에 부딪히고 있습니다. 인공지능의 신뢰성은 입력되는 데이터의 질에 좌우됩니다. '쓰레기를 넣으면 쓰레기가 나온다'는 말처럼, 편향되거나 오염된 데이터는 잘못된 결과를 초래합니다. 인터넷 데이터의 대부분이 특정 국가나 계층에 집중되어 있다면, 인공지능은 전 세계의 다양한 문화를 공정하게 반영하지 못합니다. 또한 의도적으로 조작된 데이터는 구글 맵의 교통 정보를 왜곡하듯 시스템 전체를 혼란에 빠뜨릴 수 있으므로 데이터의 신뢰성 확보는 매우 중요한 과제입니다. 현재 인공지능이 직면한 가장 큰 숙제 중 하나는 인과 관계 추론입니다. 인공지능은 기저귀와 맥주가 함께 팔린다는 상관관계는 잘 찾아내지만, '왜' 그런 현상이 발생하는지에 대한 근본적인 이유는 설명하지 못합니다. 아이스크림 소비량과 익사 사고의 상관관계를 보고 아이스크림 판매를 금지하는 오류를 범하지 않으려면, 단순한 예측을 넘어 원인과 결과를 분석하는 능력이 필요합니다. 이를 위해 우리는 인공지능이 내린 판단의 근거를 이해할 수 있어야 합니다. 미래의 인공지능은 단순히 예측의 정확도를 높이는 것을 넘어, 데이터 오염과 개인정보 침해, 에너지 문제 등을 해결하는 방향으로 나아가야 합니다. 이를 위해서는 통계학이나 수학 같은 기초 과학의 역할이 무엇보다 중요합니다. 기초 지식을 바탕으로 인공지능의 한계를 극복하고 해석 가능한 모델을 만들어낼 때, 인공지능은 비로소 인간과 공존하며 진정한 도움을 주는 존재가 될 것입니다. 끊임없는 연구와 도전을 통해 우리는 더 나은 인공지능 시대를 열어갈 수 있습니다.

박건웅

카오스재단서울대자연과학공개강연

수학

[강연] 제 31회 서울대 자연과학 공개강연_'세상을 바꾼 과학, 과학이 여는 미래' (1) by 박건웅, 안광석 l 서울대학교&카오스재단 | 1부

서울대학교 자연과학 공개 강연은 1994년부터 시작된 대표적인 과학 나눔 프로그램으로, 올해 31회를 맞이했습니다. 이번 강연의 주제인 '과학자의 꿈과 도전'은 세상을 바꾼 과거의 과학적 성취를 돌아보고, 앞으로 다가올 미래를 과학이 어떻게 열어갈지 탐구하는 데 목적이 있습니다. 인공지능부터 전염병, 탄소 중립, 초전도체에 이르기까지 현대 과학의 핵심 화두를 다루며 청중들에게 과학적 설렘을 전달합니다. 특히 이번 강연은 단순한 지식 전달을 넘어, 과학적 사고가 우리 삶과 사회를 어떻게 변화시키는지 깊이 있게 성찰하는 기회를 제공합니다. 데이터는 현대 인공지능을 움직이는 핵심 원료입니다. 과거에는 실험을 통해 소수의 데이터를 얻었지만, 이제는 매분 엄청난 양의 정보가 쏟아지는 빅데이터 시대에 살고 있습니다. 이러한 데이터는 스마트 팩토리의 생산성을 높이고 마케팅 전략을 최적화하며, 심지어 스포츠 경기에서 승리 확률이 높은 위치를 예측하는 데 활용됩니다. 농구 선수 스테픈 커리의 사례처럼, 데이터를 기반으로 한 기대 득점 분석은 현대 스포츠의 패러다임을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 결국 데이터는 인공지능이 올바른 판단을 내릴 수 있도록 돕는 가장 중요한 기반이 됩니다. 인공지능은 인간의 지적 능력을 컴퓨터로 구현하는 기술로, 시행착오를 거치며 스스로 학습하는 과정을 통해 발전합니다. 자율 주차 프로그램이 수만 번의 사고를 겪으며 완벽한 주차 방법을 익히는 것처럼, 인공지능은 방대한 데이터를 바탕으로 인간의 업무를 효과적으로 대체해 나가고 있습니다. 현재의 인공지능은 시각과 청각을 넘어 후각, 미각, 촉각 등 오감을 정복하려 시도하고 있으며, 이는 궁극적으로 인간과 소통하고 공감하는 자율주행 시스템으로 이어질 것입니다. 이러한 기술적 진보는 인류의 노동을 획기적으로 줄여줄 것으로 기대됩니다. 하지만 현재의 인공지능은 데이터 편향성과 예측의 신뢰성이라는 한계에 직면해 있습니다. 특정 지역이나 문화권에 치우친 데이터는 잘못된 결과를 도출할 수 있으며, 복잡한 모델은 결과의 원인을 설명하지 못하는 '블랙박스 문제'를 야기합니다. 단순히 상관관계를 파악하는 것을 넘어, 사건의 인과관계를 추론하고 인간이 납득할 수 있는 설명을 제공하는 '해석 가능한 AI'의 개발이 시급합니다. 이를 위해서는 수학과 통계학 같은 기초 과학의 발전이 필수적이며, 미래의 인공지능 연구자들은 이러한 근본적인 문제들을 해결하는 데 도전해야 합니다. 인류의 역사는 전염병과의 끊임없는 전쟁이었습니다. 흑사병이나 천연두 같은 질병은 제국의 몰락을 가져오고 세계 지도를 바꾸는 결정적인 역할을 했습니다. 과거에는 과학적 지식의 부재로 기도나 무속 신앙에 의존했지만, 존 스노의 콜레라 역학 조사와 코흐의 세균 발견을 기점으로 전염병 대처 방식은 과학적으로 변모했습니다. 제너의 백신과 파스퇴르의 미생물학 연구는 인류의 평균 수명을 획기적으로 연장하는 기틀이 되었습니다. 이러한 과학적 성취 덕분에 인류는 보이지 않는 적에 맞서 싸울 수 있는 강력한 무기를 갖게 되었습니다. 현대 과학은 mRNA 기술을 통해 코로나19와 같은 팬데믹에 신속하게 대응할 수 있는 플랫폼을 구축했습니다. 하지만 기후 변화와 생태계 파괴로 인해 동물의 바이러스가 인간에게 전파되는 인수공통감염병의 위협은 더욱 커지고 있습니다. 앞으로의 과학은 변이 바이러스에도 대응할 수 있는 범용 백신과 코에 뿌리는 점막 백신 개발에 집중해야 합니다. 팬데믹은 더 이상 예기치 못한 사건이 아니라 충분히 예상 가능한 '회색 코뿔소'와 같습니다. 따라서 기초 과학 연구를 통해 새로운 병원체를 조기에 탐지하고 대응하는 능력을 기르는 것이 무엇보다 중요합니다. 과학의 발전은 단순히 기술의 진보를 의미하는 것이 아니라, 인류가 직면한 거대한 문제를 해결하려는 꿈과 도전의 과정입니다. 인공지능의 한계를 극복하고 새로운 전염병에 맞서기 위해서는 탄탄한 기초 과학 지식과 더불어 세상을 바라보는 넓은 시야가 필요합니다. '코이'라는 물고기가 환경에 따라 크기가 달라지듯이, 과학자의 꿈의 크기가 곧 인류 미래의 한계를 결정합니다. 미래를 이끌어갈 세대들이 기초 과학에 관심을 가지고 끊임없이 질문하며 도전할 때, 과학이 여는 미래는 더욱 밝고 풍요로워질 것입니다.

박건웅, 안광석

카오스재단서울대자연과학공개강연

생명과학
수학

타원의 성질🥏을 알고 있다면!!! 당신의 당구의 신이 될 수 있습니다‼️ㅣ과학원리체험@home 시즌3

우리가 살고 있는 이 거대한 우주는 언제나 인류에게 경외심과 호기심을 동시에 안겨주었습니다. 밤하늘을 수놓은 수많은 별은 단순한 빛의 잔치가 아니라, 수십억 년의 시간을 거슬러 올라가는 역사의 기록이기도 합니다. 과학은 이러한 막연한 경외심을 구체적인 지식으로 바꾸는 과정입니다. 우리는 보이지 않는 힘과 원리를 탐구하며 우주의 기원을 추적해 왔고, 그 과정에서 인간이라는 존재가 우주에서 어떤 위치를 차지하고 있는지 끊임없이 질문을 던져 왔습니다. 현대 과학기술의 발전은 과거에는 상상조차 할 수 없었던 먼 우주의 모습을 우리 눈앞에 생생하게 펼쳐놓았습니다. 초정밀 망원경과 탐사선들은 수만 광년 떨어진 은하의 탄생과 소멸을 관측하며, 우주가 팽창하고 있다는 결정적인 증거들을 수집해 왔습니다. 이러한 관측 데이터는 단순한 수치를 넘어 우주의 구조를 이해하는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 빛의 속도로도 닿을 수 없는 먼 곳의 이야기를 지구라는 작은 행성에서 해석해 내는 과정은 인류 지성의 위대한 승리라고 할 수 있습니다. 하지만 우리가 관측할 수 있는 가시적 물질은 우주 전체의 극히 일부분에 불과하다는 사실이 밝혀지면서 새로운 국면을 맞이했습니다. 우주의 대부분을 차지하고 있는 암흑 물질과 암흑 에너지는 여전히 베일에 싸여 있으며, 이는 현대 물리학이 해결해야 할 가장 큰 숙제 중 하나로 남아 있습니다. 보이지 않는 존재가 우주의 팽창과 구조 형성에 결정적인 역할을 한다는 가설은 우리의 상상력을 자극합니다. 이러한 미지의 영역을 탐구하는 과정은 과학이 가진 본연의 매력이자 끊임없는 도전 과제입니다. 과학적 사고방식은 단순히 지식을 습득하는 것을 넘어, 세상을 객관적으로 바라보는 틀을 제공합니다. 가설을 세우고 실험과 관측을 통해 이를 검증하는 과정은 편견과 오류를 줄여 나가는 가장 합리적인 방법입니다. 우주의 신비를 풀어 나가는 과정에서도 이러한 엄밀한 방법론은 빛을 발합니다. 증명되지 않은 막연한 추측보다는 근거 있는 데이터를 바탕으로 진실에 다가가는 태도야말로 인류가 문명을 발전시켜 온 원동력입니다. 과학은 정답을 찾는 과정인 동시에 질문을 멈추지 않는 태도 그 자체입니다. 앞으로의 우주 탐사는 지금까지의 성과를 뛰어넘는 새로운 발견의 연속이 될 것입니다. 화성 이주 계획이나 외계 생명체의 흔적을 찾는 연구들은 더 이상 공상과학 소설 속의 이야기가 아닙니다. 우리는 이제 지구라는 요람을 벗어나 더 넓은 세계로 나아갈 준비를 하고 있습니다. 이러한 여정은 단순히 영토를 확장하는 것이 아니라, 생명의 근원과 우주의 본질에 대한 답을 찾아가는 과정입니다. 과학과 함께하는 이 위대한 탐험은 인류의 미래를 결정짓는 가장 중요한 발걸음이 될 것입니다.

국립과천과학관👩‍🔬과학원리체험@home

수학

[명강리뷰] 화학적 감각: 냄새, 맛의 정체는 무엇인가? _ by박태현｜2018 가을 카오스 강연 '화학의 미스터리, CheMystery' 10강

냄새는 단순히 하나의 화학 물질로 정의하기 어려운 복합적인 현상입니다. 장미 향기는 수많은 물질의 조합이며, 심지어 '인돌'처럼 단일한 성분이라도 농도에 따라 은은한 재스민 향에서 불쾌한 냄새로 변하기도 합니다. 과거 과학자들은 분자 구조만으로 냄새를 해석하려 했으나 번번이 실패했습니다. 이는 냄새가 물질 그 자체가 아니라, 우리 몸의 감각 기관이 받아들이는 정보의 패턴이기 때문입니다. 후각은 생명체가 지상으로 올라오기 전부터 가졌던 가장 원초적이고도 신비로운 감각입니다. 인간은 시각, 청각, 촉각과 같은 물리적 감각과 미각, 후각이라는 화학적 감각을 동시에 사용합니다. 현대 기술은 카메라나 마이크를 통해 물리적 정보를 완벽하게 디지털화했지만, 화학적 정보를 감지하는 장치는 여전히 오리무중이었습니다. 스마트폰으로 사진을 찍고 소리를 녹음할 수는 있어도 냄새를 맡거나 맛을 볼 수는 없는 이유가 여기에 있습니다. 후각은 오랫동안 베일에 싸여 있었으며, 우리 코와 혀를 대신할 전자 장비의 개발은 과학계의 오랜 숙제와도 같았습니다. 2004년 노벨 생리의학상을 통해 후각의 메커니즘이 분자 수준에서 밝혀지며 새로운 전기가 마련되었습니다. 인간의 코에는 약 400종의 후각 수용체가 존재하며, 특정 냄새 분자가 이들과 결합하여 만들어내는 '조합 패턴'이 뇌에 전달되어 냄새로 인지됩니다. 이는 마치 수많은 수용체가 손을 들어 특정 신호를 만드는 것과 같으며, 일종의 QR 코드와 같은 정보 체계를 형성합니다. 이러한 발견은 냄새를 화학 성분이 아닌 데이터의 패턴으로 이해하게 함으로써 바이오 전자코 개발의 이론적 토대가 되었습니다. 바이오 전자코는 생명공학과 나노 기술의 정교한 융합으로 탄생합니다. 인간의 후각 수용체 유전자를 세포에 도입하여 발현시킨 뒤, 이를 나노 소낭으로 분리하여 탄소 나노튜브와 결합합니다. 냄새 분자가 수용체와 결합할 때 발생하는 미세한 전기 신호의 변화를 포착함으로써, 인간의 코와 유사한 방식으로 냄새를 감지하는 것입니다. 이 기술은 단순히 냄새를 맡는 것을 넘어, 생물학적 수용체의 민감도를 전자 소자의 정밀함과 결합하여 보이지 않는 화학 정보를 가시화하는 혁신을 보여줍니다. 미래의 바이오 전자코는 의료, 식품, 환경 등 다양한 분야에서 혁명적인 변화를 이끌 것입니다. 날숨만으로 암을 진단하거나 식품의 신선도를 실시간으로 파악하고, 재난 현장에서 실종자를 찾는 등 그 활용도는 무궁무진합니다. 나아가 냄새 정보를 디지털 코드로 변환하여 전송할 수 있게 된다면, 우리는 시각과 청각을 넘어 후각까지 공유하는 진정한 오감 스마트폰 시대를 맞이하게 될 것입니다. 미지의 영역이었던 화학적 감각이 기술과 만나 우리의 삶을 더욱 풍요롭고 안전하게 만들어줄 날이 머지않았습니다.

카오스재단명강리뷰&질문Q

[질문Q] 화학이 유해물질을 만들어내는 측면과 과학의 사회적 책임 | 2018 가을 카오스 강연 '화학의 미스터리, CheMystery' 7강

지난 100년 동안 인류는 땅속의 화석 연료를 에너지원으로 삼아 눈부신 문명의 발전을 이룩해 왔습니다. 하지만 개발과 성장에만 몰두했던 시간은 이제 우리에게 예상치 못한 불편함과 과제를 안겨주고 있습니다. 대표적인 예로 친환경 에너지로 각광받던 태양광 패널이 수명을 다한 뒤 유해한 폐기물로 변해 우리 건강을 위협하는 상황을 들 수 있습니다. 미래를 예측하고 완벽한 해법을 제시하려 노력했지만, 기술의 발전 뒤에 숨겨진 부작용까지 완벽히 통제하기란 쉽지 않은 일이었음을 인정해야 합니다. 과학적 발견이 가져오는 파급 효과에 대한 책임 문제는 오래전부터 논의되어 온 복잡한 화두입니다. 핵 에너지를 발견한 과학자들이 제어하기 힘든 힘을 세상에 내놓았을 때, 그것이 순수한 호기심의 결과인지 아니면 인류에 대한 책임까지 포함해야 하는지에 대한 논쟁은 여전히 유효합니다. 마치 프로메테우스의 불처럼, 과학 기술은 인류에게 큰 혜택을 주는 동시에 거대한 위협이 될 수도 있습니다. 따라서 과학자는 연구실 안에만 머무는 존재가 아니라, 자신이 내놓은 결과물이 사회에 미칠 영향을 끊임없이 성찰해야 합니다. 현대 사회의 필수품인 플라스틱 역시 미세 플라스틱 문제로 인류의 건강을 위협하고 있지만, 이를 완전히 배제한 삶을 상상하기는 어렵습니다. 이제 화학을 비롯한 과학 기술의 역할은 우리가 남긴 흔적을 줄이고 생분해 플라스틱과 같은 지속 가능한 대안을 찾는 방향으로 나아가야 합니다. 과학자는 사회와 분리되어 존재할 수 없으며, 공동체의 일원으로서 대중의 목소리에 귀를 기울여야 합니다. 끊임없는 탐구와 사회적 관심을 바탕으로 더 나은 해법을 찾아가는 과정이야말로 과학이 나아가야 할 진정한 지향점입니다.

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[페스티벌+어스] 우주에서 본 지구 by 폴윤, 전은지 ㅣ 2022 대한민국 과학축제(페스티벌 어스)

NASA는 우주의 신비를 밝히고 외계 생명체의 존재 여부를 확인하며, 궁극적으로 우리 지구를 보호하기 위해 다양한 탐사를 수행합니다. 이러한 활동은 단순히 과학적 호기심을 충족하는 데 그치지 않고, 새로운 기술과 지식을 창출하여 국가의 인적 자원을 풍성하게 만드는 역할을 합니다. 특히 시민들의 관심과 지지는 막대한 예산이 투입되는 우주 탐사를 지속 가능하게 만드는 가장 중요한 원동력이 됩니다. 과학적 사고를 하는 국민이 늘어날수록 국가의 생산성과 미래 경쟁력은 더욱 강화될 것이며, 이는 곧 인류 전체의 발전으로 이어집니다. 1969년 아폴로 11호의 달 착륙 이후 인류는 이제 '아르테미스' 프로젝트를 통해 다시 한번 달로 향하고 있습니다. 과거의 탐사가 국가 간의 기술 경쟁이었다면, 현재는 대한민국을 포함한 여러 국가와 민간 기업이 협력하여 새로운 우주 경제권을 형성하는 것이 핵심입니다. 특히 이번 미션은 인류 최초의 여성 우주인을 달에 보내는 상징적인 의미를 담고 있으며, 달 궤도 정거장인 '게이트웨이'를 건설하여 향후 화성 탐사를 위한 전진 기지로 활용할 계획입니다. 이는 인류가 지구를 넘어 우주로 거주지를 확장하는 중요한 발판이 될 것입니다. 화성 탐사는 생명체의 흔적을 찾는 여정에서 가장 중요한 위치를 차지합니다. 퍼서비어런스 로버는 과거 호수였던 제제로 크레이터에서 토양 샘플을 채취하며 고대 생명체의 단서를 추적하고 있습니다. 2030년대에는 이 샘플들을 지구로 가져오는 '샘플 리턴 미션'이 예정되어 있으며, 이는 외계 생명체 존재 여부에 대한 인류의 오랜 질문에 답을 줄 것입니다. 또한 화성 탐사는 지구와 유사한 환경이었던 화성이 왜 척박하게 변했는지 연구함으로써, 우리 지구의 미래 기후 변화를 예측하고 대비하는 데 결정적인 힌트를 제공하는 거울 역할을 합니다. 우주 탐사선이 행성에 안전하게 착륙하기 위해서는 '희박 유동'이라는 특수한 물리 현상을 깊이 있게 이해해야 합니다. 우주 공간은 완전한 진공이 아니라 기체 입자가 매우 적은 상태로 존재하는데, 이곳에서는 우리가 흔히 아는 연속체 역학의 법칙이 더 이상 적용되지 않습니다. 입자 하나하나의 움직임을 추적하는 볼츠만 방정식을 통해 유동을 해석해야만 탐사선이 겪게 될 저항과 열을 정확히 예측할 수 있습니다. 이러한 미시적인 분석은 고성능 슈퍼컴퓨터를 활용한 시뮬레이션을 통해 이루어지며, 극한 환경에서 작동하는 우주 비행체를 설계하는 필수 기초가 됩니다. 행성 진입 단계인 EDL(진입, 하강, 착륙)은 우주 탐사에서 가장 난도가 높은 과정으로 꼽힙니다. 탐사선이 대기권에 진입할 때 발생하는 마찰열은 태양 표면 온도보다 높으며, 속도는 마하 40에 달할 정도로 엄청납니다. 이때 희박 유동 해석을 바탕으로 한 열 보호 설계가 제대로 이루어지지 않으면 탐사선은 순식간에 파괴될 수 있습니다. 스페이스X의 재사용 로켓 기술 역시 이러한 재진입 과정에서의 열과 충격을 견디는 정밀한 설계 덕분에 가능해졌으며, 이는 우주 여행의 비용을 획기적으로 낮추고 빈도를 높이는 혁신적인 변화를 가져왔습니다. 우주 탐사 기술은 우리도 모르는 사이에 일상생활 곳곳에 깊숙이 스며들어 인류의 삶을 풍요롭게 만들고 있습니다. 안경의 긁힘 방지 코팅, 정수기의 정밀 필터 시스템, 운동화의 충격 완화 소재, 그리고 침대의 메모리폼은 모두 우주인의 안전과 편의를 위해 개발된 기술에서 파생된 것입니다. 또한 도로의 미끄럼 방지 홈이나 무선 전동 공구 역시 NASA의 탐사 과정에서 탄생한 혁신적인 결과물입니다. 이처럼 우주를 향한 도전은 단순히 먼 미래의 이야기가 아니라, 현재 우리가 누리는 삶의 질을 높이고 일상의 안전을 지키는 데 직접적인 기여를 하고 있습니다. 인류가 우주로 나아가는 이유는 지적 호기심이라는 본능적인 욕구와 더불어, 지구라는 한정된 자원을 넘어선 새로운 가능성을 찾기 위함입니다. 달의 희귀 광물 자원 탐사나 초저궤도 위성을 활용한 차세대 통신망 구축은 인류 경제의 영역을 우주로 확장하는 실질적인 변화를 이끌고 있습니다. 대항해 시대의 탐험가들이 신대륙을 찾아 나섰던 것처럼, 지금의 우주 탐사는 후손들을 위한 새로운 삶의 터전과 자원을 준비하는 숭고한 과정입니다. 결국 우주는 우리가 어디에서 왔는지, 그리고 앞으로 어디로 나아가야 할지를 알려주는 거대한 이정표와 같습니다.

전은지, Paul Yun(폴윤)

카오스재단2022 대한민국 과학축제 ㅣ 페스티벌 어스

지구환경과학
천문학

[페스티벌+어스] SF바캉스 by 동아사이언스 ㅣ 2022 대한민국 과학축제(페스티벌 어스)

메타버스는 어느덧 우리 삶의 깊숙한 곳까지 들어온 개념이지만, 여전히 많은 이들에게 모호하고 어렵게 느껴지곤 합니다. 하지만 메타버스를 거창한 기술적 용어로만 한정 지을 필요는 없습니다. 우리가 즐기는 게임 속 캐릭터나 SNS에 투영된 또 다른 나의 모습처럼, 현실과 다른 공간에 나를 투영할 수 있는 모든 환경이 넓은 의미의 메타버스라 할 수 있습니다. 결국 메타버스는 과거부터 현재까지 우리 곁에 존재해 왔던 소통의 연장선입니다. SF 소설가 이경희 소설가는 메타버스를 '사람 사는 세상'의 또 다른 형태라고 설명합니다. 과거의 온라인 게임이나 최근의 증강현실 게임인 포켓몬 GO를 떠올려 보면, 우리는 이미 현실 위에 겹쳐진 새로운 세계를 경험해 왔습니다. 중요한 것은 기술의 정교함보다 그 안에서 어떤 새로운 규칙과 재미를 발견하느냐에 있습니다. 현실에서 불가능한 경험을 가능케 하고, 다양한 자아를 실현할 수 있는 공간으로서 메타버스는 그 가치를 지닙니다. 인지과학자 김상균 교수는 메타버스의 완성에 있어 기술적 장비보다 더 중요한 요소로 '함께 살아갈 사람들'을 꼽습니다. 아무리 화려한 그래픽과 고성능 기기가 갖춰져 있더라도, 그 안에 타인과의 교류가 없다면 인간은 극심한 외로움을 느끼게 됩니다. 메타버스는 단순히 물건을 사고파는 편리한 도구를 넘어, 친구와 대화하고 사회적 관계를 맺는 공동체의 장이 되어야 합니다. 물리적 현실과 닮은 삶의 구도가 존재할 때 비로소 생동감을 얻기 때문입니다. 미래의 메타버스는 뇌과학과 결합하여 인간의 오감을 완벽하게 재현하는 수준에 도달할 것으로 보입니다. 기억을 저장하거나 타인의 경험을 공유하는 기술은 이미 실험실 수준에서 현실화되고 있으며, 이는 죽음의 개념마저 변화시킬 가능성을 내포합니다. 하지만 이러한 기술적 진보가 우리에게 축복이 될지 재앙이 될지는 아직 미지수입니다. 무한한 기록과 공유가 허용되는 세상에서 우리가 지켜야 할 윤리적, 철학적 합의가 무엇보다 시급한 이유입니다. 심완선 평론가는 메타버스 속의 자아가 결코 '가짜'가 아님을 강조합니다. 가상은 물질적으로 존재하지 않을 뿐, 우리의 인지와 정신 속에서는 엄연히 실재하는 현실입니다. 아바타를 통해 자신을 표현하고 타인과 관계를 맺는 과정은 현대인들에게 새로운 정체성 형성의 기회를 제공합니다. 온라인에서의 만남을 진지하게 받아들이는 세대에게 메타버스는 자신의 내면을 실험하고 성장시키는 소중한 사회적 학습의 공간으로 기능하고 있습니다. 물론 메타버스가 장밋빛 미래만을 약속하는 것은 아닙니다. 현실 세계의 계급 구조나 빈부 격차가 가상 세계로 전이될 수 있으며, 익명성 뒤에 숨은 범죄나 기업의 과도한 상업적 오염 역시 경계해야 할 대상입니다. 물질적 기반이 사라지면 한순간에 붕괴할 수 있는 가상 세계의 취약성 또한 우리가 직면한 과제입니다. 따라서 메타버스를 단순한 유희의 공간이 아닌, 책임감 있는 구성원들이 모인 건강한 사회로 가꾸려는 노력이 동반되어야 합니다. 결론적으로 메타버스는 물리적 현실을 대체하는 것이 아니라, 우리의 삶을 확장하는 '디지털 현실'입니다. 기술이 아무리 발전하더라도 그 중심에는 항상 사람이 있어야 하며, 우리가 옆 사람과 어떻게 소통하고 공존할 것인가에 대한 본질적인 질문은 변하지 않습니다. 메타버스를 통해 우리는 더 넓은 세상을 경험하고 새로운 자아를 발견하며 성장해 나갈 것입니다. 두려움보다는 즐거운 마음으로 이 새로운 현실을 맞이할 준비가 필요합니다.

카오스재단2022 대한민국 과학축제 ㅣ 페스티벌 어스

지구환경과학
융합

[질문Q] 연료전지가 궁극적 친환경 전지가 될 수 있을까? | 2018 가을 카오스 강연 '화학의 미스터리, CheMystery' 4강

과학에서 가장 중요한 것은 질문을 멈추지 않는 태도입니다. 화학의 세계에는 여전히 우리가 알지 못하는 수많은 궁금증이 널려 있으며, 연구자는 주변에 산재한 미지의 영역을 탐구하는 독립적인 존재가 되어야 합니다. 때로는 무엇이 세상을 바꿀지 미리 알 수 없기에, 장님 문고리 잡듯 순수하게 마음이 끌리는 대로 연구하는 과정에서 진정한 창발성이 나타납니다. 수많은 연구자가 각자의 호기심을 따라가다 보면, 우리 주변의 분자 수만큼이나 다양한 새로운 발견이 튀어나올 확률은 무궁무진합니다. 오늘날 전기화학은 주로 공학적인 관점에서 다루어지며, 이차전지나 태양 전지, 센서 연구실이라는 이름으로 우리 곁에 존재합니다. 하지만 자연과학으로서의 전기화학은 단순히 배터리 용량을 늘리는 효율 개선을 넘어, 우리가 미처 알지 못했던 근본적인 원리를 탐구하는 데 목적이 있습니다. 미래의 전기화학은 뇌 안에서 일어나는 반응이나 예상치 못한 열역학적 관점 등 전혀 새로운 영역으로 전개될 것입니다. 이러한 기초적인 탐구는 결국 다시 공학에 파급되어 혁신적인 기술의 토대가 됩니다. 인간의 뇌는 전자의 움직임을 제어하는 기존 컴퓨터와는 전혀 다른 방식으로 정보를 처리합니다. 뇌는 복잡한 계산보다는 패턴 인식과 연상에 특화되어 있으며, 이온과 양성자의 움직임을 정교하게 제어하며 작동합니다. 만약 우리가 이러한 메커니즘을 이해하고 물속에서 작동하는 이온 기반의 장치를 구현할 수 있다면, 현재의 컴퓨팅과는 차원이 다른 지능형 장치를 만들 수 있을 것입니다. 이는 단순한 상상을 넘어 인간의 의식에 접근하는 새로운 기술적 도약이 될 수 있습니다. 전기화학의 핵심적인 역할 중 하나는 전자기의 세계와 생체의 세계를 잇는 계면을 다루는 것입니다. 로봇 팔을 제어하거나 질병을 치료하는 과정에서 발생하는 가장 큰 난관은 바로 이 계면을 넘지 못하는 데 있습니다. 우리가 의지대로 외부 장치를 움직이거나 생체 신호를 완벽하게 주고받기 위해서는 두 세계 사이의 간극을 메워줄 정교한 인터페이스가 필요합니다. 이 계면에서 일어나는 반응을 연구하는 전기화학은 노화나 장애를 극복하고 인간의 능력을 확장하는 미래 사회의 열쇠가 될 것입니다. 최근 전기화학에서 가장 빠르게 확장되는 분야는 자연계의 촉매를 활용하는 바이오 전기화학입니다. 자연계의 효소는 상온에서도 완벽하게 작동하는 정교한 기계적 구조를 갖추고 있어 인간이 만든 어떤 촉매보다 효율적입니다. 하지만 이러한 생체 촉매를 인공적인 전극 위에 올려놓으면 그 효율이 급격히 떨어지는 문제가 발생합니다. 생체 내 환경에 최적화된 단백질 구조가 오히려 전자 전달을 방해하기 때문입니다. 이를 해결하기 위해 생체의 원리를 모사하거나 새로운 타협점을 찾는 연구가 활발히 진행 중입니다. 생체 시스템과 달리 우리가 만드는 전기화학 장치는 스스로 부산물을 제거하거나 기능을 회복하는 능력이 부족한 죽어 있는 시스템입니다. 혈당 센서처럼 일회성으로 사용되는 경우에는 효소의 효율을 충분히 활용할 수 있지만, 지속적으로 에너지를 생산해야 하는 연료전지 분야에서는 수명과 효율의 한계가 뚜렷합니다. 생명체처럼 저렴하게 촉매를 교체하거나 유지할 수 없는 환경에서, 어떻게 하면 생체 촉매의 강력한 성능을 인공 시스템에 안정적으로 이식할 수 있을지가 현대 과학의 중요한 과제입니다. 친환경 에너지로 주목받는 수소 경제 역시 현재는 냉정한 현실에 직면해 있습니다. 현재 생산되는 수소의 대부분은 물을 전기분해하기보다 화석 연료를 분해하는 과정에서 얻어지며, 이 과정에서 상당량의 이산화탄소가 배출됩니다. 태양광이나 풍력 같은 재생 에너지를 이용한 수전해 방식이 정착되지 않는다면, 연료전지는 진정한 의미의 친환경 기술이라 불리기 어렵습니다. 따라서 전기화학적 효율을 극대화하여 경제성 있는 수전해 기술을 확보하는 것이 탄소 중립 사회로 나아가기 위한 필수적인 단계라 할 수 있습니다.

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[바이러스와의 찐한 만남] ‘유전자 가위와 바이러스’ 현장 강연

1932년 출간된 소설 '멋진 신세계'는 인공 부화기에서 태어난 아이들이 유전자 조작에 따라 계급이 나뉘는 미래를 그렸습니다. 당시 작가는 이런 세상이 오려면 600년은 걸릴 것이라 예상했지만, 불과 90년 만에 인류는 유전자 가위라는 혁신적인 기술을 손에 넣었습니다. 영화 '가타카' 역시 유전자로 신분이 결정되는 사회를 묘사하며 상상력이 기술보다 앞서감을 보여주었습니다. 이제 유전자 조작은 더 이상 먼 미래의 공상과학 이야기가 아닌, 우리 눈앞에 다가온 현실이 되었으며 기술의 발전 속도는 우리의 예상을 훨씬 뛰어넘고 있습니다. 우리 몸의 설계도인 유전정보를 이해하기 위해 아파트 단지를 예로 들어볼 수 있습니다. DNA는 건물을 짓는 벽돌 하나하나에 해당하며, 이 벽돌들이 모여 특정 기능을 수행하는 단위인 '호수'가 바로 유전자입니다. 여러 유전자가 모인 덩어리인 '동'은 염색체라고 부르며, 우리 몸에는 부모님께 각각 한 세트씩 물려받은 23쌍의 염색체가 존재합니다. 이 유전자들은 눈의 색깔부터 소화 효소, 호르몬 생성, 피부와 근육의 형태까지 우리 몸의 모든 형질을 결정하는 핵심적인 역할을 수행하며 생명 활동의 근간을 이룹니다. 유전질환은 부모로부터 물려받은 유전정보에 이상이 생길 때 발생합니다. 부모님은 각각 두 개의 유전자를 가지고 있어 하나가 고장 나더라도 나머지 하나로 건강하게 생활할 수 있지만, 공교롭게도 두 분 모두로부터 결함이 있는 유전자를 물려받은 아이는 질병을 앓게 됩니다. DNA는 단백질을 만드는 암호이며, 이를 복사한 RNA를 통해 우리 몸에 필요한 근육, 항체, 인슐린 등이 생성됩니다. 따라서 유전자 원본에 단 하나의 오류만 생겨도 시각장애나 근육질환 같은 심각한 결과로 이어질 수 있으며, 이는 개인의 삶에 큰 영향을 미칩니다. 유전자 가위 기술의 핵심은 30억 개의 염기서열 중 단 하나의 잘못된 부분을 정확히 찾아내어 잘라내는 정교함에 있습니다. 최근 주목받는 크리스퍼 유전자 가위는 'Cas9'이라는 절단 효소와 목표 지점을 찾는 '가이드 RNA' 스캐너로 구성됩니다. 놀랍게도 이 기술은 인간이 발명한 것이 아니라 자연계의 박테리아가 바이러스의 공격으로부터 자신을 보호하기 위해 사용하던 면역체계를 발견한 것입니다. 박테리아는 침입한 바이러스의 DNA 일부를 기억했다가 다시 공격받을 때 이를 인식하고 잘라버리는 지혜를 가졌으며, 인류는 이를 치료 기술로 승화시켰습니다. 유전자 가위를 치료에 활용하기 위해서는 목표 세포까지 안전하게 실어 나를 '배달꾼'이 필요합니다. 여기서 바이러스가 중요한 역할을 합니다. 바이러스는 본래 자신의 유전물질을 세포 안으로 집어넣는 특성이 있는데, 과학자들은 이를 역이용하여 바이러스 안에 유전자 가위를 실어 보냅니다. 예를 들어 시각장애를 치료하기 위해 눈 세포에 유전자 가위를 전달하거나, 근육질환 치료를 위해 근육 세포로 가위를 보내는 식입니다. 아스트라제네카나 얀센 같은 백신 역시 이러한 바이러스 전달체 원리를 이용한 대표적인 사례로, 바이러스는 이제 인류를 돕는 유용한 도구가 되었습니다. 유전자 가위는 의료 분야를 넘어 농축산물 개량에도 활발히 사용되고 있습니다. 상처가 나도 갈색으로 변하지 않는 버섯이나 바나나, 카페인 생성 유전자를 제거하여 나무에서 직접 수확하는 디카페인 커피 등이 대표적입니다. 또한 근육 생성을 억제하는 유전자를 조절하여 살코기가 많은 돼지나 소를 만드는 연구도 진행 중입니다. 이러한 기술은 식량 자원의 효율적인 관리와 소비자의 편의를 돕는 방향으로 발전하고 있으며, 유전학의 가능성을 일상생활 속으로 확장하고 있습니다. 이는 농업과 축산업의 패러다임을 바꾸는 중요한 전환점이 될 것입니다. 하지만 유전자 가위 기술이 가진 강력한 힘만큼이나 윤리적 책임과 사회적 합의도 중요합니다. 기술적으로는 지능을 높이거나 외모를 바꾸는 것이 가능해질지 모르지만, 현재 법과 윤리는 이를 엄격히 제한하고 있습니다. 유전자 가위는 오직 치료가 절실한 유전질환 환자들을 돕는 인도적인 목적으로만 사용되어야 합니다. 과학자들은 기술의 오남용을 막기 위해 끊임없이 고민하며, 대중의 동의와 법적 테두리 안에서 연구를 진행합니다. 미래의 주인공인 우리가 이 기술을 어떻게 다루느냐에 따라 인류의 건강한 내일과 생명 윤리의 가치가 결정될 것입니다.

국립과천과학관👉기획·특별전

생명과학
융합

[뇌플릭스] 방구석에서 누리는 우주여행4

인류가 우주 탐사에 열을 올리는 근본적인 이유는 지구를 대체할 수 있는 '플랜 B'를 마련하기 위해서입니다. 현재 지구는 인류의 편의와 욕심으로 인해 기후 변화와 환경 오염이라는 심각한 병을 앓고 있습니다. 집은 부수고 다시 지을 수 있지만, 지구는 그럴 수 없기에 우리는 인류가 살 수 없는 행성을 지구와 유사한 환경으로 개조하는 '테라포밍'이라는 거대한 프로젝트를 꿈규게 되었습니다. 이는 단순히 미지의 세계에 대한 호기심을 넘어, 인류의 생존을 위한 필연적인 선택이자 미래를 향한 위대한 여정이라고 할 수 있습니다. 제2의 지구를 찾기 위해서는 표면 온도, 질량, 항성과의 거리 등을 종합한 '지구 유사도(ESI)'를 따져야 합니다. 태양계 내에서 가스 행성인 목성이나 토성, 대기가 없는 수성, 환경이 너무 가혹한 금성을 제외하면 가장 현실적인 후보지는 화성입니다. 화성은 희박하게나마 대기가 존재하고 양극관에 얼음 형태의 물이 있으며, 적절한 중력도 갖추고 있습니다. 이러한 화성의 데이터를 기반으로 한 연구들은 테라포밍이 결코 허무맹랑한 상상이 아님을 과학적으로 뒷받침하고 있으며, 인류가 발을 디딜 수 있는 가장 유력한 행성으로 손꼽힙니다. 테라포밍의 핵심 단계 중 하나는 식물을 투입하여 산소를 공급하고 토양을 고정하는 것입니다. 최근 국립과천과학관에서는 달의 토양인 월면토를 활용한 식물 재배 실험을 진행하여 유의미한 결과를 얻었습니다. 영양분이 부족한 월면토에서도 적절한 양분과 빛이 제공된다면 상추와 같은 식물이 충분히 자랄 수 있음을 확인한 것입니다. 이는 외계 행성에서 자급자족할 수 있는 식량 보급의 가능성을 열어주었으며, 인류가 머물 수 있는 터전을 건설하기 위한 생물학적 기초가 마련되고 있음을 시사하는 중요한 지표가 됩니다. 하지만 거대한 행성 전체를 개조하는 테라포밍은 현재의 기술력으로 극복해야 할 과제가 많습니다. 이에 대한 대안으로 우주 공간에 거대한 거주 구역을 짓는 '준 테라포밍'이나, 환경에 맞춰 인간의 유전자를 변형하거나 기계와 결합하는 사이보그화가 거론되기도 합니다. 척박한 외계 환경에서 생물학적 한계를 극복하기 위해 인간 스스로가 진화하는 방식이 오히려 행성 개조보다 빠를 수 있다는 시각도 존재합니다. 이는 기술적 문제를 넘어 윤리적 논의가 필요하지만, 다행성 종으로 거듭나기 위한 인류의 진지한 고민이 담긴 대목입니다. 칼 세이건은 상상력 없이는 그 어디에도 갈 수 없다고 말했습니다. 지금은 상상과 이론에 불과한 우주 이주와 행성 개조의 꿈이 수백 년, 수천 년 후에는 인류의 일상이 되어 있을지도 모릅니다. 우리나라도 누리호 발사 성공을 통해 우주 독립국으로서의 첫발을 내디뎠으며, 머지않은 미래에 우리 기술로 만든 우주선이 태극기를 달고 먼 우주를 항해할 날이 올 것입니다. 끊임없는 도전과 상상력은 인류를 과거에는 결코 존재하지 않았던 새로운 세계로 인도하는 가장 강력한 원동력이 되어 줄 것이라 확신합니다.

국립과천과학관과학예능😆

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[명강리뷰] 세상을 바꾼 알고리즘 - 알파고와 블록체인을 넘어 미래로 _ by이준엽｜2018 봄 카오스 강연 '모든 것의 수數다' 8강

현대 사회를 움직이는 알고리즘의 뿌리를 거슬러 올라가면 그 중심에는 항상 수학이 있었습니다. 라이프니츠의 이진법부터 찰스 배비지의 해석기관, 그리고 현대 컴퓨터의 이론적 토대를 마련한 앨런 튜링에 이르기까지 수학적 사고는 기계적 계산을 가능하게 하는 핵심 동력이었습니다. 특히 튜링 머신은 단순한 연산의 반복만으로도 복잡한 문제를 해결할 수 있음을 증명하며 알고리즘의 시대를 열었습니다. 이러한 역사는 알고리즘이 단순히 컴퓨터 공학의 전유물이 아니라, 수학자들이 설계한 논리적 세계의 구현체임을 잘 보여줍니다. 오늘날 계산 기술은 자연과학과 공학의 한계를 극복하는 제3의 과학적 방법론으로 자리 잡았습니다. 과거에는 이론을 세우고 실험으로 검증하는 두 축이 과학을 이끌었지만, 이제는 계산이 그 사이를 잇는 중요한 매개 역할을 수행합니다. 예를 들어 비행기 설계나 원자로 건설처럼 실제 실험이 어렵거나 비용이 많이 드는 분야에서 컴퓨터 시뮬레이션은 필수적입니다. 이는 단순한 비용 절감을 넘어, 복잡한 생명 현상의 기전을 파악하거나 수많은 가설 중 최적의 모델을 찾아내는 등 이론과 실험의 간극을 메우는 혁신적인 도구가 되고 있습니다. 블록체인 기술은 수학적 기법이 어떻게 사회적 신뢰를 구축할 수 있는지를 보여주는 대표적인 사례입니다. 해시 함수와 공개키 암호화 같은 수학적 장치들은 거래의 투명성과 보안을 동시에 보장합니다. 복잡한 수학 문제를 풀어야만 블록을 생성할 수 있게 설계된 구조는 중앙 집중적인 관리자 없이도 다수의 참여자가 데이터의 무결성을 신뢰할 수 있게 만듭니다. 결국 블록체인의 핵심은 기술적 연결을 넘어, 수학적 창의성을 바탕으로 비잔틴 문제와 같은 논리적 난제를 해결하고 새로운 형태의 가치 교환 체계를 만들어낸 데 있습니다. 인공지능의 발전 과정에서도 수학적 모델의 변화는 결정적인 역할을 했습니다. 과거의 전문가 시스템이 인간이 정해준 규칙에 따라 판단하는 지식 기반 시스템이었다면, 현대의 인공 신경망은 데이터를 통해 스스로 학습하는 데이터 기반 시스템입니다. 뇌의 신경세포 구조를 모방한 가상의 신경망은 입력값에 가중치를 부여하고 이를 조정하며 최적의 답을 찾아갑니다. 비록 딥러닝이 놀라운 성과를 내고 있지만, 그 내부에서 정확히 어떤 수학적 원리로 문제가 풀리는지에 대해서는 여전히 많은 부분이 미지의 영역으로 남아 있어 수학자들의 연구가 절실합니다. 미래의 알고리즘은 튜링 머신의 한계를 넘어 양자 알고리즘이나 영지식 증명과 같은 새로운 영역으로 확장될 것입니다. 현재 우리가 사용하는 딥러닝이나 병렬 알고리즘조차도 수학적으로는 효율성이나 데이터의 필요량에 대한 명확한 가이드라인이 부족한 상태입니다. P-NP 문제와 같은 근본적인 복잡성 이론부터 인공 신경망의 수학적 토대 구축까지, 앞으로 해결해야 할 과제는 산적해 있습니다. 결국 새로운 세계를 위한 새로운 알고리즘을 만드는 힘은 정해진 공식을 넘어서는 수학적 상상력에서 나오며, 이는 우리 삶을 다시 한번 혁명적으로 바꿀 것입니다.

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[인터뷰] 강규석_우리나라 산림, 이제 벌채를 해야 한다? | 2022 카오스강연 '생명행성(Life planet)'

산림과학은 단순히 나무를 심고 가꾸는 일을 넘어, 지구 생태계의 근간을 이루는 숲의 복합적인 메커니즘을 연구하는 학문입니다. 숲은 대기 중의 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하며 기후 위기 시대에 가장 강력한 탄소 흡수원으로서의 역할을 수행합니다. 새 학기를 맞이하여 산림의 가치를 새롭게 조명하는 것은 우리 미래 세대에게 지속 가능한 환경을 물려주기 위한 필수적인 과정이라 할 수 있으며, 이는 인간과 자연의 공존을 모색하는 중요한 첫걸음이 됩니다. 숲은 수많은 생명체가 공존하는 생물 다양성의 보고입니다. 미생물부터 거대한 수목에 이르기까지 각 구성 요소는 유기적으로 연결되어 건강한 생태계를 유지합니다. 이러한 생태계 서비스는 인간에게 깨끗한 물과 공기를 제공할 뿐만 아니라, 산사태 방지와 같은 자연재해 예방 기능도 수행합니다. 산림과학은 이러한 자연의 혜택을 과학적으로 분석하고 보전하는 방법을 모색하며 인류의 삶의 질을 높이는 데 기여하고 있으며, 생태계의 회복력을 높이는 연구에 집중하고 있습니다. 현대 산림과학의 핵심 과제 중 하나는 자원의 이용과 보전 사이의 균형을 맞추는 지속 가능한 산림 경영입니다. 목재는 재생 가능한 친환경 자원으로서 건축과 에너지 등 다양한 산업 분야에서 활용 가치가 매우 높습니다. 무분별한 벌채가 아닌, 계획적인 조림과 육림을 통해 숲의 경제적 가치를 극대화하면서도 생태적 건강성을 해치지 않는 정밀한 관리 기술이 요구되는 시점입니다. 이를 통해 우리는 경제적 이익과 환경적 가치를 동시에 실현하는 선순환 구조를 구축할 수 있습니다. 기후 변화로 인한 지구 온난화는 전 지구적인 위협이 되고 있으며, 이에 대응하기 위한 산림의 역할은 더욱 막중해졌습니다. 산림은 탄소 중립 실현을 위한 핵심적인 열쇠로 평가받으며, 국제 사회에서도 산림 복원과 확대를 위한 노력이 활발히 진행되고 있습니다. 특히 우리나라의 성공적인 치산녹화 경험은 세계적으로도 인정받는 사례로, 이를 바탕으로 한 첨단 산림 기술의 발전은 기후 위기 극복의 희망이 되고 있습니다. 숲을 가꾸는 일은 곧 지구의 온도를 낮추는 가장 실천적인 방법 중 하나입니다. 미래의 산림과학은 정보통신기술(ICT)과 결합하여 스마트 정밀 임업으로 진화하고 있습니다. 드론과 위성 데이터를 활용한 산림 모니터링은 산불이나 병해충으로부터 숲을 더욱 효율적으로 보호할 수 있게 해줍니다. 산림과학부에서 이루어지는 교육과 연구는 이러한 기술적 진보를 이끌어갈 인재를 양성하는 밑거름이 됩니다. 숲과 인간이 공존하는 풍요로운 미래를 설계하는 일은 우리 모두가 관심을 가져야 할 숭고한 여정이며, 과학적 통찰력을 바탕으로 숲의 잠재력을 깨우는 과정입니다.

강규석

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생명과학

[해썰이 있는 과학뉴스]제조 패러다임을 바꾼다! 3D프린터의 세계

3D 프린팅은 재료를 층층이 쌓아 올려 물체를 만드는 '적층 제조' 방식입니다. 이는 재료를 깎아내어 형태를 만드는 전통적인 '절삭 가공'과는 정반대의 개념입니다. 마치 미켈란젤로가 조각상을 만들 듯 불필요한 부분을 제거하는 것이 아니라, 플라스틱이나 금속, 모래 같은 원료를 밑바닥부터 차곡차곡 덧붙여 나가는 과정입니다. 이러한 방식은 재료의 낭비를 줄이고 복잡한 내부 구조를 구현하는 데 유리하며, 현대 제조 기술의 패러다임을 바꾸는 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다. 이 기술이 작동하기 위해서는 디지털 데이터가 필수적입니다. 3D 모델링을 통해 입체 형상을 설계하고, 이를 기계가 이해할 수 있는 언어인 'CAM(캠)'으로 변환하는 과정을 거칩니다. 흥미로운 점은 '3D 프린터'라는 용어가 대중화된 지 불과 10년 남짓 되었다는 사실입니다. 2013년 버락 오바마 전 미국 대통령이 국정 연설에서 이 명칭을 언급하며 전 세계적인 주목을 받기 시작했고, 이후 제조 기술은 비약적인 발전을 거듭해 왔습니다. 최근 3D 프린터로 집을 지었다는 소식이 화제가 되고 있는데, 여기에는 주로 'FDM 방식'이라 불리는 압출 방식이 사용됩니다. 치약을 짜내듯 콘크리트 재료를 일정한 압력으로 밀어내어 굳히는 이 방식은 다른 기술에 비해 비용이 저렴하고 대형 구조물을 만들기에 적합합니다. 실제로 3D 프린팅 건축은 숙련된 노동력 없이도 빠른 속도로 집을 지을 수 있어 인건비와 공사 기간을 획기적으로 단축합니다. 이는 인구 감소 문제를 해결할 대안이자 우주 거주지 마련을 위한 핵심 기술로 연구되고 있습니다. 하지만 3D 프린터가 모든 것을 완벽하게 만들어낼 수 있는 것은 아닙니다. 영화 속 장면처럼 무엇이든 뚝딱 만들어내기에는 여전히 시간과 비용이라는 현실적인 장벽이 존재합니다. 손바닥만 한 물체를 출력하는 데도 수 시간이 걸리며, 고가의 장비와 재료비가 부담이 되기도 합니다. 특히 외형과 골격은 정교하게 만들 수 있지만, 복잡한 전자 회로나 스프링처럼 정밀한 작동이 필요한 내부 부품을 한 번에 구현하는 데는 한계가 있습니다. 따라서 현재는 출력한 구조물에 별도의 부품을 조립하는 방식이 주로 활용됩니다. 그럼에도 불구하고 3D 프린팅의 활용 범위는 자동차 부품부터 항공우주, 의료 분야까지 광범위하게 넓어지고 있습니다. 금속 3D 프린팅 기술의 발전으로 소재의 강도가 개선되면서, 과거에는 제작이 불가능했던 복잡한 산업용 부품들도 이제는 효율적으로 생산이 가능해졌습니다. 의료 현장에서는 환자 맞춤형 골절 보조 기구나 치과용 임플란트 제작에 활용되어 치료 효과를 높이고 있습니다. 정부 차원에서도 스마트 시티 구축과 연구 센터 지원을 이어가고 있는 만큼, 우리 생활 곳곳에서 이 기술의 결실을 만나게 될 것입니다.

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융합

[포럼] Quantum Technology: Next Game Changer? (차세대 신기술과 혁신성장동력으로서 양자정보기술)

양자 기술은 현대 과학의 가장 심오한 영역인 양자 역학을 기반으로 하며, 우리 시대를 바꿀 차세대 게임 체인저로 주목받고 있습니다. 원자와 전자 같은 미시 세계의 원리를 이용하는 이 기술은 단순히 계산 속도를 높이는 것을 넘어, 기존의 디지털 방식으로는 해결할 수 없었던 복잡한 문제들을 풀 수 있는 열쇠를 제공합니다. 인류가 달에 첫발을 내디뎠던 아폴로 11호의 순간처럼, 양자 기술은 우리가 한 번도 가보지 못한 새로운 세상을 열어줄 역사적인 전환점이 될 것입니다. 양자 역학의 핵심은 중첩과 얽힘이라는 독특한 현상에 있습니다. 중첩은 하나의 입자가 동시에 여러 상태로 존재할 수 있음을 의미하며, 얽힘은 멀리 떨어진 입자들이 서로 긴밀하게 연결되어 정보를 공유하는 현상을 말합니다. 이러한 특성을 활용한 큐비트는 기존 컴퓨터의 비트가 가진 0과 1의 한계를 뛰어넘어 기하급수적인 연산 능력을 발휘하게 합니다. 비록 직관적으로 이해하기 어려운 신비로운 영역이지만, 이는 자연의 본질을 가장 정확하게 설명하는 원리이자 미래 기술의 근간이 됩니다. 현재 우리는 '잡음이 있는 중간 규모 양자 장치', 즉 NISQ 시대를 지나고 있습니다. 수십 개에서 수백 개의 큐비트를 가진 장치들이 등장하며 기존 슈퍼컴퓨터의 성능을 위협하고 있지만, 여전히 외부 환경과의 상호작용으로 발생하는 오류를 극복해야 하는 과제가 남아 있습니다. 양자 시스템은 매우 민감하여 아주 작은 간섭에도 정보가 손실될 수 있기 때문에, 이를 보호하기 위한 양자 오류 수정 기술과 더 정밀한 하드웨어 개발이 필수적입니다. 이는 21세기 과학 기술이 직면한 가장 거대한 도전 중 하나로 평가받습니다. 양자 컴퓨팅의 잠재력은 다양한 산업 분야에서 혁신을 예고하고 있습니다. 특히 자연의 복잡한 분자 구조를 모방하는 능력을 통해 신약 개발, 배터리 설계, 촉매 개선 등 화학 및 재료 과학 분야에서 획기적인 발전을 가져올 것입니다. 또한 금융 포트폴리오 최적화, 물류 네트워크 관리, 머신러닝의 고도화 등 방대한 데이터를 처리해야 하는 영역에서도 양자 기술은 강력한 도구가 될 것입니다. 이러한 변화는 하루아침에 이루어지기보다 점진적으로 우리 삶의 방식을 근본적으로 바꾸어 놓을 것입니다. 전 세계적으로 양자 기술 생태계는 과학의 영역을 넘어 공학적 실현 단계로 빠르게 진입하고 있습니다. IBM과 같은 거대 기업부터 수백 개의 혁신적인 스타트업들이 하드웨어와 소프트웨어 솔루션을 앞다투어 내놓고 있으며, 클라우드를 통해 누구나 양자 컴퓨터에 접근할 수 있는 환경이 조성되었습니다. 과거 트랜지스터가 보청기와 라디오를 통해 대중화되었듯, 양자 기술 또한 우리가 예상치 못한 '킬러 애플리케이션'을 통해 일상에 스며들 것입니다. 이제는 기술의 원리를 넘어 그 유용성과 접근성에 집중해야 할 때입니다. 양자 기술은 연구실 안의 수식에만 머물지 않고 예술과 대중 문화로 그 영역을 넓히고 있습니다. 개별 원자를 움직여 만든 세계에서 가장 작은 영화나 양자 역학의 원리를 시각화한 예술 작품들은 대중이 미시 세계의 경이로움을 경험하게 합니다. 또한 빛의 입자인 광자를 이용한 양자 컴퓨터 연구나 실리콘 포토닉스 기술의 발전은 양자 정보 처리를 더욱 현실적인 단계로 끌어올리고 있습니다. 이러한 다각적인 접근은 양자 기술이 단순한 도구를 넘어 인류의 상상력을 자극하는 새로운 문화적 코드가 될 수 있음을 보여줍니다. 미래의 양자 시대는 이미 우리 앞에 와 있으며, 한국 또한 우수한 인재와 연구 자금을 바탕으로 이 거대한 흐름에 동참하고 있습니다. 초기에는 불확실성으로 가득했던 양자 정보 과학 분야가 이제는 국가의 미래 성장을 이끌 핵심 동력으로 자리 잡았습니다. 젊은 과학자들의 도전 정신과 산학연의 긴밀한 협력은 한국이 양자 기술의 주도권을 확보하는 데 결정적인 역할을 할 것입니다. 양자 기술이 가져올 혁신은 디지털 혁명 그 이상의 가치를 창출하며, 인류의 지속 가능한 발전을 위한 새로운 비전을 제시할 것입니다.

김정상, 손영익, 손훈, 이준구, 조엘, Andreas J. Heinrich(안드레아스 하인리히), Jerry M. Chow(제리 초우), John Preskill(존 프레스킬)

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[과린이를 부탁해] 어린이 과학동아 3월호, 진짜 같은 가상 인간 이야기!

최근 TV 광고나 SNS에서 활발하게 활동하는 가상 인간들은 실제 사람과 구분하기 어려울 정도로 정교한 외모와 움직임을 자랑합니다. 과거 초기 단계의 가상 인간들이 기술적 한계로 인해 다소 어색한 모습을 보였던 것과 대조적으로, 오늘날의 가상 인간은 고유한 이름과 나이, 성격 등 구체적인 설정을 가지고 대중과 소통하며 우리 삶의 깊숙한 곳까지 들어와 새로운 문화 현상을 만들어내고 있습니다. 이러한 변화는 단순한 기술 발전을 넘어 우리가 가상 존재를 받아들이는 방식에 큰 변화를 가져왔습니다. 기업들이 가상 인간을 광고 모델로 선호하는 이유는 무엇보다 뛰어난 효율성 때문입니다. 가상 인간은 시공간의 제약 없이 전 세계 어디든 동시에 존재할 수 있으며, 나이를 먹지 않아 브랜드 이미지를 오랫동안 일관되게 유지할 수 있습니다. 또한 실제 연예인과 달리 건강 문제나 사생활 논란 등 개인적인 문제를 일으킬 가능성이 거의 없다는 점도 큰 장점입니다. 이러한 특징 덕분에 가상 인간은 단순한 화제성을 넘어 비즈니스 측면에서 매우 매력적이고 안정적인 대안으로 확실히 자리 잡았습니다. 가상 인간이 실제 사람처럼 정교해질 수 있었던 핵심 기술은 바로 딥페이크입니다. 이는 인공지능의 딥러닝 기법을 활용해 방대한 데이터를 학습하고 새로운 영상을 만들어내는 기술을 말합니다. 인공지능이 실제 사람의 얼굴과 음성 데이터를 스스로 분류하고 학습하는 과정을 반복할수록 결과물은 더욱 정밀해집니다. 학습 데이터가 쌓일수록 인공지능은 세상에 존재하지 않는 새로운 얼굴을 자연스럽게 생성하며, 인간의 눈으로도 진위 여부를 가리기 힘든 수준의 완성도 높은 가상 인간을 탄생시킵니다. 가상 인간의 자연스러운 움직임을 구현하기 위해서는 모션 캡처 기술이 필수적으로 사용됩니다. 주로 광학식 모션 캡처 방식이 활용되는데, 이는 배우의 몸에 여러 개의 마커를 부착하고 사방의 카메라가 그 위치 정보를 실시간으로 계산해 기록하는 방식입니다. 카메라의 해상도가 높고 초당 인식하는 프레임 수가 많을수록 가상 인간의 움직임은 더욱 부드럽고 사실적으로 표현됩니다. 이미 영화나 게임 산업에서 널리 쓰이던 이 기술은 이제 가상 인간에게 생동감 넘치는 생명력을 불어넣는 핵심적인 역할을 수행합니다. 가상 인간은 단순히 보여지는 존재를 넘어 인간과 직접 소통하는 단계에 이르렀습니다. 음성을 텍스트로 바꾸는 STT 기술과 이를 다시 음성으로 변환하는 TTS 기술, 그리고 적절한 대답을 생성하는 언어 모델이 결합된 결과입니다. 하지만 기술의 발전과 함께 가상 인간에 대한 폭언이나 사칭, 가짜 뉴스 생성과 같은 부작용도 우려되고 있습니다. 따라서 미래 세대는 이러한 기술이 올바른 방향으로 쓰이고 있는지 스스로 판단할 수 있는 비판적 사고와 성숙한 윤리 의식을 갖추는 것이 무엇보다 중요합니다.

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[명강리뷰] 인공근육 : 애벌레에서 아이언맨 수트까지 by박문정 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 6강

인공근육 연구는 자연의 생명체에서 영감을 얻어 시작되었습니다. 특히 애벌레는 관절 없이 유연한 소재만으로 효율적인 움직임을 보여주는 소프트 로봇의 훌륭한 모델입니다. 누에 애벌레를 자세히 관찰해 보면 가슴다리 세 쌍은 방향을 잡고 전진하는 역할을 하고, 배다리 네 쌍은 표면에 단단히 붙는 역할을 수행합니다. 이러한 구조는 에너지를 절반만 쓰면서도 강력한 추진력을 낼 수 있게 합니다. 과거의 소프트 로봇이 애벌레의 단순한 움직임을 모사했다면, 미래의 로봇은 이러한 효율성까지 닮아가는 방향으로 진화하고 있습니다. 소프트 로봇이 관절 없이도 자유롭게 움직일 수 있는 비결은 소재 내부의 정교한 설계에 있습니다. 고무처럼 잘 늘어나는 탄성 고분자 소재 내부에 특정한 패턴을 만들고 공기를 불어넣으면, 패턴이 있는 부분이 풍선처럼 팽창하며 굽힘 모션을 만들어냅니다. 최근에는 3D 프린팅 기술의 발전으로 더욱 세밀한 움직임 구현이 가능해졌습니다. 이를 통해 장애물을 만났을 때 몸을 납작하게 낮추거나 등을 구부려 넘어가기도 합니다. 공기는 가볍고 강력한 힘을 낼 수 있어 초기 소프트 로봇 연구에서 매우 효과적인 에너지원으로 활용됩니다. 문어와 같은 수중 생물을 모사한 로봇은 유연함과 강인함을 동시에 갖추어야 합니다. 여기서 핵심적인 원리가 바로 '재밍 트랜지션'입니다. 실리콘 내부에 작은 알갱이들을 채우고 공기를 빨아들이면, 입자들이 서로 강하게 맞물리며 순식간에 딱딱하게 변합니다. 마치 마트에서 산 설탕 봉지가 시간이 지나면 단단해지는 것과 같은 원리입니다. 이러한 가변 강성 기술을 이용하면 평소에는 부드럽게 움직이다가도, 물체를 잡거나 수술 부위를 지지해야 할 때는 금속처럼 단단해지는 스마트한 소프트 로봇을 만들 수 있습니다. 소프트 로봇 공학은 반드시 복잡하고 비싼 소재만을 고집하지 않습니다. 스탠퍼드 연구진이 개발한 탐사 로봇은 아이들 장난감 풍선과 유사한 소재를 사용하여 놀라운 성과를 보여주었습니다. 공기압을 이용해 말려 있던 풍선이 밖으로 나오며 전진하는 이 로봇은 좁은 틈새를 통과하고 무거운 장애물을 들어 올리며 가스 밸브를 잠그는 미션을 수행해냈습니다. 이는 창의적인 디자인과 아이디어만 있다면 누구나 소프트 로봇 분야에 도전할 수 있음을 시사합니다. 전문가뿐만 아니라 어린 학생들도 미래 로봇 기술의 주인공이 될 수 있는 것입니다. 미래 인공근육 기술의 종착역은 전기에 반응하는 소재에 있습니다. 우리 몸은 뇌에서 보내는 미세한 전기 신호가 뉴런을 통해 전달되어 근육을 움직이는 시스템을 갖추고 있습니다. 따라서 공기압 방식보다 더 직접적이고 효율적인 것은 생체 전류 수준의 낮은 전압으로 구동되는 소재입니다. 별도의 모터나 관절 없이 근육 자체가 구동기가 되는 시스템은 로봇을 더욱 가볍고 인간답게 만들어줄 것입니다. 이러한 전기 감응형 인공근육은 산업용 로봇을 넘어 정교한 수술 로봇과 기능성 인공 피부까지 그 활용 범위가 무궁무진합니다.

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[질문Q] '자유의지'는 자유의지가 있다는 믿음이 중요하다?! | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 4강 | 인공지능의 실체와 미래

인공지능이 인간과 같은 감정을 가질 수 있는가에 대한 논의는 현대 과학의 흥미로운 화두입니다. 현재의 딥러닝과 빅데이터 기술을 활용하면 겉으로 보기에 감정을 느끼는 듯한 인공지능을 구현하는 것은 어느 정도 가능해졌습니다. 하지만 인간의 감정이 정확히 무엇이며 어떤 기제로 발현되는지조차 명확히 정의되지 않은 상태에서, 기계가 진정한 감정을 소유했는지 판단하기는 매우 어렵습니다. 이는 마치 타인의 감정에 공감하지 못하면서도 사회적 연기를 통해 감정이 있는 것처럼 행동하는 사이코패스의 사례와 유사한 철학적 난제를 던져줍니다. 결국 기계와 인간의 감정 소통 모델을 만드는 과정은 기술적 도전을 넘어 인간 존재에 대한 깊은 성찰을 요구합니다. 인간이 자신과 닮은 로봇을 만들려는 시도는 아주 오래된 문화인류학적 배경을 가지고 있습니다. 원시 시대의 애니미즘이나 토테미즘처럼 사물에도 영혼이 깃들어 있다고 믿으며 공감하려 했던 본능이 현대의 로봇 공학으로 이어진 셈입니다. 현대인들은 기술을 통해 외로움을 달래고 자신을 위로해 줄 정신적 동반자를 찾고자 하는 막연한 갈망을 품고 있습니다. 또한 뇌과학적으로 볼 때 인간은 예측하지 못한 새로운 대상을 접하거나 미지의 영역을 탐구할 때 도파민이 활성화되며 강한 쾌락을 느낍니다. 이러한 호기심과 지적 유희는 우리가 끊임없이 인간을 뛰어넘거나 혹은 인간과 똑 닮은 존재를 창조하게 만드는 강력한 동기부여가 됩니다. 인공지능 기술이 급격히 발전함에 따라 이를 어떻게 수용하고 활용할 것인가에 대한 고민도 깊어지고 있습니다. 모든 사람이 인공지능의 원리를 완벽히 이해하고 연구자가 될 필요는 없지만, 일반 사용자로서 기술이 제공하는 편리함과 새로운 경험을 누리려는 노력은 필요합니다. 스마트폰이나 사물인터넷, 의료용 인공지능 등을 접할 때 이를 의무적인 과제로 여기기보다는 우리 삶의 효율성을 높이고 행복을 증진하기 위한 도구로 접근하는 태도가 중요합니다. 지식과 정보가 넘쳐나는 현대 사회에서 기술을 통해 더 나은 삶을 설계하고, 현재의 행복을 놓치지 않으면서 주변 사람들과 소중한 관계를 유지하는 것이야말로 미래를 준비하는 가장 현명한 방법일 것입니다. 뇌과학 분야에서는 약물이나 디지털 장치를 통해 뇌 기능을 향상시키는 '뉴로 인핸스먼트' 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 집중력을 극대화하는 약물이나 뇌 용량을 확장하는 기술은 매력적으로 보일 수 있지만, 그 이면에는 심각한 윤리적 문제와 부작용이 도사리고 있습니다. 실제로 치료 목적의 약물이 학습 능력 향상을 위해 남용되는 사례가 늘고 있으며, 이는 사회적 불평등과 윤리적 논쟁을 야기합니다. 뇌의 용량에는 한계가 있기에 인위적인 자극은 장기적으로 우울증이나 인지 능력 저하와 같은 대가를 치르게 할 수 있습니다. 세상에 공짜는 없다는 말처럼, 진정한 지식은 긴 시간과 노력을 투자해 스스로 체득할 때 비로소 가치를 지니게 됩니다. 인공지능에 윤리적 기준을 부여하려는 시도는 설계 기반과 학습 기반의 두 가지 방향으로 연구되고 있습니다. 인간의 논리를 직접 주입하거나 방대한 데이터를 통해 윤리적 틀을 스스로 학습하게 만드는 방식입니다. 하지만 자유의지라는 측면에서 볼 때, 기계가 인간처럼 창의적이고 희생적인 선택을 내릴 수 있을지는 여전히 의문입니다. 뇌과학 실험에 따르면 자유의지에 대한 믿음 자체가 뇌 신호에 영향을 미칠 만큼 주관적이고 복잡한 영역이기 때문입니다. 결국 로봇이 아무리 정교하게 인간을 모방하더라도, 상대의 눈빛과 몸짓만으로 마음을 읽고 깊이 공감하는 능력은 오직 인간만이 가진 고유한 영역으로 남을 가능성이 큽니다.

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[명강리뷰] 인공지능의 실체와 미래 by조성배 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 4강

과거 영화 속 인공지능은 주로 인간의 감정을 가진 로봇의 형태로 묘사되었습니다. 하지만 최근에는 아이언맨의 자비스나 영화 'Her'의 사만다처럼 형체 없이 대화만으로 교감하는 소프트웨어 중심의 인공지능이 주를 이룹니다. 이러한 변화는 인공지능이 우리 삶에 더 깊숙이 스며들고 있음을 시사합니다. 대중은 이를 흥미로운 허구로 치부하기도 하지만, 세계적인 기술 리더들은 인공지능의 발전 속도와 그 영향력에 대해 진지한 우려와 기대를 동시에 표명하며 뜨거운 논쟁을 이어가고 있습니다. 인공지능은 흔히 '장님 코끼리 만지기'에 비유될 만큼 정의하기 까다로운 분야입니다. 인간처럼 자아를 가진 '강한 인공지능'은 아직 먼 미래의 이야기지만, 특정 문제를 해결하는 '약한 인공지능'은 이미 놀라운 성과를 내고 있습니다. 특히 딥러닝 기술은 방대한 데이터를 바탕으로 스스로 학습하며 이미지 인식과 자동 번역 분야에서 인간의 능력을 위협할 수준에 도달했습니다. 의료 영상 판독이나 제조 현장의 불량 탐지 등 정밀함이 요구되는 영역에서 인공지능은 이미 실질적인 효용성을 입증하며 산업의 지형을 바꾸고 있습니다. 4차 산업혁명의 핵심은 센서 기술의 발전과 인공지능의 결합에 있습니다. 저렴하고 정밀해진 센서를 통해 수집된 막대한 양의 빅데이터는 인공지능이라는 컨트롤 타워를 거쳐 유의미한 정보로 재탄생합니다. 기계학습과 지각 및 추론 기술이 어우러진 인공지능 소프트웨어는 제조업의 효율성을 극대화하고 서비스 분야의 편의성을 혁신적으로 높이는 동력이 됩니다. 이는 단순한 기술적 진보를 넘어 사회 전반의 구조를 재편하는 거대한 흐름이며, 인공지능은 그 중심에서 혁신을 이끄는 가장 강력한 도구로 자리매김하고 있습니다. 인공지능 기술이 고도화될수록 기술적 완성도만큼이나 사회적 합의와 윤리적 기준이 중요해집니다. 자율주행 자동차를 예로 들면, 사고 발생 시 책임 소재를 누구에게 물을 것인지에 대한 법적 근거가 아직 미비한 실정입니다. 더욱이 위급 상황에서 다수를 위해 소수를 희생해야 하는지와 같은 윤리적 딜레마는 정답을 내리기 어려운 난제입니다. 보안 위협이나 범죄 악용 가능성 역시 간과할 수 없는 요소입니다. 따라서 인공지능의 발전은 기술적 성취뿐만 아니라 법과 제도, 그리고 인간의 가치관이 함께 발맞추어 나갈 때 비로소 완성될 수 있습니다. 미래학자들은 인공지능이 인간의 지능을 모든 영역에서 뛰어넘는 '특이점'이 머지않아 도래할 것이라고 예측합니다. 초지능의 등장은 에너지 문제 해결이나 불치병 치료와 같은 인류의 숙원을 풀 열쇠가 될 수도 있지만, 통제권 상실이라는 실존적 위협을 동반하기도 합니다. 그럼에도 불구하고 인공지능은 인간의 삶의 질을 높이는 방향으로 계속해서 진화할 것입니다. 머지않은 미래에 인공지능은 단순한 도구를 넘어 인간과 감정적으로 교류하는 동반자가 되어, 우리가 더 안전하고 편리한 세상을 누릴 수 있도록 돕는 든든한 조력자가 될 것입니다.

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[강연] 얼음과학 : 스케이팅에서 투명전극까지 by박문정ㅣ2021 '대한민국 과학기술대전' 네번째 | 4강

포스텍 화학과 박문정 교수는 에너지 나노 재료 연구의 일환으로 '얼음 화학'이라는 새로운 학문 분야를 개척하고 있습니다. 이공계 여학생 비율이 10%도 되지 않던 시절부터 연구의 길을 걸어온 그는, 현재 포스텍에서 다양한 나노 재료를 연구하며 과학의 대중화에도 힘쓰고 있습니다. 특히 얼음이라는 친숙한 소재 속에 숨겨진 독특한 화학적 성질을 탐구하여 에너지와 환경 문제를 해결할 수 있는 혁신적인 방안을 제시하고자 노력하고 있습니다. 겨울철 빙판길이 왜 미끄러운지에 대한 질문은 1800년대부터 시작된 오래된 과학적 난제였습니다. 과거에는 스케이트 날의 강한 압력으로 인해 얼음이 녹는다는 '압력 융해' 가설이나, 마찰에 의해 발생하는 열이 얼음을 녹인다는 '마찰열' 가설이 지배적이었습니다. 하지만 이러한 가설들은 아주 낮은 온도에서 얼음이 미끄러운 이유를 완벽하게 설명하지 못했습니다. 최근 연구에 따르면 이러한 현상들은 미끄러움의 일부 원인일 뿐, 근본적인 이유는 따로 있음이 밝혀졌습니다. 1850년 마이클 패러데이는 얼음 표면에 항상 얇은 물층이 존재한다는 직관적인 가설을 세웠으나, 당시 기술로는 이를 증명할 수 없어 오랜 시간 무시되었습니다. 그러나 최근 5년 사이의 정밀한 측정을 통해 얼음 표면에는 '준액체층(Quasi-Liquid Layer)'이라 불리는 나노미터 두께의 독특한 물층이 존재한다는 사실이 입증되었습니다. 이 층은 일반적인 액체 물과는 다른 화학적 특성을 지니며, 분자의 확산 속도가 매우 빨라 독특한 화학 반응의 장이 됩니다. 얼음 표면의 준액체층에서는 상온의 물에서보다 훨씬 빠른 속도로 화학 반응이 일어납니다. 예를 들어 강물이 얼어붙으면 그 표면에서 유해 물질인 질산이 생성되는 반응이 평소보다 수만 배 빠르게 진행되어 생태계에 영향을 주기도 합니다. 또한 물을 얼릴 때 미네랄 성분이 얼음 결정 밖으로 밀려나 특정 부분에 농축되는 현상도 발생합니다. 이러한 특성은 우리가 일상에서 마시는 얼음물의 성분이 시간에 따라 달라질 수 있음을 시사하며, 환경 오염 분석에도 중요한 지표가 됩니다. 연구팀은 얼음 표면의 얇은 액체 층을 '나노 반응기'로 활용하여 전기가 통하는 플라스틱인 전도성 고분자를 합성하는 데 성공했습니다. 얼음 위에 원료를 뿌리고 단 몇 분만 기다리면 친환경적이고 경제적인 방식으로 고성능 전극 재료를 만들 수 있습니다. 이 방식은 기존의 복잡하고 독성이 강한 공정을 대체할 수 있으며, 투명하고 유연한 전극을 대면적으로 제작할 수 있다는 장점이 있습니다. 이는 차세대 배터리나 태양 전지 등 에너지 소자 분야에 혁신적인 변화를 가져올 기술입니다. 얼음 화학 기술은 환경 오염 문제 해결에도 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 미세플라스틱이 섞인 물을 얼리면 플라스틱 입자들이 얼음 표면으로 농축되는데, 이때 전도성 고분자를 합성하여 이를 효과적으로 닦아낼 수 있습니다. 또한 이 과정에서 생성된 다공성 고분자 구조는 정전기적 인력을 통해 코로나바이러스와 같은 유해 입자를 높은 효율로 포집하는 필터로 활용될 수 있습니다. 이는 단순한 기초 과학 연구가 실생활의 안전을 지키는 기술로 확장될 수 있음을 보여줍니다. 나아가 얼음 위에서 제작된 특수 고분자 소재는 전기적 신호에 따라 수축과 이완을 반복하는 인공 근육으로 응용되고 있습니다. 이는 재활이 필요한 환자들의 보행을 돕는 보조 장치나, 가상 현실에서 정교한 움직임을 감지하는 웨어러블 센서 제작에 활용될 수 있습니다. 얼음이라는 자연적인 소재에서 시작된 창의적인 아이디어가 첨단 나노 기술과 결합하여 의료, 스포츠, IT 등 다양한 산업 분야에서 인류의 삶의 질을 향상시키는 미래 기술로 거듭나고 있는 것입니다.

박문정

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화학

[질문Q] 뇌를 조작해서 포만감을 느끼게 할 수 있다? | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 3강 | 뇌 커넥톰, 마음을 볼 수 있을까?

현대 과학은 뇌의 특정 부위를 정밀하게 자극하여 신체적 변화를 유도하는 단계에 이르렀습니다. 특히 비만 문제는 현대 사회의 심각한 질병으로 인식되기에 관련 연구가 매우 활발히 진행되고 있습니다. 궁상핵에 위치한 POMC 뉴런을 24시간 동안 자극했을 때, 실험용 쥐의 몸무게가 10%나 감소했다는 연구 결과는 시사하는 바가 큽니다. 이는 향후 기술적 완성도와 윤리적 논의가 뒷받침된다면, 힘든 식이요법 없이도 뇌 자극을 통해 체중을 조절할 수 있는 혁신적인 가능성을 열어줍니다. 뇌가 시각 정보를 처리하는 방식은 개인마다 뚜렷한 차이가 존재할 수 있습니다. 같은 색상을 보더라도 반응하는 뉴런의 신호 체계가 다를 수 있기 때문에, 이를 정확히 해독하기 위해서는 개인별 어휘 사전이 필요할지도 모릅니다. 현재는 공통적인 신호를 바탕으로 눈썹의 유무나 입술의 색상 같은 보편적인 특징을 파악하는 수준에 머물러 있지만, 기술이 정교해짐에 따라 개인의 고유한 뇌 신호 체계를 완벽히 분석하려는 시도는 계속될 것입니다. 이러한 개별 차이를 극복하는 것이 뇌 신호 해독 기술의 핵심 과제 중 하나입니다. 상상이라는 추상적인 정신 활동 역시 뇌의 전기 신호로 포착될 수 있는 영역입니다. 특정 대상을 상상할 때 발생하는 고유한 신호를 수집하여 데이터베이스를 구축한다면, 인간의 내면 세계를 시각화하는 것도 불가능한 일은 아닙니다. 이론적으로는 망막에 영상을 투사하여 시신경을 통해 타인의 꿈속에 특정 이미지를 전달하는 시나리오까지 상상해 볼 수 있습니다. 비록 현재의 기술 수준은 초보적인 단계에 불과하지만, 인간의 모든 감각과 사고가 결국 전기 신호로 변환된다는 점을 고려할 때 뇌 과학의 확장성은 무궁무진하다고 볼 수 있습니다. 뇌 신경망 지도인 커넥톰 연구는 생명체의 행동 원리와 지능의 본질을 규명하는 핵심 열쇠입니다. 초기에는 구조가 단순한 예쁜꼬마선충을 중심으로 연구가 진행되었으나, 최근에는 수만 개의 뉴런을 가진 초파리로 그 영역이 확대되어 방대한 데이터 분석이 이루어지고 있습니다. 전자현미경을 이용해 뇌 조직을 미세하게 절단하고 연결 구조를 파악하는 이 거대한 작업이 완성되면 뇌 과학의 새로운 역사가 열릴 것으로 기대됩니다. 복잡한 신경망의 연결성을 이해하는 것은 인간의 뇌가 작동하는 근본적인 메커니즘에 다가가는 과정입니다. 감정은 진화의 긴 여정 속에서 생명체가 생존하기 위해 선택한 고도의 의사결정 전략입니다. 대뇌 신피질이 발달하지 않은 파충류조차 감정과 유사한 반응을 통해 환경에 적응해 왔다는 사실은 감정의 근원적인 중요성을 잘 보여줍니다. 이러한 감정의 메커니즘은 현대 인공지능 분야에서도 충분히 구현될 가능성이 큽니다. 다만 인공지능이 느끼는 감정이 인간의 주관적인 경험과 동일한 형태일지는 알 수 없습니다. 그럼에도 불구하고 감정의 파라미터를 수치화하고 모델링하려는 노력은 지능의 정의를 새롭게 정립하며 미래 기술의 방향을 제시합니다.

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[강연] 메타버스, 디지털세상, 그리고 뇌 by장동선ㅣ2021 '대한민국 과학기술대전' 세번째 | 3강

뇌과학의 관점에서 메타버스를 이해하기 위해서는 먼저 '사이버네틱스'라는 학문의 뿌리를 살펴볼 필요가 있습니다. 그리스어 '키베르네테스'에서 유래한 이 분야는 인간의 뇌가 몸을 조종하거나 기계를 제어하는 메커니즘을 생물학적으로 탐구합니다. 기초과학 연구의 산실인 막스 플랑크 연구소에서는 인간의 행동과 뇌의 변화, 그리고 이를 인공지능에 적용하는 연구를 지속해 왔습니다. 이러한 연구는 우리가 가상 세계를 어떻게 인지하고 그 안에서 어떻게 상호작용하는지를 밝히는 중요한 토대가 됩니다. 메타버스는 최근에 갑자기 등장한 개념이 아니라, 1950년대부터 이어진 사이버네틱스의 흐름과 맞닿아 있습니다. 1980년대에는 철학을 대체할 학문으로 기대를 모았으나, 지나친 낙관론과 기술적 한계로 인해 한때 '겨울'을 맞이하기도 했습니다. 하지만 과학자들은 보이지 않는 곳에서 로봇공학, AI, 복잡계 연구를 묵묵히 이어왔습니다. 1992년 소설 '스노우 크래시'에서 처음 등장한 메타버스라는 단어는, 이제 단순한 상상을 넘어 현실과 가상이 정교하게 연결되는 새로운 시대로 우리를 안내하고 있습니다. 메타버스를 구성하는 요소는 크게 가상현실, 증강현실, 거울 세계, 라이프로깅의 네 가지로 분류됩니다. 가상현실이 게임과 같은 디지털 공간을 의미한다면, 증강현실은 실제 세상 위에 정보를 덧입히는 기술입니다. 거울 세계는 내비게이션처럼 현실을 디지털로 복제한 공간이며, 라이프로깅은 우리의 일상 데이터를 온라인에 기록하는 행위입니다. 뇌과학적으로 볼 때, 우리 뇌는 이미 외부의 자극을 전기 신호로 처리하여 세상을 인지하므로, 이러한 가상 세계를 받아들이는 데 매우 익숙한 구조를 갖추고 있습니다. 현대 사회에서 인간의 모든 행동과 취향은 디지털 데이터로 변환되어 '휴먼 디지털 피놈'을 형성합니다. 우리가 무엇을 좋아하고 언제 어디로 이동하는지에 대한 데이터의 총합은 인공지능이 인간을 예측하는 핵심 자원이 됩니다. 미래의 기업들은 이러한 데이터를 확보하여 개인의 운명이나 선택을 정교하게 읽어내려는 경쟁을 벌이고 있습니다. 이는 메타버스 공간이 단순한 놀이터를 넘어, 인간이라는 존재를 규정하고 예측하는 거대한 데이터 플랫폼으로 진화하고 있음을 시사합니다. 메타버스의 본질은 스마트폰을 잇는 '차세대 인터넷'이자, 우리의 몸과 공간을 직접 사용하는 '체화된 인터넷'에 있습니다. PC와 스마트폰이 연결의 혁신을 가져왔다면, 이제는 안경이나 헤드셋 같은 웨어러블 기기를 통해 정보를 직접 경험하는 시대가 오고 있습니다. 키보드나 터치스크린 대신 손동작과 뇌 신호를 사용하여 디지털 세상과 소통하게 되는 것입니다. 실리콘밸리의 거대 기업들이 하드웨어 경쟁에 뛰어든 이유도 바로 이 판도가 바뀌는 지점을 선점하기 위해서입니다. 기술의 발전 이면에는 우리가 해결해야 할 사회적 과제들도 산재해 있습니다. 메타버스를 누가 제어하고 통제할 것인가에 대한 거버넌스 문제부터, 기술로부터 소외되는 '디지털 격차' 현상까지 신중한 접근이 필요합니다. 특히 팬데믹 상황에서 디지털 격차는 단순한 편의를 넘어 생존의 문제로 직결되기도 했습니다. 메타버스가 현실로부터의 도피처가 될 것인지, 아니면 우리 삶을 풍요롭게 만드는 도구가 될 것인지는 기술을 대하는 우리의 태도와 사회적 합의에 달려 있습니다. 수만 년의 시간 동안 인류의 뇌는 생물학적으로 거의 진화하지 않았습니다. 기술이 아무리 화려하게 변해도 인간이 행복을 느끼는 조건인 자율성, 성취감, 연결감은 변하지 않는 본질입니다. 메타버스라는 새로운 환경에서도 우리가 진정으로 추구해야 할 가치는 기술 그 자체가 아니라, 인간다운 삶을 실현하는 데 있습니다. 미래를 예측하는 가장 좋은 방법은 그 미래를 스스로 만들어가는 것이라는 말처럼, 우리는 기술을 통해 더 나은 연결과 성장을 꿈꾸는 주체가 되어야 합니다.

장동선

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뇌인지과학
융합

[강연] 초거대 AI와 인간의 뇌 by장병탁ㅣ2021 '대한민국 과학기술대전' 첫번째 | 1강

인공지능은 지난 70년 동안 비약적인 발전을 거듭해 왔습니다. 초기에는 인간의 지식을 규칙 형태로 입력하는 전문가 시스템이 주를 이루었으나, 이는 복잡한 현실 문제를 해결하는 데 한계가 있었습니다. 이후 기계가 스스로 데이터를 통해 학습하는 머신러닝과 딥러닝 기술이 등장하며 새로운 전환점을 맞이했습니다. 이제 인공지능은 단순히 프로그래밍된 명령을 수행하는 단계를 넘어, 방대한 데이터를 바탕으로 스스로 패턴을 찾아내고 지능을 고도화하는 단계에 이르렀습니다. 최근의 초거대 인공지능은 인간의 뇌 구조를 모방한 심층 신경망을 통해 놀라운 성과를 보여주고 있습니다. 알파고가 바둑에서 승리하고, 생성형 모델이 실재하지 않는 정교한 이미지를 만들어내는 것은 모두 이 기술의 결과입니다. 특히 수천억 개의 파라미터를 가진 모델들은 인간과 구별하기 힘들 정도로 자연스러운 문장을 생성하며 언어 지능의 정점을 보여줍니다. 이러한 발전은 인공지능이 인간의 전유물이라 여겨졌던 창의적 영역까지 확장될 수 있음을 시사합니다. 하지만 현재의 인공지능은 인간의 뇌와 비교했을 때 여전히 명확한 한계를 지니고 있습니다. 가장 큰 차이점은 효율성입니다. 인간의 뇌는 단 25와트 정도의 적은 전력으로도 고도의 사고를 수행하지만, 초거대 인공지능을 구동하기 위해서는 막대한 컴퓨팅 파워와 전력이 소모됩니다. 또한 인간은 적은 양의 데이터만으로도 새로운 개념을 빠르게 학습하는 반면, 인공지능은 여전히 학습을 위해 천문학적인 규모의 데이터를 필요로 한다는 점에서 구조적인 차이를 보입니다. 뇌의 본질적인 역할은 생명체의 생존을 위해 주변 환경을 지각하고 행동을 제어하는 것입니다. 단세포 동물부터 인간에 이르기까지 신경계는 먹이를 찾고 위험을 피하기 위한 실시간 반응 체계로 진화해 왔습니다. 인간의 뇌는 우리 몸에 대한 지도를 내부에 복제하여 세상과 상호작용하는 모델을 가지고 있습니다. 이는 단순히 텍스트나 이미지를 처리하는 현재의 인공지능과는 달리, 현실 세계라는 물리적 공간 안에서 직접 경험하며 지능을 형성해 왔음을 의미합니다. 진정한 지능을 구현하기 위해서는 인공지능이 컴퓨터 내부의 닫힌 세계를 벗어나 로봇과 같은 물리적 몸을 가져야 합니다. 이를 '체화된 인지'라고 부르는데, 감각 기관과 운동 기관을 통해 세상과 직접 소통할 때 비로소 깊이 있는 이해가 가능해집니다. 사람이 정제해서 준 데이터만 학습하는 것이 아니라, 기계가 스스로 움직이며 데이터를 수집하고 시행착오를 겪는 과정이 필요합니다. 이러한 지각과 행동, 학습의 순환 구조야말로 뇌가 가진 자연 지능의 핵심 원리입니다. 미래의 인공지능은 무엇을 학습할지 스스로 결정하는 '메타 인지' 능력을 갖춘 보편 학습 기계로 진화해야 합니다. 현재는 사람이 설정한 목적 함수에 따라 학습이 이루어지지만, 차세대 인공지능은 자신의 행동을 스스로 모니터링하고 오류를 교정하며 지식을 축적해 나갈 것입니다. 뇌의 신경세포들이 순환 구조로 연결되어 과거와 미래를 현재와 공존시키듯, 인공지능 역시 예측과 실제 결과를 비교하며 끊임없이 자아를 갱신하는 방향으로 나아가야 인간 수준의 범용 지능에 도달할 수 있습니다. 인공지능의 발전 단계에서 우리는 현재 모델 최적화가 자동화되는 초기 단계에 머물러 있습니다. 앞으로의 과제는 열린 세계에서 자율적으로 적응하며 상식을 갖춘 인공지능을 만드는 것입니다. 뇌의 진화 과정을 거울삼아 감성과 이성이 조화를 이루는 자연 인공지능을 지향한다면, 기계는 단순한 도구를 넘어 인간의 삶을 실질적으로 돕는 동반자가 될 것입니다. 70년의 연구 역사를 토대로 이제는 뇌를 닮은 인지적 인공지능이라는 새로운 지평을 향해 나아갈 때입니다.

장병탁

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뇌인지과학
수학
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[강연쇼] 미래과학편 by 박문정_정연욱ㅣ 2021 '대한민국 과학기술대전' | 2부

현대 과학은 양자역학과 인공지능의 결합을 통해 전례 없는 발전을 거듭하고 있습니다. 수천만 건의 방대한 데이터를 처리하며 우리는 인류 역사상 가장 풍요롭고 안락한 시대를 살아가고 있습니다. 고도로 발달한 기술은 과거에는 상상조차 할 수 없었던 복잡한 문제들을 해결하며, 우리 사회의 구조와 생활 방식을 근본적으로 변화시키고 있습니다. 이러한 변화는 단순한 편의를 넘어 지식의 탐구 방식 자체를 재정의하고 있으며, 새로운 문명의 지평을 열어가고 있습니다. 하지만 기술의 비약적인 발전 뒤에는 보이지 않는 두려움이 자리 잡고 있습니다. 인공지능이 파편화된 모든 과학적 탐구를 대신 수행하게 될 때, 과연 인간은 과학의 본질을 잊어버리게 되지 않을까 하는 우려입니다. 기계가 정답을 도출하는 과정이 블랙박스화되면서, 인간은 그 원리를 이해하기보다는 결과만을 수용하는 수동적인 존재로 전락할 위험에 처해 있습니다. 이는 현대 과학자들에게 깊은 철학적 고민과 함께 기술적 종속에 대한 경계심을 안겨주는 중요한 화두입니다. 과학자들의 내면에는 고전적인 탐구 방식을 고수하려는 마음과 효율적인 최신 기술 사이의 갈등이 존재합니다. 힘든 고뇌의 과정을 거쳐 진리에 도달하던 과거의 방식은 이제 비효율적인 것으로 치부되기도 합니다. 그러나 인간만이 가진 직관과 통찰력은 데이터의 단순한 나열만으로는 결코 도달할 수 없는 심오한 영역을 탐구하게 합니다. 이러한 내적 갈등은 기술 만능주의 시대에 인간의 역할이 무엇인지 다시금 질문하게 만들며, 과학적 사고의 가치를 재확인하는 계기가 됩니다. 자동 인식 시스템과 중앙 제어 시스템이 연동되지 않았던 시절, 인간은 독자적인 메타 논리를 가동하여 세상을 이해하려 노력했습니다. 파편화된 정보들을 하나의 거대한 체계로 엮어내는 능력은 오직 인간의 지성만이 수행할 수 있었던 고유의 영역이었습니다. 인공지능이 제공하는 방대한 데이터 속에서 길을 잃지 않기 위해서는, 과거 우리가 가동했던 그 독특한 논리 구조를 다시금 일깨울 필요가 있습니다. 이는 복잡한 시스템 속에서 본질을 꿰뚫어 보는 힘을 기르는 과정이기도 합니다. 결국 인공지능은 인간이 내리는 최종적인 판단과 방향성에 따라 그 가치가 결정됩니다. 아무리 뛰어난 연산 능력을 갖춘 기계라 할지라도, 무엇을 위해 그 기술을 사용할 것인지 결정하는 주체는 여전히 인간의 몫입니다. 우리는 인공지능에게 단순히 계산을 시키는 것을 넘어, 인류의 보편적 가치와 윤리를 반영한 고차원적인 지시를 내려야 합니다. 이것이 바로 고도화된 기술의 시대에 인간이 지켜내야 할 마지막 보루이자, 과학 기술을 올바른 방향으로 이끄는 책임 있는 자세입니다. 인공지능과 인간의 논리가 조화를 이룰 때, 과학은 비로소 진정한 의미의 도약을 이룰 수 있습니다. 기계의 정밀함과 인간의 창의성이 결합하면, 우리는 우주의 근본 원리에 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것입니다. 데이터 속에 숨겨진 의미를 해석하고 새로운 가설을 세우는 과정에서 인공지능은 강력한 조력자가 되어줍니다. 이러한 협력 모델은 미래 과학의 새로운 표준이 될 것이며, 인류의 지적 지평을 넓히는 열쇠가 될 것입니다. 우리는 기술을 도구로 삼아 더 큰 진리를 향해 나아가야 합니다. 우리는 이제 기술에 압도당하는 것이 아니라, 기술을 통해 인간의 가능성을 확장하는 시대로 나아가야 합니다. 양자역학의 신비와 인공지능의 효율성이 공존하는 이 풍요로운 시대에, 과학에 대한 근원적인 열정을 잃지 않는 것이 무엇보다 중요합니다. 끊임없는 질문과 탐구를 통해 우리는 기계가 대신할 수 없는 인간만의 고유한 가치를 증명해 나갈 것입니다. 미래의 과학은 도구의 눈부신 발전이 아닌, 그 도구를 다루는 인간의 숭고한 정신과 의지에서 비로소 완성될 것입니다.

박문정, 정연욱

카오스재단카오스크로스

물리학
화학
융합

[강연] 매일 쓰는 인터넷, 어떻게 동작하나요? _ by문수복 ㅣ 2021 가을 카오스강연 '과학의 희열' 9강 | 9강

1876년 알렉산더 벨의 첫 전화 통화 이후 인류의 통신 기술은 비약적으로 발전해 왔습니다. 초기에는 전화 교환수가 직접 선을 연결하는 수동 방식이었으나, 기술의 진보와 함께 전전자 교환기가 등장하며 자동화의 길을 걸었습니다. 이러한 변화는 단순히 기계화에 그치지 않고, 더 많은 사람이 동시에 소통할 수 있는 현대적 통신망의 기틀을 마련했습니다. 오늘날 우리가 사용하는 초고속 네트워크의 뿌리는 바로 이 수동 교환의 시대에서부터 시작된 셈이며, 이는 인류가 시공간의 제약을 극복해 온 역사이기도 합니다. 인터넷의 역사는 미국 국방부의 아르파넷(ARPANET) 프로젝트에서 그 기원을 찾을 수 있습니다. 로버트 칸과 빈트 서프가 제창한 TCP/IP 기술은 오늘날 전 세계를 하나로 묶는 표준이 되었으며, 한국 또한 1982년 아시아 최초로 인터넷 연결에 성공하며 IT 강국의 초석을 다졌습니다. 이러한 선제적인 기술 도입과 확장은 우리나라가 세계적인 정보통신 환경을 구축하는 데 결정적인 역할을 했습니다. 과거 연구자들이 척박한 환경에서 일구어낸 성과가 현재 우리가 누리는 디지털 번영의 든든한 토대가 된 것입니다. 인터넷의 동작 원리는 고속도로의 자원 공유 방식과 매우 유사합니다. 과거의 전화망이 특정 회선을 독점하는 방식이었다면, 인터넷은 정보를 '패킷'이라는 단위로 쪼개어 여러 사용자가 도로를 공유하듯 데이터를 주고받습니다. 이를 통해 한정된 통신 자원을 효율적으로 활용할 수 있게 되었으며, 전송 속도가 빨라진다는 것은 도로의 차선을 늘려 한 번에 더 많은 정보를 실어 나를 수 있게 됨을 의미합니다. 이는 물리적 한계를 극복하고 데이터 전송의 효율성을 극대화하여 전 세계적인 정보 유통을 가능하게 한 혁신적인 발상입니다. 컴퓨터 내부의 기술 발전은 부품마다 제각기 다른 속도로 진행됩니다. CPU와 GPU, 그리고 메모리와 네트워크 카드는 서로 다른 성장 곡선을 그리며 발전해 왔기에, 현대의 컴퓨팅 시스템에서는 이들 요소 간의 균형을 맞추는 '네트워크 밸런싱'이 무엇보다 중요합니다. 각 부품의 성능 차이로 인해 발생하는 병목 현상을 해결하고 전체 시스템의 효율을 높이는 것이 네트워크 연구의 핵심 과제 중 하나입니다. 기술의 조화로운 발전이 뒷받침될 때 비로소 전체 시스템은 최적의 성능을 발휘하며 복잡한 연산을 수행할 수 있습니다. 이제 우리는 개별 컴퓨터의 시대를 넘어 거대한 데이터 센터의 시대로 진입했습니다. 수만 대의 서버가 모인 데이터 센터는 가상화 기술을 통해 자원 공유를 극대화하는 클라우드 환경을 구축합니다. 사용자는 자신이 어떤 물리적 서버를 사용하는지 알 필요가 없으며, 시스템은 24시간 내내 높은 활용률을 유지하며 전 세계의 데이터를 처리합니다. 이러한 구조는 자원의 낭비를 획기적으로 줄이고 어디서나 동일한 품질의 디지털 서비스를 이용할 수 있는 기반이 됩니다. 데이터 센터는 현대 문명을 지탱하는 거대한 디지털 공장과 같습니다. 미래의 데이터 센터는 각 부품을 기능별로 분해하여 효율을 높이는 '디스어그리게이티드(Disaggregated)' 구조로 진화하고 있습니다. 하지만 이러한 인프라의 확장은 막대한 전력 소모라는 새로운 과제를 안겨주기도 합니다. 2030년경에는 IT 장비와 데이터 센터가 소비하는 전력이 전체 전력 시장에서 상당한 비중을 차지할 것으로 예상됩니다. 따라서 에너지 효율을 높이는 기술 개발과 함께 지속 가능한 네트워크 인프라를 구축하기 위한 다각적인 연구가 필요한 시점입니다. 이는 기술적 진보와 환경적 책임을 동시에 고려해야 하는 인류 공통의 도전입니다. 기술의 발전 속도에 맞춰 우리 사회의 디지털 소양 교육도 한층 강화되어야 합니다. 컴퓨터를 단순히 사용하는 수준을 넘어, 네트워크의 원리를 이해하고 이를 업무 효율화에 활용하는 능력은 21세기 경쟁력의 핵심입니다. 주요 선진국들이 정보 교육 시간을 대폭 늘리는 이유도 미래 산업의 주도권을 잡기 위함입니다. 우리나라도 미래 세대가 디지털 환경에서 주도적인 역할을 할 수 있도록 체계적인 교육 시스템을 갖추고 기초 소양을 길러주는 데 힘써야 합니다. 디지털 소양은 이제 선택이 아닌 생존과 성장을 위한 필수 역량입니다.

문수복

카오스재단카오스강연

수학

[강연] 어떻게 세계적인 연구를 할까? by 현택환 ㅣ기초과학연구원(IBS) x 카오스재단 기초과학 석학 강연 '새로운 발견을 위한 과학' | 2강

나노기술은 현대 과학의 한계를 극복하는 결정적인 '도우미' 역할을 수행합니다. 21세기의 핵심 기반 기술인 나노기술은 우리 일상에 이미 깊숙이 들어와 있습니다. 삼성전자의 퀀텀닷 TV는 반도체 나노입자인 양자점을 기초로 하며, 우리가 접한 mRNA 백신 역시 지질 나노입자 기술이 없었다면 불가능했을 결과물입니다. 이처럼 나노기술은 보이지 않는 작은 세계에서 시작되어 인류의 건강과 기술적 진보를 이끄는 거대한 변화를 만들어내고 있습니다. 나노입자 연구에서 가장 중요한 과제 중 하나는 입자의 크기를 균일하게 만드는 것입니다. 나노 크기에서는 입자의 크기가 작아짐에 따라 에너지 상태가 변하는 독특한 성질이 나타나기 때문입니다. 예를 들어 반도체 나노입자는 크기에 따라 방출하는 빛의 색깔이 달라지는데, 입자들이 제각각이면 선명한 색을 얻을 수 없습니다. 따라서 나노입자를 똑같은 크기로 정밀하게 합성하는 기술은 고성능 디스플레이나 정밀 의료 기기 구현을 위한 필수적인 토대가 됩니다. 과거에는 균일한 나노입자를 얻기 위해 뜨거운 용매에 반응물을 주입하는 방식을 사용했으나, 이는 대량 생산에 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 개발된 '승온법(Heat-up process)'은 상온에서부터 서서히 온도를 올려 입자를 합성하는 혁신적인 방법입니다. 이 공정은 별도의 분리 과정 없이도 균일한 입자를 대량으로 찍어낼 수 있게 해주었습니다. 이러한 연구 성과는 전 세계 실험실의 표준 레시피가 되었으며, 대한민국 나노 연구가 세계 정상급 수준으로 도약하는 계기가 되었습니다. 세계적인 연구 성과를 내기 위해서는 기존 연구의 흐름을 파악하고 아직 해결되지 않은 핵심 이슈를 찾아내는 통찰력이 필요합니다. 새로운 아이디어는 무(無)에서 창조되는 것이 아니라, 최신 논문들을 깊이 있게 읽으며 타인의 기발한 생각을 자신의 연구에 적용해보는 과정에서 탄생합니다. 또한 떠오르는 영감을 즉시 기록하는 습관은 매우 중요합니다. 찰나의 아이디어를 놓치지 않고 메모하며 고민을 거듭하는 태도가 과학적 발견의 시작점이 되기 때문입니다. 과학자의 길은 항상 탄탄대로일 수 없으며, 때로는 수년간 결과가 나오지 않는 시련의 시기를 겪기도 합니다. 하지만 대나무가 마디를 만들며 튼튼하게 자라듯, 연구에서의 실패와 고통은 과학자를 더욱 단단하게 만드는 자양분이 됩니다. 극심한 슬럼프 속에서도 포기하지 않고 도서관에서 수많은 자료를 뒤적이며 해답을 찾으려 노력했던 시간은 결국 새로운 물질을 발견하는 밑거름이 되었습니다. 시련을 극복하는 끈기야말로 위대한 발견을 향한 필수적인 과정이라 할 수 있습니다. 현대 과학은 한 명의 천재가 이끄는 시대를 지나, 다양한 분야의 전문가들이 협력하는 융합의 시대로 접어들었습니다. 복잡한 난제들을 해결하기 위해서는 생물학자, 화학자, 공학자들이 서로의 지식을 나누고 부대끼며 연구해야 합니다. 따라서 연구자에게는 뛰어난 실력 못지않게 타인을 배려하고 소통하는 인성이 요구됩니다. 함께 일하는 즐거움을 알고 동료와 시너지를 낼 수 있는 태도가 뒷받침될 때, 비로소 세상을 감동시킬 수 있는 진정한 의미의 세계적인 연구가 완성됩니다. 기초과학연구원(IBS)과 같은 연구 기관들은 세계적인 수준의 연구 환경을 제공하며 대한민국 과학의 미래를 밝히고 있습니다. 지난 10년간의 집중적인 투자를 통해 우리나라는 나노입자 분야에서 명실상부한 세계 1위의 경쟁력을 확보하게 되었습니다. 앞으로도 젊은 과학자들이 실패를 두려워하지 않고 새로운 영역에 도전할 수 있는 토양이 지속적으로 마련되어야 합니다. 이러한 노력이 결실을 맺을 때, 우리 곁에서 노벨상 수상자에 버금가는 위대한 과학자들이 계속해서 배출될 것입니다.

현택환

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화학
융합

[해SSUL이 있는 과학뉴스] 11월 뉴스 브리핑

지난 10월 21일, 대한민국 독자 기술로 개발된 첫 한국형 발사체 누리호가 우주를 향해 솟아올랐습니다. 비록 위성 모사체를 목표 궤도에 안착시키는 데는 완벽히 성공하지 못했지만, 발사체의 이륙부터 단 분리, 페어링 분리 등 핵심적인 비행 과정이 성공적으로 이루어졌다는 점에서 큰 의의가 있습니다. 이번 발사는 단순한 성공과 실패의 이분법을 넘어, 우리 기술의 현주소를 확인하고 다음 단계로 나아가기 위한 소중한 데이터를 확보한 실험적 과정이었습니다. 약 90% 이상의 목표치를 달성한 이번 성과는 내년으로 예정된 2차 발사를 위한 든든한 밑거름이 될 것입니다. 누리호의 구조를 숫자로 살펴보면 그 경이로움이 더욱 선명해집니다. 아파트 17층 높이에 달하는 47m의 거대한 동체를 지탱하는 연료 탱크의 두께는 고작 2.22mm에 불과합니다. 또한, 영하 180도의 극저온 액체 산소와 3,500도에 달하는 초고온의 연소 화염을 동시에 견뎌내야 하는 터보 펌프 기술은 공학적 한계에 대한 도전이었습니다. 이러한 정밀한 기술력을 구현하기 위해 37만 개 이상의 부품이 사용되었으며, 국내 300여 개의 기업이 협력하여 부품 국산화율을 94% 이상으로 끌어올렸습니다. 이는 산학연이 일치단결하여 일궈낸 대한민국 항공우주 산업의 총체적인 결실이라 할 수 있습니다. 발사체의 심장인 엔진 연료에 대한 논의도 뜨겁습니다. 누리호는 정밀한 제어가 가능한 케로신 기반의 액체 연료를 사용하지만, 최근 한미 미사일 지침 종료로 고체 연료 사용의 길이 열리면서 새로운 국면을 맞이했습니다. 고체 연료는 액체 연료에 비해 구조가 단순하고 장기간 보관이 가능하며, 발사 준비 시간이 짧아 즉각적인 대응이 가능하다는 장점이 있습니다. 비록 한 번 점화하면 조절이 어렵다는 단점이 있지만, 우리나라는 2025년까지 고체 연료 발사체 기술을 확보하여 액체와 고체 엔진의 장점을 모두 활용하는 우주 강국으로 도약하겠다는 야심찬 계획을 세우고 있습니다. 우주를 향한 도전만큼이나 뜨거운 관심이 쏠리는 곳은 가상 공간의 새로운 자산 체계인 NFT(대체 불가능 토큰)입니다. NFT(대체 불가능 토큰)는 블록체인 기술을 활용하여 디지털 파일에 고유한 인식 값을 부여함으로써 복제가 불가능한 원본성을 보장합니다. 최근 미술 시장을 중심으로 급성장한 NFT(대체 불가능 토큰)는 디지털 아트의 소유권 문제를 해결하며 새로운 경제 생태계를 구축하고 있습니다. 올해 3분기 거래액이 12조 원을 넘어설 정도로 폭발적인 성장세를 보이고 있으며, 이는 단순한 투기 열풍을 넘어 가상 공간에서의 자산 가치를 인식하는 대중의 관점이 근본적으로 변화하고 있음을 시사합니다. NFT(대체 불가능 토큰)의 등장은 메타버스로 대변되는 미래 디지털 사회의 문화를 새롭게 정의하고 있습니다. MZ세대를 중심으로 확산되는 이 현상은 가상 공간에서의 활동이 현실의 연장이자 또 다른 삶의 터전으로 자리 잡았음을 보여줍니다. 디지털 자산을 소유하고 전시하며, 아바타를 통해 개성을 표현하는 행위는 미래 사회의 새로운 소비 패턴이자 문화적 욕구로 해석됩니다. 비록 가치 변동성에 대한 우려와 원본 개념에 대한 논의가 여전히 진행 중이지만, NFT(대체 불가능 토큰)는 창작자들에게 안정적인 활동 기반을 제공하고 대중에게는 새로운 디지털 경험을 선사하며 우리 곁에 성큼 다가온 미래를 예고하고 있습니다.

국립과천과학관요즘과학👏

물리학
지구환경과학
융합

[인터뷰] 윤진희_ 산이 좋아 CERN에서 연구 시작했어요! | 2021 가을 카오스강연 '과학의 희열'

인공지능은 현대 과학 기술의 정점으로 불리며 우리 삶의 방식을 근본적으로 변화시키고 있습니다. 과거에는 단순히 프로그래밍된 명령만을 수행하던 기계가 이제는 스스로 데이터를 학습하고 판단을 내리는 수준에 도달했습니다. 이러한 변화는 의료, 금융, 교육 등 사회 전반에 걸쳐 혁신적인 편리함을 제공하고 있으며, 인류가 직면한 복잡한 문제들을 해결할 수 있는 새로운 열쇠로 주목받고 있습니다. 기술의 발전 속도가 빨라짐에 따라 우리는 인공지능과 공존하는 미래를 진지하게 준비해야 하는 시점에 서 있습니다. 인공지능의 핵심 동력 중 하나는 인간의 뇌 구조를 모방한 인공 신경망 기술입니다. 딥러닝이라 불리는 이 기술은 방대한 양의 데이터를 처리하며 패턴을 찾아내고, 이를 통해 사물을 인식하거나 언어를 번역하는 등 고도의 지적 능력을 발휘합니다. 특히 수많은 층으로 구성된 인공 신경망은 신경망이 깊어질수록 더욱 정교한 추론을 가능하게 하여, 과거에는 불가능해 보였던 복잡한 비정형 데이터 분석에서도 놀라운 성과를 거두고 있습니다. 이는 기계가 인간의 학습 방식을 닮아가는 과정이라 할 수 있습니다. 우리 주변에서도 인공지능의 활약은 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 스마트폰의 음성 비서부터 개인의 취향을 분석해 콘텐츠를 추천해 주는 알고리즘에 이르기까지, 인공지능은 이미 일상의 깊숙한 곳에 자리 잡고 있습니다. 이러한 기술은 단순히 편의를 제공하는 것을 넘어, 자율주행 자동차나 정밀 의료 진단 시스템처럼 인간의 안전과 생명에 직결된 분야로 그 영역을 넓혀가고 있습니다. 이는 기술이 인간의 능력을 보조하고 확장하는 중요한 도구가 되었음을 의미하며 우리의 생활 양식을 재정의하고 있습니다. 하지만 인공지능의 급격한 발전은 동시에 여러 가지 윤리적 고민과 과제를 안겨주기도 합니다. 알고리즘의 편향성 문제나 데이터 프라이버시 침해, 그리고 자동화로 인한 일자리 변화 등은 우리가 반드시 해결해야 할 숙제입니다. 기술이 인간을 위해 존재하기 위해서는 투명하고 공정한 기준 아래 개발되어야 하며, 인공지능이 내리는 결정에 대한 책임 소재를 명확히 하는 사회적 합의가 필요합니다. 이는 기술적 진보만큼이나 중요한 인문학적 성찰의 영역이며 지속 가능한 발전을 위한 필수적인 과정이라 할 수 있습니다. 결론적으로 인공지능은 인류의 가능성을 무한히 확장할 수 있는 강력한 도구입니다. 우리는 이 기술을 두려워하기보다는 정확히 이해하고 올바른 방향으로 이끌어 나가는 지혜를 발휘해야 합니다. 인간의 창의성과 인공지능의 효율성이 조화를 이룰 때, 우리는 지금보다 더 나은 미래를 설계할 수 있을 것입니다. 지속적인 연구와 윤리적 가이드라인의 확립을 통해 인공지능이 인류 공동의 번영에 기여하는 동반자가 되기를 기대해 봅니다. 기술과 인간이 상호 보완하며 나아가는 미래는 이제 막 시작되었습니다.

윤진희

카오스재단카오스강연

물리학

[인터뷰] 고재현 ─ SF에서 봤던 디스플레이, 실현될 수 있을까? (미래 광기술과 디스플레이)

빛은 단순히 어둠을 밝히는 존재를 넘어 우주와 자연을 이해하는 핵심적인 도구입니다. 우리는 멀리 떨어진 행성이나 항성에서 날아오는 빛을 분석함으로써 그 대상의 성질을 파악하고 우주 진화의 역사를 재구성합니다. 가시광선뿐만 아니라 자외선, X선, 감마선에 이르는 넓은 전자기파 영역은 각기 다른 에너지를 지니며 우리 삶에 영향을 미칩니다. 특히 에너지가 강한 짧은 파장의 빛은 생명체에 치명적일 수 있어, 그 특성을 정확히 분석하고 관리하는 것이 현대 과학의 중요한 과제 중 하나입니다. 디스플레이 기술의 발전은 빛을 제어하는 방식의 변화를 잘 보여줍니다. 과거 브라운관 TV는 전자총에서 발사된 전자빔이 형광체를 때려 빛을 내는 원리를 이용했기에 일정한 두께가 필수적이었습니다. 그러나 현대의 평판 디스플레이는 백라이트를 비추거나 자발광 방식을 채택하여 혁신적인 얇기를 구현했습니다. 이러한 기술적 진보는 단순히 기기의 외형을 바꾸는 데 그치지 않고, 우리가 정보를 소비하고 시각적 경험을 향유하는 방식을 근본적으로 변화시켰습니다. 미래의 디스플레이는 실제 자연의 색감을 그대로 재현하는 실감 영상과 형태의 제약이 없는 자유로움을 지향합니다. 3차원 디스플레이나 옷 자체가 화면이 되는 스트레처블 디스플레이는 더 이상 영화 속 상상이 아닌 현실로 다가오고 있습니다. 이러한 혁신을 가능하게 하는 핵심은 수십만 번 접거나 말아도 성능이 유지되는 고도의 소재 공학입니다. 신뢰성 높은 소재의 개발은 롤러블이나 폴더블 같은 차세대 폼팩터가 우리 생활 속에 안정적으로 자리 잡기 위한 필수적인 전제 조건이 됩니다. 빛은 인간이 직접 도달할 수 없는 극한의 영역을 탐구하게 해주는 유일한 통로이기도 합니다. 예를 들어 목성이나 지구 내부와 같은 초고압 환경을 재현하기 위해 다이아몬드 사이에 물질을 넣고 압축한 뒤, 그곳에 빛을 쏘아 산란되는 정보를 분석합니다. 이를 통해 우리는 직접 가보지 않고도 물질의 내부 상태를 확인하고 자연계에 존재하지 않는 새로운 물질을 합성하기도 합니다. 이처럼 극한 조건의 물리학은 빛이라는 매개체를 통해 인류의 지식 지평을 우주 깊숙한 곳까지 확장하고 있습니다. 연구자의 길은 최첨단 기술의 최전선에서 새로운 분야를 개척하는 보람과 동시에 끊임없는 도전의 연속입니다. 특히 학계에서의 연구는 단순히 지식을 전달하는 것을 넘어, 연구실을 운영하고 후학을 양성하며 그들이 독립적인 연구자로 성장하도록 돕는 막중한 책임을 동반합니다. 실험 데이터가 정교한 이론과 일치할 때 느끼는 지적 희열도 크지만, 제자들이 사회로 진출하여 제 역할을 다하는 모습을 지켜보는 것은 교육자로서 누릴 수 있는 가장 깊은 기쁨이자 연구를 지속하게 하는 원동력이 됩니다.

고재현

카오스재단석학인터뷰

물리학
융합

[인터뷰] 김형도_ Winter is Coming! 이론물리학의 겨울이 왔다? | 2021 카오스콘서트 '어둠의 존재들'

인류는 끊임없이 증가하는 에너지 수요와 기후 위기라는 거대한 과제에 직면해 있습니다. 화석 연료의 고갈과 탄소 배출 문제는 이제 더 이상 미룰 수 없는 현실이 되었으며, 이를 해결하기 위한 궁극적인 대안으로 핵융합 에너지가 주목받고 있습니다. 핵융합은 태양이 에너지를 만들어내는 원리를 지구상에 구현하는 것으로, 바닷물에 풍부한 중수소를 원료로 사용하기 때문에 자원이 거의 무한정하다는 장점이 있습니다. 또한 탄소를 배출하지 않는 청정 에너지원으로서 인류의 미래를 바꿀 게임 체인저로 기대를 모으고 있습니다. 핵융합의 핵심 원리는 가벼운 원자핵들이 결합하여 더 무거운 원자핵이 되면서 엄청난 에너지를 방출하는 과정에 있습니다. 태양과 같은 별들은 거대한 중력을 이용해 이 반응을 일으키지만, 지구에서는 이를 인위적으로 만들어내야 합니다. 이를 위해 중수소와 삼중수소를 1억 도 이상의 초고온 상태인 플라스마로 만들어야 하는데, 이 상태가 되면 원자핵들이 서로의 전기적 반발력을 이겨내고 충돌하여 융합하게 됩니다. 이 과정에서 발생하는 에너지는 기존의 원자력 발전보다 효율적이며 방사능 위험도 현저히 낮아 안전한 에너지로 평가받습니다. 하지만 1억 도가 넘는 뜨거운 플라스마를 직접 담을 수 있는 용기는 지구상에 존재하지 않습니다. 이를 해결하기 위해 과학자들은 강력한 자기장을 이용해 플라스마를 공중에 띄우는 '토카막'이라는 장치를 고안해냈습니다. 자기력선이 플라스마를 도넛 모양의 진공 용기 안에 가두어 벽면에 닿지 않게 유지하는 방식입니다. 이 기술은 매우 정교한 제어가 필요하며, 아주 작은 불안정성만으로도 플라스마가 붕괴될 수 있기 때문에 전 세계 과학자들이 이를 안정적으로 유지하기 위한 연구에 매진하고 있습니다. 현재 핵융합 기술은 국제적인 협력을 통해 비약적인 발전을 거듭하고 있습니다. 한국을 포함한 주요 선진국들이 참여하는 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트는 인류 역사상 가장 큰 규모의 과학 프로젝트 중 하나로 꼽힙니다. 특히 한국의 핵융합 연구 장치인 KSTAR는 세계 최초로 1억 도 이상의 초고온 플라스마를 30초 이상 유지하는 데 성공하며 세계적인 기술력을 입증했습니다. 이러한 성과들은 핵융합 상용화가 단순히 꿈이 아닌, 실현 가능한 미래임을 보여주는 중요한 지표가 되고 있습니다. 핵융합 에너지가 상용화된다면 인류는 에너지 빈곤에서 완전히 벗어날 수 있을 것입니다. 저렴하고 깨끗한 에너지가 무한히 공급됨으로써 산업 구조는 물론 우리의 일상생활 전반에 혁명적인 변화가 일어날 것입니다. 물론 아직 극복해야 할 기술적 난관들이 남아있지만, 과학적 호기심과 인류의 생존을 위한 절실함이 결합되어 연구 속도는 더욱 빨라지고 있습니다. 인공 태양을 향한 여정은 결국 인류가 지속 가능한 문명을 유지하기 위해 반드시 완수해야 할 시대적 사명이라 할 수 있습니다.

김형도

카오스재단석학인터뷰

물리학
천문학

[과린이를 부탁해] 어린이 과학동아 7월호

웅장하고 신비로운 자연의 모습은 때로 우리에게 경외감을 선사합니다. 스페인 바스크주의 산악클럽이 주최하는 국제 산악 활동 사진전인 'CVC 포토'는 거칠고 위험하지만 아름다운 대자연의 찰나를 기록하여 많은 이들에게 감동을 줍니다. 비록 일상에서 마스크를 벗기 힘든 시기일지라도, 이러한 예술 작품을 통해 잠시나마 자연의 품속으로 떠나는 경험은 우리에게 큰 위안이 됩니다. 자연의 숭고함을 마주하며 우리는 더 넓은 세상을 향한 호기심을 키워나갈 수 있습니다. 우리가 일상에서 사용하는 화폐의 형태는 시대의 흐름에 따라 끊임없이 변화해 왔습니다. 과거에는 동전이나 지폐 같은 실물 현금이 주를 이루었지만, 오늘날에는 금융 기관이 보증하는 가상계좌나 카드 형태의 전자화폐가 널리 쓰이고 있습니다. 또한 특정 서비스 내에서만 통용되는 게임캐시나 이벤트포인트 같은 가상화폐도 익숙한 존재가 되었습니다. 최근에는 중앙 기관의 통제 없이 사용자 간의 합의로 가치를 보증하는 암호화폐라는 새로운 개념이 등장하며 경제 체계에 큰 변화를 예고하고 있습니다. 암호화폐의 핵심 기술인 블록체인은 투명하고 안전한 거래를 가능하게 하는 혁신적인 시스템입니다. 이는 복잡한 수학 문제를 가장 먼저 해결한 사람이 거래 내역을 장부에 기록하는 방식으로 운영됩니다. 기록된 장부인 '블록'은 이전의 블록들과 체인처럼 연결되며, 이 복사본이 네트워크의 모든 참여자에게 공유되어 신뢰성을 확보합니다. 누구나 장부를 확인할 수 있기에 조작이 거의 불가능하며, 이러한 검증 과정을 성공적으로 마친 이들에게는 보상으로 암호화폐가 지급되는 구조를 가지고 있습니다. 기술적 혁신에도 불구하고 암호화폐는 환경 파괴라는 심각한 부작용을 안고 있습니다. 암호화폐를 얻기 위해 수학 문제를 푸는 과정인 '채굴'은 고성능 컴퓨터를 장시간 가동해야 하므로 막대한 전력을 소모합니다. 실제로 비트코인 채굴에 사용되는 연간 전력량이 한 국가의 전체 소비량과 맞먹는다는 연구 결과는 충격을 안겨줍니다. 컴퓨터 성능이 향상될수록 문제의 난이도도 함께 높아지는 구조 탓에 에너지 소비는 더욱 늘어날 수밖에 없으며, 이는 기후위기 시대에 우리가 반드시 해결해야 할 과제로 떠오르고 있습니다. 암호화폐가 진정한 미래의 화폐로 자리 잡기 위해서는 보안과 개인정보 보호 측면에서의 보완이 필수적입니다. 블록체인 자체의 보안성은 높지만, 거래 과정에서 남는 IP 주소나 거래소에 저장된 개인정보가 유출될 경우 사용자의 거래 내역이 노출될 위험이 있습니다. 또한 거래소를 겨냥한 해킹 사건이 빈번하게 발생하고 있어, 이를 방지하기 위한 강력한 보안 조치가 요구됩니다. 정보화 시대를 살아가는 우리에게 암호화폐는 새로운 기회이자 도전이며, 기술의 발전과 함께 안전한 이용 환경을 구축하려는 노력이 병행되어야 합니다.

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[해SSUL이 있는 과학뉴스] 뉴스 브리핑 - 5월의 뉴스는?

최근 제트 엔진의 소형화 기술이 비약적으로 발전하면서 영화 속 아이언맨처럼 하늘을 나는 제트 수트가 현실로 다가왔습니다. 과거 거대한 항공기에만 사용되던 제트 엔진이 개인용 이동 수단에 장착될 만큼 작아진 것입니다. 영국의 왕립 해병대는 이미 이 수트를 활용해 군함 사이를 이동하는 훈련에 성공했으며, 시속 140km가 넘는 속도로 비행이 가능합니다. 비록 높은 가격이 장벽이지만, 향후 산악 구조나 재난 현장에서 헬리콥터가 접근하기 어려운 지역의 조난자를 신속하게 구출하는 등 공공의 안전을 위한 핵심 장비로 활용될 가능성이 매우 큽니다. 인공지능 기술은 의료 분야에서도 혁신적인 변화를 이끌어내고 있습니다. 최근 광주광역시를 중심으로 구축 중인 인공지능 의료 지원 체계는 인공지능이 의사를 대체하는 것이 아니라, 방대한 의료 데이터를 분석해 정확한 진단을 돕는 조력자 역할을 수행합니다. 엑스레이나 MRI 판독에서 인간의 한계를 보완하는 인공지능의 능력은 이미 입증되었으며, 이를 뒷받침하기 위한 제도적 정비도 활발히 진행 중입니다. 기술의 발전 속도에 맞춰 법적, 윤리적 가이드라인이 마련된다면, 인공지능은 환자의 생명을 구하고 의료 서비스의 질을 높이는 데 결정적인 기여를 할 것으로 기대됩니다. 지난 5월에는 슈퍼문과 개기월식이 겹치며 붉게 빛나는 '슈퍼 블러드 문'이 밤하늘을 수놓았습니다. 달이 지구와 가까워져 평소보다 크고 밝게 보이는 슈퍼문 상태에서, 지구의 그림자에 완전히 가려지는 개기월식이 일어난 것입니다. 이때 달이 완전히 사라지지 않고 붉은색을 띠는 이유는 지구 대기를 통과한 태양광 중 파장이 긴 붉은 빛만이 굴절되어 달에 도달하기 때문입니다. 과거에는 이러한 적월 현상을 불길한 징조로 여겨 왕이 피신하기도 했으나, 오늘날에는 우주의 신비를 체험할 수 있는 경이로운 천문 현상으로 대중의 큰 관심을 받고 있습니다. 인류의 달 탐사는 이제 단순한 방문을 넘어 상주 기지 건설을 목표로 하는 '아르테미스 프로젝트'로 진화하고 있습니다. 미국을 중심으로 진행되는 이 거대한 여정에 우리나라도 열 번째 참여국으로 이름을 올리며 우주 강국으로의 도약을 준비하고 있습니다. 아르테미스 프로젝트는 달을 화성 탐사를 위한 전초 기지로 활용하려는 원대한 계획을 담고 있으며, 한국은 달의 영구 음영 지역을 촬영할 특수 카메라 개발을 통해 착륙 지점 선정이라는 중요한 임무를 수행할 예정입니다. 이러한 국제적 협업은 우리나라의 독자적인 우주 개발 역량을 강화하는 소중한 밑거름이 될 것입니다. 기초 과학과 생명 공학 분야에서도 놀라운 성과가 이어지고 있습니다. 물리학계에서는 40년간 논란이 되었던 이황화 탄탈럼의 성질이 정밀한 이론 검증을 통해 부도체임이 밝혀지며 물질 예측 모델의 정확도를 한 단계 높였습니다. 한편, 시각 장애를 앓는 환자에게 해조류의 시각 세포를 이식하여 빛과 형태를 감지하게 만든 사례는 의학계에 큰 희망을 주었습니다. 빛을 감지하는 단백질인 로돕신의 원리를 이용한 이 기술은 손상된 시각 세포를 대체할 수 있는 새로운 길을 열었습니다. 이처럼 끊임없는 탐구와 도전은 인류가 마주한 한계를 극복하는 원동력이 되고 있습니다.

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[명강리뷰] 메타물질 : 자연에 없던 물질 만들기 by 이병호ㅣ2015 가을 카오스 강연 '빛, 색즉시공' 9강

빛은 수조 속에서 꺾여 나아갑니다. 페르마의 원리에 따르면 빛은 목적지까지 가장 짧은 시간이 걸리는 경로를 선택합니다. 물과 공기처럼 매질에 따라 빛의 속도가 달라지기 때문에 굴절 현상이 발생하는 것입니다. 이때 빛이 매질 내에서 얼마나 느려지는지를 나타내는 척도가 바로 굴절률입니다. 굴절률은 두 매질의 경계에서 빛이 꺾이는 정도와 파장의 변화를 결정하는 핵심적인 물리량으로 작용하며, 우리가 사물을 보는 방식의 기초가 됩니다. 전자기학의 기초를 닦은 패러데이는 자기장의 변화가 전기장을 만든다는 사실을 발견했습니다. 이후 맥스웰은 전기장의 변화 역시 자기장을 유도한다는 대칭성을 찾아내어 전자기파의 존재를 수식으로 증명했습니다. 전자기파는 서로 수직인 전기장과 자기장이 진동하며 나아가는 파동이며, 우리가 보는 빛 또한 전자기파의 일종입니다. 물질의 유전율과 투자율은 이러한 전기장과 자기장에 대한 반응 정도를 나타내며, 매질의 고유한 굴절률을 결정하는 근간이 됩니다. 자연계의 일반적인 물질은 양의 유전율과 투자율을 가지지만, 메타물질은 이를 인공적으로 설계하여 둘 다 음수 값을 갖게 할 수 있습니다. 이 경우 굴절률이 음수가 되는 '음굴절' 현상이 나타나는데, 이는 빛이 일반적인 경우와 반대 방향으로 꺾이는 기이한 현상을 유발합니다. 마치 시간이 뒤로 흐르는 듯한 효과를 주기도 하며, 자연계에는 존재하지 않는 이 독특한 성질을 통해 우리는 빛의 경로를 이전보다 훨씬 자유자재로 제어할 수 있는 새로운 가능성을 열게 되었습니다. 메타물질의 대표적인 응용 분야는 투명 망토 기술입니다. 빛이 물체에 부딪혀 반사되지 않고 물체 주위를 휘어서 돌아가게 함으로써 물체를 보이지 않게 만드는 원리입니다. 이는 신기루 현상에서 지표면의 온도 차이로 빛이 휘어지는 것과 유사한 원리를 인공적으로 구현한 것입니다. 또한 메타물질은 빛뿐만 아니라 소리나 열, 심지어 지진파와 같은 다양한 파동에도 적용될 수 있어 층간 소음 방지나 거대 재난 예방 등 폭넓은 분야에서 기술적 혁신을 예고하고 있습니다. 현재 우리나라는 한국기계연구원을 중심으로 글로벌 프런티어 사업단을 구성하여 메타물질 연구에 박차를 가하고 있습니다. 대학과 연구소가 협력하여 진행하는 이 대규모 프로젝트는 세계적으로도 유례가 드문 종합적인 연구 체계로 평가받습니다. 미래를 예측하는 가장 좋은 방법은 직접 미래를 만드는 것이라는 말처럼, 메타물질 연구는 기존의 한계를 뛰어넘는 새로운 기술적 영토를 개척하고 있습니다. 머지않아 우리 연구진의 손에서 세상을 바꿀 놀라운 성과가 탄생할 것으로 기대됩니다.

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[유퀴즈 온더 사이언스🔍] 2화-미래상상SF관

국립과천과학관의 미래상상 SF관은 SF 영화 속 상상이 현실로 구현되는 마법 같은 공간입니다. 이곳에서는 4차 산업혁명의 핵심 기술들과 미래 생활의 변화상을 한눈에 살펴볼 수 있어 방문객들에게 새로운 영감을 제공합니다. 특히 화성 탐사를 목적으로 개발된 4족 보행 로봇과 같은 첨단 기술들은 관람객들의 시선을 사로잡으며 미래 사회에 대한 기대감을 높입니다. 과학은 단순히 책 속에 머무는 지식이 아니라, 우리가 직접 보고 만지며 경험할 수 있는 생생한 현실임을 이곳 SF관의 풍경이 잘 보여주고 있습니다. 어린아이들에게 과학은 세상에 대한 호기심을 풀어가는 즐거운 놀이와 같습니다. 망원경을 통해 먼 별을 관찰하고 거울에 비친 자신의 모습을 보며 빛의 반사 원리를 배우는 과정은 아이들에게 잊지 못할 경험이 됩니다. 순간 이동을 통해 집으로 빨리 가고 싶다는 순수한 상상력이나 엄마와 함께 우주 여행을 떠나고 싶다는 소망은 과학적 탐구의 출발점이 되기도 합니다. 이처럼 아이들의 눈높이에서 시작된 작은 질문들이 모여 미래의 과학자를 길러내는 소중한 밑거름이 된다는 점이 인상적입니다. SF 영화는 아이들에게 과학적 상상력을 자극하는 훌륭한 매개체입니다. 어벤져스나 트랜스포머 같은 영화 속 영웅들의 활약을 보며 아이들은 자연스럽게 미래 기술에 관심을 갖게 됩니다. 우리 몸의 엔진 역할을 하는 심장의 기능이나 차세대 청정 에너지원으로 주목받는 수소의 특성을 퀴즈로 풀어보며, 영화 속 상상이 실제 과학 원리와 어떻게 연결되는지 깨닫게 됩니다. 하늘을 나는 집이나 작아지는 기술 같은 영화적 상상력은 아이들이 과학을 더욱 친숙하고 재미있게 느끼도록 돕는 중요한 역할을 합니다. 청소년들에게 과학관은 학교에서 배운 지식을 심화하고 미래 사회를 준비하는 학습의 장입니다. 제트 엔진의 추진 원리를 이해하고 인공지능이 인류의 삶에 미칠 영향을 고민하는 과정은 중학생들에게 매우 유익한 시간입니다. 특히 로봇 기술의 발전이 인간의 삶을 어떻게 변화시킬지, 혹은 인공지능과 인간이 어떻게 공존해야 할지에 대한 진지한 질문들은 미래 세대가 갖추어야 할 비판적 사고력을 길러줍니다. 과학 기술의 발전상을 미리 확인하며 자신의 진로와 미래를 설계해 보는 경험은 청소년들에게 큰 자산이 됩니다. 과학은 특정 연령층의 전유물이 아니라 전 세대가 함께 즐기고 소통할 수 있는 문화입니다. 성인 관람객들에게도 SF 소설이나 영화는 우주와 인간의 존재에 대해 철학적으로 사유하게 만드는 깊이 있는 소재가 됩니다. 138억 년 전 대폭발로 시작된 우주의 기원을 설명하는 빅뱅 이론처럼 거대한 과학적 담론은 어른과 아이 모두에게 경외감을 선사합니다. 부모와 아이가 함께 과학적 원리를 탐구하고 미래를 상상하는 과정은 세대 간의 간극을 좁히고, 우리 사회 전체의 과학적 소양을 높이는 소중한 계기가 됩니다.

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과학뉴스 6회

3D 프린팅 기술은 2015년경 언론의 집중 조명을 받으며 기대치의 정점에 도달했습니다. 당시 이 기술은 세상을 금방이라도 바꿀 것처럼 묘사되었고, 총기 제작 문제 등 사회적 우려와 기대를 동시에 한 몸에 받았습니다. 하지만 사실 3D 프린팅은 수십 년 전부터 산업 현장에서 사용되던 기술이었으며, 메이커 운동의 확산과 함께 대중적인 관심을 얻게 된 것입니다. 초기에는 기술의 가능성만으로도 많은 협회와 자격증이 생겨날 만큼 열기가 뜨거웠으나, 실제 산업에 적용되기까지는 기대와 실망의 과정을 거치는 성숙의 시간이 필요했습니다. 최근 뉴욕에서 실제로 거주 가능한 3D 프린팅 주택이 완공되면서 이 기술은 새로운 국면을 맞이하고 있습니다. 가트너 하이프 사이클 관점에서 보면, 3D 프린팅은 이제 막연한 환상을 넘어 실질적인 가치를 증명하는 '계몽의 단계'에 진입한 것으로 보입니다. 단순히 마케팅 수단으로 활용되는 것을 넘어, 실제로 준공검사를 통과하고 주거 공간으로서의 안전성을 인정받았다는 점은 매우 상징적입니다. 이는 실험실 안의 기술이 우리 삶의 실생활로 깊숙이 들어오기 시작했음을 의미하며, 건축뿐만 아니라 제조 전반에 걸쳐 변화가 가속화될 것임을 예고합니다. 3D 프린팅 건축의 가장 놀라운 점은 압도적인 효율성에 있습니다. 기존 방식보다 공사 기간을 3배나 단축할 수 있으며, 40평대 집을 짓는 데 단 3명의 인력만 투입되어도 충분하다는 사실은 산업계에 큰 충격을 주었습니다. 또한 전체 건설 비용을 약 70%까지 절감할 수 있다는 데이터는 이 기술이 가진 경제적 잠재력을 여실히 보여줍니다. 과거에는 숙련된 기술자의 손길에 따라 품질이 좌우되었다면, 이제는 디지털 설계를 바탕으로 균일한 품질의 건축물을 빠르게 생산할 수 있는 시대가 열린 것입니다. 이는 단순한 도구의 변화를 넘어 생산 패러다임의 전환을 의미합니다. 새로운 기술의 등장은 필연적으로 일자리 상실에 대한 우려를 동반합니다. 과거 포드의 컨베이어 벨트 시스템이 도입되었을 때도 수공업자들의 실직 문제가 대두되었으나, 결과적으로 기술은 또 다른 형태의 일자리를 창출하며 산업을 확장시켰습니다. 3D 프린팅 기술 역시 기존 건축 노동 시장에 타격을 줄 수 있지만, 기술을 운용하고 관리하는 새로운 차원의 전문가 수요를 만들어낼 것입니다. 따라서 우리는 기술이 인간을 대체한다는 공포에 매몰되기보다, 노동의 형태가 변화하고 있음을 직시해야 합니다. 변화하는 환경에 맞춰 새로운 기술을 체득하려는 노력이 그 어느 때보다 중요해진 시점입니다. 현대 사회에서 기술의 발전 주기가 과거와 비교할 수 없을 정도로 빨라지고 있습니다. IT 분야뿐만 아니라 제조업에서도 디지털 제조 기술의 도입으로 인해 기술이 성숙해지는 과정이 대폭 단축되고 있습니다. 이러한 변화의 물결 속에서 우리가 가져야 할 자세는 막연한 두려움을 버리고 유연한 사고를 갖는 것입니다. 언론의 자극적인 보도에 휘둘리지 않고, 가트너 하이프 사이클과 같은 객관적인 지표를 통해 기술의 현재 위치를 냉철하게 파악해야 합니다. 끊임없이 변화하는 기술을 학습하고 직접 경험하며 소화하려는 적극적인 태도만이 미래 사회를 살아가는 핵심 경쟁력이 될 것입니다.

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[그림으로 보는 과학뉴스] 3D 프린팅 주택 (part1)

최근 뉴욕 부동산 시장에 3D 프린팅 기술로 지은 40평대 주택이 약 3억 5천만 원이라는 파격적인 가격으로 등장하며 큰 화제를 모으고 있습니다. 과거에는 연구용 시제품에 불과했던 3D 프린팅 건축이 이제는 실제 거래가 가능한 상품으로서 시장에 진입한 것입니다. 이는 단순히 기술적 가능성을 보여주는 단계를 넘어, 건축 산업의 패러다임이 변화하고 있음을 시사합니다. 비록 국내 부동산 시장의 현실과는 차이가 있지만, 기술이 실생활에 적용되는 구체적인 사례가 나타났다는 점에서 그 의미가 매우 크며 미래 건축의 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 사실 3D 프린팅 기술은 약 10년 전부터 세상을 뒤바꿀 혁신으로 기대를 모았습니다. 당시에는 누구나 집에서 원하는 물건을 척척 뽑아내고, 공장의 사출 성형 방식이 곧 사라질 것처럼 여겨졌습니다. 하지만 기대와 달리 대중화의 속도는 더뎠고, 여전히 많은 가전제품은 전통적인 사출 성형 방식으로 생산되고 있습니다. 이러한 현상은 새로운 기술이 등장했을 때 대중이 느끼는 기대감과 실제 기술 발전 속도 사이에 상당한 격차가 존재함을 보여줍니다. 사람들은 기술의 초기 모습만 보고 장밋빛 미래를 꿈꾸지만, 현실적인 제약을 극복하는 데는 더 많은 시간이 필요하기 마련입니다. 이러한 기술 수용의 심리적 패턴을 설명하는 모델이 바로 '가트너 하이프 사이클'입니다. 기술의 발전 과정을 5단계로 나누어 설명하는데, 첫 번째는 새로운 개념이 등장하며 대중의 관심을 끄는 '기술 촉발' 단계입니다. 최근의 무선 충전 기술처럼 가능성만으로도 큰 기대를 모으는 시기입니다. 이어지는 '기대 정점' 단계에서는 매스컴의 주목과 함께 기대치가 최고조에 달하며, 수많은 벤처 기업들이 장기적인 리스크를 안고 도전장을 내밉니다. 이 시기에는 기술의 실질적인 완성도보다 대중의 환상이 앞서 나가는 경향이 뚜렷하게 나타나며 사회적 열풍을 일으킵니다. 기대가 정점을 찍은 후에는 필연적으로 '환멸 단계'가 찾아옵니다. 기술적 한계가 드러나며 투자자들이 떠나고 대중의 관심도 식어버리는 시기입니다. 하지만 이 시기는 기술이 산업에 적용되기 위해 내실을 다지는 중요한 과정이기도 합니다. 마치 숯불의 강한 불꽃이 잦아들고 은은한 열기만 남았을 때 고기가 맛있게 익는 것과 같습니다. 환멸 단계를 묵묵히 견뎌낸 기술들은 비로소 '계몽 단계'에 진입하며 사회 곳곳에서 실질적인 성과를 내기 시작합니다. 대중의 이해도가 높아지고 기술적 결함이 보완되면서 실생활에 스며들 준비를 마치는 과정이라 할 수 있습니다. 마지막 단계인 '생산 안정기'에 접어들면 기술은 비로소 양산 체제를 갖추고 사용자들에게 안정적인 만족감을 제공합니다. 3D 프린팅 건축이 부동산 시장에 매물로 나온 것은 이 기술이 오랜 환멸의 시간을 지나 생산 안정기로 향하고 있음을 보여주는 증거라 할 수 있습니다. 모든 혁신 기술이 이 곡선을 완벽히 따르는 것은 아니지만, 가트너 하이프 사이클은 우리가 새로운 기술을 마주할 때 일시적인 열풍에 휘둘리지 않고 냉철한 시각을 유지할 수 있도록 도와줍니다. 기술의 성숙도를 이해하는 것은 미래를 예측하고 대비하는 데 있어 매우 중요한 통찰력이 됩니다.

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[그림으로 보는 과학뉴스] DALL-E (part2)

인공지능 이미지 생성 기술인 DALL-E는 단순히 멋진 그림을 그리는 존재를 넘어, 방대한 양의 이미지를 생성하는 능력을 갖추고 있습니다. 하지만 DALL-E가 만들어낸 결과물 중에는 의도와 맞지 않는 엉뚱한 그림들도 다수 포함되어 있습니다. 여기서 중요한 역할을 하는 것이 바로 CLIP입니다. CLIP은 DALL-E가 생성한 수많은 이미지들을 검토하고 점수를 매겨 가장 적합한 결과물을 선별해내는 검증자 역할을 수행합니다. 결국 우리가 마주하는 놀라운 결과물은 DALL-E의 창의적 시도와 CLIP의 정교한 필터링이 결합된 공동 작업의 산물이라고 할 수 있습니다. 이러한 기술은 예술적 영역을 넘어 실질적인 산업 현장에서도 혁신적인 변화를 이끌어내고 있습니다. 대표적인 예로 자율주행차 학습 과정을 들 수 있습니다. 자율주행 인공지능을 훈련시키기 위해서는 방대한 이미지 데이터에서 신호등의 색깔을 구분하는 등의 레이블링 작업이 필수적입니다. 과거에는 사람이 일일이 수행해야 했던 이 고된 작업을 CLIP과 같은 인공지능이 대신 처리함으로써 데이터 정제 효율을 극대화합니다. 이는 인공지능이 또 다른 인공지능의 학습을 돕는 선순환 구조를 형성하며 기술 발전의 속도를 비약적으로 높이고 있습니다. 인공지능이 보여주는 놀라운 성과는 인간 고유의 영역이라 여겨졌던 창의성에 대해 근본적인 질문을 던지게 합니다. 기계가 인간의 뇌 구조를 모방하여 학습함에 따라, 과거의 경험을 재조합하여 새로운 것을 만들어내는 인간의 창의적 과정이 기계에 의해 충분히 재현될 수 있음이 증명되고 있습니다. 무에서 유를 창조하는 것이 아니라 기존의 데이터를 편집하고 변형하는 방식이라면, 인공지능과 인간의 경계는 더욱 모호해질 수밖에 없습니다. 이러한 변화는 우리로 하여금 인간만이 가진 고유함이 무엇인지 다시금 겸손하게 되돌아보게 만드는 계기가 됩니다. 하지만 기술의 침투 속에서도 인간만이 수행할 수 있는 고차원적인 영역은 여전히 존재합니다. 인공지능이 기존의 스타일을 복제하거나 이미지를 생성할 수는 있지만, 새로운 가치 체계를 제시하거나 사회적 패러다임을 이끄는 추상적인 창의성은 여전히 인간의 몫으로 남아 있습니다. 또한 기술 권력의 독점 문제도 우리가 경계해야 할 지점입니다. OpenAI와 같은 기업들이 초기 의도와 달리 기술을 폐쇄적으로 운용하려는 경향을 보이기도 하지만, 우리는 이러한 기술적 변화 속에서 인간이 집중해야 할 가치가 무엇인지 고민하며 사회를 발전시켜 나갈 방향을 모색해야 합니다. 로봇 공학의 역설로 불리는 '모라벡의 역설'은 인공지능 시대에 우리가 가야 할 길을 시사합니다. 복잡한 계산이나 이미지 생성은 기계가 압도적으로 잘하지만, 생강 껍질을 까는 것과 같은 일상적이고 섬세한 동작은 여전히 인간에게 훨씬 쉽습니다. 이처럼 기계와 인간은 각자 잘하는 영역이 명확히 구분되어 있습니다. 기술을 막연한 공포의 대상으로 보기보다는, 아날로그에서 디지털로 전환되었던 시기처럼 인공지능과의 공존을 통해 인간이 더 가치 있는 일에 집중할 수 있는 새로운 사회적 구조를 만들어가는 지혜가 필요한 시점입니다.

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[강연] 김근수 교수 _ 반도체의 양자 도약을 꿈꾸며

현대 기술의 핵심인 반도체는 단순한 부품을 넘어 '양자 도약'이라는 거대한 혁신의 중심에 서 있습니다. 과거 양자 현상은 물리학이라는 기초 학문의 영역에만 머물러 있는 주제로 여겨졌으나, 최근에는 양자 컴퓨터나 양자 암호 기술처럼 실질적인 기술적 혁신으로 이어지며 우리 실생활에 거대한 변화를 예고하고 있습니다. 물질 속에 숨겨진 미세한 양자 현상을 어떻게 이해하고 활용하느냐에 따라 미래 기술의 향방이 결정되는 중요한 시점에 도달했습니다. 우리가 매일 사용하는 스마트폰 내부에는 마이크로칩이라는 정교한 부품이 존재하며, 그 안을 들여다보면 나노미터 단위의 미세한 트랜지스터들이 빽빽하게 집적되어 있습니다. 1947년 세 명의 물리학자에 의해 처음 발명된 트랜지스터는 초기에는 손바닥만 한 덩어리에 불과했으나, 이제는 머리카락 굵기의 수만 분의 일 크기로 작아졌습니다. 이 작은 소자들은 전압을 제어하여 0과 1이라는 디지털 신호를 만들어내며 현대 정보화 사회의 근간을 이루는 비트의 세계를 창조하고 있습니다. 현대 기술이 빛을 구성하는 광자보다 전자라는 입자를 주로 활용하는 이유는 인간이 전자를 다루기가 훨씬 수월하기 때문입니다. 우리는 전기장과 자기장이라는 강력한 도구를 무기 삼아 전자의 흐름을 정교하게 제어할 수 있으며, 이 전자의 흐름이 곧 우리가 사용하는 전기 신호이자 전류가 됩니다. 물질은 수많은 원자의 배열로 구성되어 있고 그 안에는 활용 가능한 전자가 가득 차 있습니다. 따라서 고체 물질은 전자의 흐름을 만들어내기 위한 마치 거대한 수조와 같은 최적의 보고 역할을 수행하게 됩니다. 미시 세계의 전자는 양자역학의 지배를 받으며 파동과 입자의 성질을 동시에 지니는 독특한 특징을 보입니다. 특히 고체 내의 전자는 아무 에너지나 가질 수 없고, 양자역학적 원리에 의해 허용된 영역과 금지된 영역인 '밴드갭'이라는 에너지 장벽을 마주하게 됩니다. 이 장벽의 높이에 따라 물질은 도체, 부도체, 반도체로 분류됩니다. 반도체는 이 장벽이 매우 애매하게 설정되어 있어, 외부에서 약간의 힘을 가하는 것만으로도 전자의 흐름을 선택적으로 조절할 수 있다는 점에서 기술적으로 매우 유용한 가치를 지니고 있습니다. 반도체 집적도가 매년 비약적으로 향상된다는 무어의 법칙은 최근 물리적 한계에 부딪히며 새로운 국면을 맞이하고 있습니다. 소자가 너무 작아지면 전자가 에너지 장벽을 그대로 뚫고 지나가는 '양자 터널링 현상'이 발생하여 디지털 신호가 불분명해지고, 전자 간의 잦은 충돌로 인해 기기가 뜨거워지는 발열 문제도 심각해집니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 물리학자들은 전자의 스핀이나 고유한 양자 성질을 100% 활용하여 저항 없이 정보를 전달하는 새로운 차원의 '양자 물질' 연구에 집중하며 돌파구를 찾고 있습니다. 꿈의 신소재로 불리는 그래핀은 전자가 마치 빛처럼 질량이 없는 상태로 빠르게 이동하는 놀라운 효율을 보여주지만, 에너지 장벽인 밴드갭이 없다는 치명적인 단점이 존재합니다. 전자를 멈추게 할 장벽이 없으면 디지털 소자인 트랜지스터로 활용하기 어렵기 때문입니다. 이에 최근 연구는 단순히 새로운 물질을 찾는 것을 넘어, 흑린과 같은 물질에 강력한 전기장을 가해 밴드갭의 크기를 자유자재로 조절하는 '슈타르크 효과'를 고체에 적용하고 있습니다. 이는 물질 고유의 성질을 인간의 의도대로 교정하려는 혁신적인 시도라고 할 수 있습니다. 에너지 장벽 자체를 자유자재로 제어할 수 있게 되면 기존의 고전적인 방식과는 전혀 다른 물리학적 원리로 동작하는 신개념 양자 소자를 구현할 수 있습니다. 이는 인공지능 전용 반도체나 자율주행, 빅데이터 처리 등 미래 ICT 기술 전반에 걸쳐 파괴적인 혁신을 가져올 것입니다. 기초 물리학의 영역에 머물던 양자 현상을 고체 물질 속에서 성공적으로 끌어내어 실용화하려는 이러한 노력은, 결국 인류 기술이 정체기를 벗어나 진정한 의미의 '양자 도약'을 실현하는 가장 강력한 밑바탕이 될 것으로 기대하고 있습니다.

김근수

카오스재단

물리학

[그림으로 보는 과학뉴스] DALL-E (part1)

최근 인공지능 기술은 단순한 데이터 처리를 넘어 창의성의 영역인 예술 분야까지 그 보폭을 넓히고 있습니다. 과거의 AI가 기존 데이터를 검색하여 보여주는 수준에 머물렀다면, 이제는 인간의 상상력을 실체화하는 단계에 이르렀습니다. 특히 '아보카도 안락의자'나 '스파게티로 만든 기사'와 같이 세상에 존재하지 않던 독창적인 이미지를 텍스트 입력만으로 생성해내는 모습은 놀라움을 자아냅니다. 이러한 변화는 인공지능이 단순한 도구를 넘어 새로운 창작의 주체로 거듭나고 있음을 시사하며, 디자인과 예술 산업 전반에 걸쳐 거대한 패러다임의 전환을 예고하고 있습니다. 이러한 혁신의 중심에는 '달리(DALL-E)'라는 이름의 인공지능 프로그램이 있습니다. 초현실주의 화가 살바도르 달리와 애니메이션 캐릭터 월-E의 이름을 합성하여 명명된 이 기술은 오픈AI가 개발한 거대 언어 모델인 GPT-3를 기반으로 합니다. 달리는 수많은 파라미터를 활용하여 언어와 이미지 사이의 복잡한 관계를 학습했습니다. 특히 실험실의 정제된 데이터가 아닌, 인터넷이라는 광활한 정보의 바다에서 실제 사람들이 사용하는 자연어를 스스로 학습했다는 점이 핵심입니다. 이를 통해 달리는 단순한 모방을 넘어 문맥을 이해하고 새로운 시각적 결과물을 도출하는 능력을 갖추게 되었습니다. 달리의 작동 원리는 인간이 언어를 사용할 때 머릿속에 이미지를 떠올리는 과정과 매우 유사합니다. 우리가 '점심에 스파게티를 먹자'고 말할 때 뇌가 자동으로 음식의 형상을 연상하듯, 인공지능 역시 텍스트를 입력받으면 그에 대응하는 시각적 결과물을 구현해냅니다. 이는 컴퓨터에게 이미지와 텍스트를 정교하게 대조하는 훈련을 시킨 결과입니다. 덕분에 인공지능은 하나의 키워드에 대해서도 수많은 사람이 각기 다른 생각을 하듯 다채로운 스타일을 동시에 제시할 수 있으며, 이는 기존의 검색 방식과는 차원이 다른 창조적 진화라고 할 수 있습니다. 달리의 창의성을 뒷받침하는 또 다른 핵심 기술은 '클립(CLIP)'이라는 알고리즘입니다. 클립은 언어와 이미지를 대조하여 사전 학습을 수행하는 역할을 담당하며, 주로 인터넷상의 이미지와 그에 달린 캡션들을 분석하며 공부합니다. 전문가들이 정제한 데이터가 아니라 일반 사용자들이 사진에 남긴 주석과 설명을 학습했기에, 클립은 현실 세계의 복잡한 맥락을 더욱 정확하게 파악할 수 있습니다. 과거에는 개와 고양이를 구분하는 것조차 어려운 과제였으나, 이제는 특정 인물이 특정 행동을 하는 구체적인 상황까지 완벽하게 이해하고 찾아낼 수 있는 수준으로 진화했습니다. 인공지능이 자연어 속에 담긴 이미지의 표상을 완벽히 이해하게 되면서, 창작의 경계는 더욱 허물어지고 있습니다. 이제 AI는 단순한 검색 엔진의 역할을 넘어 인간의 추상적인 아이디어를 구체적인 시각 매체로 변환해주는 강력한 파트너가 되었습니다. 이러한 기술적 진보는 디자이너들에게 새로운 영감을 제공하는 동시에, 창작의 정의에 대한 근본적인 질문을 던지기도 합니다. 텍스트와 이미지의 결합을 통해 탄생한 새로운 형태의 지능은 앞으로 자율주행 조향 기술 등 다양한 산업 분야로 확장될 잠재력을 지니고 있으며, 우리 삶의 방식을 더욱 풍요롭게 변화시킬 것입니다.

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뇌인지과학
융합

[그림으로 보는 과학뉴스] 보스톤 다이나믹스

현대자동차의 보스턴 다이내믹스 인수는 로봇 산업계에서 매우 상징적인 사건입니다. 1992년 MIT 연구소에서 분리 독립하며 시작된 보스턴 다이내믹스는 사족보행 로봇 '스폿'으로 대중에게 널리 알려진 기업입니다. 이 회사는 구글과 소프트뱅크를 거치며 기술력을 축적해 왔으며, 특히 외부의 충격에도 쓰러지지 않고 자세를 유지하는 독보적인 제어 기술을 보유하고 있습니다. 단순히 기계적인 움직임을 넘어 환경을 인식하고 스스로 균형을 잡는 이들의 기술은 로봇 공학의 정점으로 평가받으며 전 세계의 주목을 받아왔습니다. 보스턴 다이내믹스의 기술적 뿌리는 창립자인 마크 레이버트의 연구 철학에서 찾을 수 있습니다. 그는 초기에 '호퍼'라는 외다리 로봇을 통해 로봇의 자세 제어와 학습 개념을 정립했습니다. 원반형 몸체에 다리가 하나뿐인 이 로봇은 끊임없이 점프하며 안정성을 유지하는 놀라운 모습을 보여주었습니다. 이는 기계공학의 자동 제어 이론을 실제 로봇에 구현한 사례로, 로봇이 복잡한 지형에서도 넘어지지 않고 이동할 수 있는 기초가 되었습니다. 이러한 기술적 토대는 훗날 백덤블링까지 가능한 인간형 로봇 '아틀라스'의 탄생으로 이어졌습니다. 현대자동차그룹이 로봇 전문 기업을 인수한 배경에는 미래 이동 수단 시장을 선점하겠다는 강력한 의지가 담겨 있습니다. 그룹 차원에서 제시한 미래 사업 구조의 재편안에 따르면, 로보틱스는 단순한 부가 사업이 아닌 핵심 축 중 하나로 자리 잡게 됩니다. 이는 현대자동차가 더 이상 전통적인 완성차 제조사에 머물지 않고, 인간의 이동성을 확장하는 종합 서비스 기업으로 도약하겠다는 선언과도 같습니다. 보스턴 다이내믹스의 인수는 이러한 거대한 전략적 목표를 달성하기 위한 가장 중요한 기술적 토대가 될 것입니다. 로보틱스 기술은 미래 자동차 산업의 핵심인 자율주행 기술과 밀접하게 연관되어 있습니다. 자율주행 자동차는 카메라, 라이다(LiDAR), 레이더 등 다양한 센서를 통해 주변 환경을 인지하고 판단해야 하는데, 이는 로봇이 공간을 인식하는 방식과 매우 흡사합니다. 보스턴 다이내믹스가 보유한 고도의 센싱 기술과 제어 알고리즘은 자율주행 시스템의 안전성과 정밀도를 높이는 데 크게 기여할 수 있습니다. 즉, 자동차가 점차 지능형 로봇으로 진화하는 과정에서 로보틱스 기술은 안전한 운전을 돕는 필수적인 요소가 되는 셈입니다. 로봇 기술의 활용 범위는 지상 모빌리티를 넘어 도심 항공 모빌리티(UAM) 분야까지 확장됩니다. 개인용 비행체(PAV)의 안정적인 비행을 위해서는 정밀한 자세 제어와 인공지능 기반의 자율 운항 기술이 필수적인데, 보스턴 다이내믹스의 기술력이 여기서 빛을 발할 수 있습니다. 현대자동차는 이번 인수를 통해 로봇 자체의 상업적 가치뿐만 아니라, 미래 이동 수단 전반에 걸친 기술적 우위를 확보하고자 합니다. 로보틱스 팀을 신설하고 대규모 연구 인력을 투입하는 등, 현대자동차의 로봇을 향한 여정은 이제 본격적인 궤도에 올랐습니다.

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[석학인터뷰] 인간의 지능을 뛰어넘는 초지능이 가능할까? | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

초지능이란 인간과 같은 자의식이나 마음을 가진 존재라기보다, 다양한 분야에서 인간의 능력을 압도하는 지능을 의미합니다. 이미 바둑 분야의 알파고처럼 특정 영역에서는 인간을 넘어선 초지능이 존재하고 있으며, 앞으로는 범용 인공지능(AGI)의 단계로 진화할 것입니다. 전문가들은 약 20년 뒤에 범용 인공지능(AGI)이 등장하고, 그로부터 다시 20년이 흐른 2074년경에는 모든 지적 활동 영역에서 인간을 압도하는 진정한 의미의 초지능이 나타날 것으로 예측합니다. 이러한 급격한 도약은 인공지능의 정보 처리 능력이 폭발적으로 증가하는 시점과 맞물려 발생할 것이며, 이는 기술 발전의 자연스러운 흐름이라고 볼 수 있습니다. 인공지능 개발 과정은 마치 앞만 보고 달리는 육상 선수들의 시합과 같습니다. 옆의 경쟁자보다 빨리 가려는 노력도 중요하지만, 가끔은 브레이크를 밟고 우리가 왜 이 목적지로 향하고 있는지 되돌아봐야 합니다. 초지능을 만들어야 하는 명확한 이유와 목적이 없다면, 그 개발 자체를 신중하게 재고해야 할 수도 있습니다. 기술의 진보가 인류에게 어떤 의미를 갖는지, 그리고 그 과정에서 놓치고 있는 윤리적 가치는 없는지 끊임없이 질문을 던지는 태도가 필요합니다. 사회적 공감대를 끌어낼 수 있는 범위 내에서 연구가 진행되어야만 인공지능 기술이 인류의 진정한 동반자로 거듭날 수 있을 것입니다. 뇌공학적 측면에서는 인간의 뇌에 칩을 삽입하여 지능을 높이는 인위적인 진화도 초지능의 한 형태로 논의될 수 있습니다. 하지만 이러한 기술의 본래 목적은 초지능 구현이 아니라 뇌 질환 환자들을 치료하기 위한 것임을 잊지 말아야 합니다. 또한 특정 분야에서 인간을 능가하는 것은 상대적으로 쉬운 일일 수 있지만, 인간이 자연스럽게 수행하는 일반적인 인지 능력을 완벽히 흉내 내는 것은 여전히 큰 도전 과제입니다. 인간의 지능은 고도의 유연성을 바탕으로 자의식이나 의도와 같은 추상적인 영역까지 아우르기 때문입니다. 결국 초지능의 실현은 우리가 지능이라는 개념을 어떻게 정의하느냐에 달려 있습니다.

남세동, 신현정, 이교구, 이세민, 임창환, 장병탁, 최재식, 한보형, 함유근, 현동훈

카오스재단2020 카오스강연 'Ai X'

뇌인지과학

[석학인터뷰] 인간과 거의 유사하게 생각할 수 있는 범용인공지능이 가능할까? | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

과거에는 범용 인공지능(AGI)이 먼 미래의 상상 속 이야기로만 여겨졌습니다. 특정 영역에서만 뛰어난 성능을 보이는 '약 인공지능(Narrow AI)'과 달리, 모든 분야에서 인간처럼 사고하는 인공지능은 구현하기 어렵다고 믿었기 때문입니다. 하지만 GPT-3와 같은 거대 언어 모델의 등장은 이러한 인식을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 수많은 데이터를 학습하며 형성된 인공지능의 상식은 마치 범용 인공지능(AGI)의 시조새나 플라나리아와 같은 원시적인 형태를 보여주는 듯하며, 이는 범용 인공지능(AGI)의 실현 가능성을 시사합니다. 인공지능이 진정한 의미의 범용성을 갖추기 위해서는 자아의식이라는 높은 벽을 넘어야 합니다. 그러나 우리가 자아의식을 명확하게 정의하지 못하는 상황에서 이를 기술적으로 구현하는 것은 현재로서는 불가능에 가깝다는 의견이 지배적입니다. 단순히 인간의 눈이나 귀를 대체하는 약 인공지능(Narrow AI)의 기능을 여러 개 합친다고 해서 그것을 강 인공지능이라 부르기는 어렵습니다. 우리가 정의하는 진정한 범용 인공지능(AGI)은 단순한 기능의 집합을 넘어선 차원의 존재여야 하기 때문에 기술적 도약이 더 필요한 시점입니다. 자아의식의 본질에 대해 고민하다 보면 인간과 기계의 경계가 모호해지기도 합니다. 흔히 인간은 독립적으로 사고하기에 자아가 있고, 인공지능은 프로그래밍된 결과물일 뿐이라고 생각합니다. 하지만 관점을 달리하면 인간의 사고 과정 역시 생물학적으로 설계된 일종의 고도화된 프로그램일 가능성을 배제할 수 없습니다. 이러한 논리적 연장선상에서 본다면, 인간의 지능을 모사하는 범용 인공지능(AGI)의 탄생 또한 충분히 실현 가능한 미래의 영역에 속하게 된다는 시각도 존재합니다. 지능의 수준이 곧 자아의식의 유무를 결정하는 것은 아닙니다. 뇌과학에서는 자아를 판별하는 기준으로 거울 속의 자신을 알아보는 '미러 테스트'를 활용하곤 합니다. 인간은 생후 18개월만 되어도 이를 통과하지만, 지능이 높다고 알려진 개나 고양이조차 거울 속 모습을 타인이나 적으로 인식하는 경우가 많습니다. 이는 현재 우리가 축적해 온 기술력만으로 자아를 가진 인공지능을 만드는 것이 얼마나 어려운 과제인지를 다시금 상기시켜 주며, 단순한 지능 지수 이상의 무언가가 필요함을 보여줍니다. 결국 지능과 의식을 어떻게 정의하느냐에 따라 인공지능의 미래는 달라질 것입니다. 바둑이라는 특정 영역에서 알파고가 인간을 넘어선 것처럼, 특정 지능의 구현은 이미 현실이 되었습니다. 비록 진짜 자아의식이 존재하는지에 대해서는 철학적 장벽이 남아있을지라도, 인간이 보기에 의식을 가진 것처럼 행동하는 기계를 만드는 것은 가능해 보입니다. 기계를 바라보는 인간의 해석이 개입되는 순간, 인공지능은 우리 곁에서 의식을 가진 존재로 받아들여질 수 있기 때문입니다.

남세동, 신현정, 이교구, 이세민, 임창환, 장병탁, 최재식, 한보형, 함유근, 현동훈

카오스재단2020 카오스강연 'Ai X'

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[인생과학영화#4] ‘스페이스 오페라’ & ‘테크느와르’의 계보

SF 장르의 양대 산맥인 스타 트렉과 스타워즈는 스페이스 오페라라는 공통분모를 지니면서도 서로 다른 길을 걸어왔습니다. 스타 트렉이 과학적 고증에 충실한 정통 SF의 길을 택해 인종과 종족을 초월한 지구 대통합의 이상을 그렸다면, 스타워즈는 선악의 대립과 포스라는 정신적 개념을 강조하며 우주 판타지의 영역을 개척했습니다. 이러한 차이는 제목에서도 드러나는데, 모험을 뜻하는 트렉과 전쟁을 의미하는 워즈는 각 시리즈가 지향하는 바를 명확히 보여줍니다. 두 작품은 미래 과학의 보고로서 수많은 기술적 상상력을 현실로 끌어들이는 데 결정적인 역할을 했습니다. 스타 트렉은 시대를 앞서간 과학적 통찰력으로 유명합니다. 1960년대에 이미 블랙홀의 개념을 '블랙 스타'로 묘사했으며, 오늘날 우리가 사용하는 태블릿 PC나 화상 통화 같은 기술을 예견하기도 했습니다. 특히 안드로이드인 데이터 소령은 단순한 기계를 넘어 독립된 인격체로 인정받으며 인간과 기계의 경계에 대한 철학적 질문을 던졌습니다. 아직 실현되지 않은 워프 항법이나 트랜스포터 기술은 여전히 인류의 상상력을 자극하는 미래 과학의 과제로 남아 있습니다. 이처럼 스타 트렉은 새로운 기술의 산실이자 인류가 나아갈 방향을 제시하는 나침반 역할을 해왔습니다. 반면 스타워즈는 로봇들의 천국이라 불릴 만큼 다양한 드로이드들을 통해 독창적인 세계관을 구축했습니다. R2-D2와 C-3PO로 대표되는 드로이드들은 인공지능의 지적 능력에 따라 등급이 나뉘며, 인간과 공존하거나 때로는 영웅적인 활약을 펼치기도 합니다. 흥미로운 점은 최첨단 과학 기술이 등장함에도 불구하고 제다이 기사들이 광선검을 휘두르며 '포스'라는 초자연적인 에너지와 소통한다는 사실입니다. 이는 과거와 미래, 과학과 초과학의 경계를 자유롭게 넘나드는 우주 판타지로서의 면모를 잘 보여줍니다. 스타워즈는 이처럼 방대한 서사를 통해 인간의 상상력이 도달할 수 있는 끝을 보여주었습니다. 20세기 후반에는 밝은 스페이스 오페라와 대비되는 어둡고 암울한 '테크 누아르' 장르가 부상했습니다. 그 중심에 있는 에일리언 시리즈는 H.R. 기거의 기괴하고 독창적인 디자인을 통해 영화사상 유례없는 괴물 이미지를 탄생시켰습니다. 또한, 이 시리즈는 애쉬부터 데이빗에 이르는 안드로이드 계보를 통해 인간의 통제를 벗어난 인공지능의 위험성과 자율적 인격의 진화를 심도 있게 다루었습니다. 특히 프리퀄인 프로메테우스에서 창조주인 인간에게 질문을 던지는 데이빗의 모습은 기술 발전이 가져올 실존적 위기를 암시하며 관객들에게 깊은 인상을 남겼습니다. 제임스 카메론 감독의 터미네이터와 아바타는 영상 기술의 혁명을 주도하며 SF 영화의 지평을 넓혔습니다. 터미네이터는 미래와 현재 사이의 타임 패러독스를 다루며 액체 금속 로봇 T-1000이라는 경이로운 시각 효과를 선보였습니다. 이후 아바타는 3D 기술의 정점을 찍으며 인간의 의식을 다른 육체에 접속시키는 혁신적인 설정을 현실감 있게 구현했습니다. 카메론 감독은 자신의 해양 탐험 경험을 영화적 상상력과 결합하여 미지의 세계를 창조해냈습니다. 끊임없는 도전 정신으로 무장한 그의 행보는 기술과 예술이 결합한 테크 누아르의 정수를 보여주며 현대 SF의 황금기를 이끌었습니다.

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[석학인터뷰] 신현정_ 의료분야의 인공지능, 블루오션이죠 | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

인공지능과 바이오메디컬의 결합은 높은 진입 장벽만큼이나 독보적인 가치를 지닙니다. 명확한 논리로 구성된 IT 분야와 달리, 생물학은 정답이 정해져 있지 않은 복잡성을 지니고 있어 두 분야를 동시에 섭렵한 전문가는 희소성을 갖게 됩니다. 이러한 융합 연구는 단순히 기술을 적용하는 것을 넘어, 서로 다른 학문적 특성을 이해하고 조화시키는 과정에서 새로운 가능성을 발견하는 재미를 선사합니다. 낯선 분야에 도전하여 지긋이 연구를 이어가는 인내심은 결국 누구도 쉽게 넘볼 수 없는 유니크한 경쟁력이 됩니다. 산업공학을 전공하며 프로그래밍과 신경망 구축에 매진했던 경험은 인공지능 연구의 든든한 밑거름이 되었습니다. 특히 독일 막스 플랑크 연구소에서의 경험은 생물학이라는 학문에 매료되는 결정적인 계기가 되었습니다. 0과 1로 명확히 떨어지는 디지털 세계와 달리, 상황에 따라 결과가 달라질 수 있는 생물학의 유연함과 깊이 있는 용어들은 연구자로서 도전 의식을 자극하며 학문적 매력을 더해주었습니다. 이러한 배경은 데이터 중심의 사고방식을 생명 과학의 복잡한 현상에 접목하는 중요한 전환점이 되었습니다. 교육자로서 가장 큰 보람은 학생들의 성장을 지켜보는 데 있습니다. 이미 우수한 학생보다 조금은 부족했던 학생이 연구실에 들어와 학문적으로 발전하여 세계적인 학회에서 발표하는 모습을 볼 때 깊은 감동을 느낍니다. 일상에서는 반려견들과 시간을 보내며 단순하고 평온한 삶의 가치를 배우기도 합니다. 이러한 균형 잡힌 삶은 연구와 교육에 집중할 수 있는 에너지를 제공하며, 제자들이 사회에서 제 역할을 다할 수 있도록 돕는 원동력이 됩니다. 학생들의 잠재력을 끌어올리는 과정은 연구만큼이나 가치 있는 일입니다. 의료 분야에서 인공지능은 거대한 데이터의 바다를 항해하는 핵심적인 도구로 자리 잡았습니다. 인간이 처리하기 힘든 방대한 빅데이터를 효율적으로 분석하여 의료진의 최종 결정을 돕는 역할을 수행합니다. 건강하게 오래 살고자 하는 인류의 근원적인 욕구와 맞물려, 인공지능 의료 기술은 무궁무진한 기회가 잠재된 블루오션이라 할 수 있습니다. 복잡한 의료 정보를 쉽게 찾아주고 접근성을 높여주는 기술은 우리 삶의 질을 획기적으로 개선할 것이며, 이는 인공지능이 반드시 필요한 이유이기도 합니다. 인공지능은 신약 및 백신 개발 과정에서 혁신적인 변화를 이끌어내고 있습니다. 수많은 후보 물질 중에서 가능성이 높은 대상을 선별하고 점수화함으로써 연구의 탐색 공간을 획기적으로 좁혀줍니다. 이는 질병의 원인이 되는 유전자를 특정하고, 그에 적합한 약물 구조를 설계하는 데 결정적인 도움을 줍니다. 앞으로 인공지능은 질병 정복을 위한 여정에서 연구자들에게 가장 강력하고 정밀한 조력자로서 그 역할을 더욱 확대해 나갈 것입니다. 개괄적인 소개부터 심도 있는 분석까지, 인공지능과 바이오메디컬의 만남은 계속될 것입니다.

신현정

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생명과학
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[석학인터뷰] 완벽한 휴대용 번역기가 실현될 수 있을까? | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

인공지능 기술의 비약적인 발전으로 인해 향후 10년 내에 우리 삶을 획기적으로 바꿀 통번역기가 등장할 것으로 보입니다. 하드웨어와 소프트웨어, 특히 딥러닝 기술의 진보는 귀에 꽂는 이어폰 형태나 안경처럼 착용하는 기기를 통해 실시간 통역을 가능하게 할 것입니다. 이러한 기기는 단순히 언어를 옮기는 수준을 넘어 사용자의 목소리 톤이나 고유한 사투리까지 반영하여 상대방의 언어로 자연스럽게 전달하는 수준에 도달할 것입니다. 이는 인간 통역사의 역량을 넘어서는 새로운 소통의 시대를 예고합니다. 번역의 본질은 데이터의 축적과 이를 활용한 치환 과정에 있습니다. 과거 국제 공용어를 만들려던 시도는 큰 성과를 거두지 못했지만, 현대의 인공지능 번역기는 방대한 데이터를 바탕으로 놀라운 정확도를 보여주고 있습니다. 특정 단어를 다른 언어로 바꾸는 좁은 의미의 번역은 이미 데이터만 충분하다면 완성 단계에 접어들었다고 볼 수 있습니다. 전문가들은 인공지능 번역기가 가장 빠르게 실용화될 분야 중 하나라고 입을 모으며, 주요 언어들 사이의 장벽은 이미 상당 부분 허물어지고 있음을 강조합니다. 미래에는 통번역기를 사용하는 단계를 넘어 뇌에 직접 언어 정보를 주입하는 방식도 가능해질 전망입니다. 뇌공학적 관점에서 인간의 언어 처리 과정을 이해하고 뉴런 코드를 해독할 수 있다면, 외부에서 생성된 언어 데이터를 뇌에 직접 전달하는 시스템이 구축될 수 있습니다. 이는 영화 속 장면처럼 특정 국가의 언어를 단시간에 습득하거나, 외국인을 만나기 직전에 해당 언어 정보를 뇌에 다운로드하는 혁신적인 경험을 제공할 것입니다. 뇌와 컴퓨터의 연결은 언어 장벽을 허무는 궁극적인 해결책이 될 수 있습니다. 현재 우리가 사용하고 있는 구글 번역기나 파파고와 같은 서비스들은 이미 문장이나 문단을 통째로 번역하는 데 있어 높은 성공률을 보이고 있습니다. 한국어와 일본어처럼 구조가 유사한 언어들 사이의 번역은 이미 상당한 수준에 도달했으며, 데이터 학습량이 늘어날수록 그 정교함은 더욱 커질 것입니다. 번역 과정에서 기계가 문장의 의미를 완벽히 이해하지 못하더라도, 결과물을 받아보는 인간이 맥락을 파악할 수 있다면 소통에는 지장이 없습니다. 이러한 효율성은 인공지능 번역이 인간 번역가를 대체할 가능성을 시사합니다. 실시간 휴대용 통번역기의 보편화는 이제 시간문제일 뿐입니다. 일상적인 대화 수준은 인공지능이 충분히 학습하고 처리할 수 있는 범위 내에 있으며, 기술적인 제약으로 여겨졌던 처리 속도 문제 또한 하드웨어의 발전으로 빠르게 해결되고 있습니다. 앞으로 10년에서 20년 뒤에는 누구나 주머니 속에 완벽한 통역사를 지니고 다니는 세상이 올 것입니다. 언어의 장벽이 사라진 미래 사회에서는 전 세계 사람들이 제약 없이 소통하며 새로운 가치를 창출하는 진정한 글로벌 시대가 열릴 것으로 기대됩니다.

남세동, 신현정, 이교구, 이세민, 임창환, 장병탁, 최재식, 한보형, 함유근, 현동훈

카오스재단2020 카오스강연 'Ai X'

뇌인지과학

[SF2020] SF시네마토크 - 11/9(월) '인천스텔라' 특별상영

SF는 단순한 공상이나 허구가 아닙니다. 수십 년 전 영화 속에서나 보았던 화상 전화와 3D 프린터가 오늘날 우리의 일상이 된 것처럼, SF는 과학적 상상력을 바탕으로 미래의 모습을 구체화하는 역할을 합니다. 인류는 이러한 상상력을 토대로 기술적 한계를 극복하고 삶을 풍요롭게 만들어 왔습니다. SF 축제는 이러한 지적 즐거움을 공유하며 과학과 대중을 잇는 중요한 플랫폼으로 자리 잡고 있습니다. 영화 제작에 있어 거대한 자본과 최첨단 기술이 반드시 필수적인 것은 아닙니다. 일상에서 흔히 볼 수 있는 소품과 장비를 활용하여 자신만의 이야기를 풀어내는 'C급 무비' 철학은 누구나 창작자가 될 수 있다는 가능성을 보여줍니다. 이는 자본의 구애를 받지 않고 창의적인 아이디어를 즉각적으로 실현하는 수평적인 예술 형태를 지향합니다. 주변의 사물을 새로운 시각으로 바라보는 것에서부터 SF의 진정한 탐험은 시작됩니다. 영화 '인천스텔라'는 저예산이라는 제약을 창의적인 유머와 과학적 설정으로 극복한 사례입니다. 우주선을 자동차로 표현하거나 일상의 박스를 시공간을 넘나드는 통로로 설정한 것은 SF 장르에 대한 고정관념을 깨뜨립니다. 이러한 시도는 관객들에게 SF가 멀고 어려운 이야기가 아니라, 우리 주변의 익숙한 공간에서도 충분히 펼쳐질 수 있는 친숙한 장르임을 일깨워 줍니다. 이는 예술적 허용을 넘어 과학적 상상력의 확장을 의미합니다. 작품 속에는 초끈 이론이나 거품 우주론과 같은 현대 물리학의 심오한 개념들이 녹아 있습니다. 우리가 살고 있는 우주가 수많은 우연의 산물일 수 있다는 가설은 인간 존재에 대한 겸손함을 가르쳐 줍니다. 무한한 우주 속에서 인간은 찰나의 존재에 불과할지 모르지만, 그 안에서 느끼는 사랑과 유대감은 우주적 폭발인 초신성만큼이나 강렬한 에너지를 가집니다. 과학적 이론은 서사에 깊이를 더하며 관객들에게 지적인 통찰을 제공하는 훌륭한 도구가 됩니다. 영화에서 반복적으로 등장하는 '박스'는 단순한 소품 이상의 상징적 의미를 지닙니다. 그것은 부모의 품이자 안식처인 동시에, 언젠가는 깨고 나와야 할 알과 같은 존재입니다. 주인공이 박스에서 벗어나 광활한 우주로 나아가는 과정은 진정한 자아의 독립과 성장을 의미합니다. SF는 미지의 공간을 개척하는 외적 탐험뿐만 아니라, 인간 내면의 성숙을 다루는 심리적 여정이기도 합니다. 이러한 상징성은 관객들에게 깊은 정서적 울림을 전달합니다. 과학과 예술은 서로 다른 영역처럼 보이지만 끊임없이 영감을 주고받는 관계입니다. 과거 천문학자의 관측 기록이 예술가의 걸작에 영감을 주었듯, 현대의 과학 기술은 예술가들에게 새로운 상상력의 단초를 제공합니다. 반대로 예술적 상상력은 과학자들에게 새로운 가설을 세우는 밑바탕이 되기도 합니다. 이러한 상호작용은 인류의 지평을 넓히고 세상을 바라보는 다채로운 시각을 형성하는 데 기여하며, 우리가 사는 세상을 더욱 입체적으로 이해하게 합니다. SF는 미래를 꿈꾸는 이들에게 용기를 주는 장르입니다. 우리가 머릿속으로 그릴 수 있는 가능성이 있다면, 그것은 우주의 어느 곳에선가 반드시 일어날 수 있는 일입니다. 상상은 현실을 이끄는 힘이며, 그 과정에서 우리는 스스로의 존재 가치를 발견하게 됩니다. 앞으로도 과학적 상상력은 멈추지 않을 것이며, 이를 통해 만들어질 미래는 우리의 삶을 더욱 풍요롭고 의미 있게 채워나갈 것입니다. SF는 결국 인간이 스스로의 한계를 넘어서는 과정 그 자체입니다.

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[SF2020] 10주년 축하영상!

인류는 오랜 시간 동안 SF 영화나 소설을 통해 과학적 상상력을 발휘하며 미래의 모습을 그려왔습니다. 수십 년 전 상상 속에서만 존재하던 화상 전화나 3D 프린터가 오늘날 우리의 일상이 된 것처럼, SF는 단순한 허구를 넘어 실제 과학기술의 발전을 이끄는 중요한 동력이 되어왔습니다. 이러한 상상력은 우리 삶을 더욱 풍요롭게 만드는 토대가 되며, 과학계는 이를 현실로 구현하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. SF는 우리가 꿈꾸는 미래를 미리 엿보고 준비하게 하는 창의적인 설계도와 같습니다. 올해로 10주년을 맞이한 SF 축제는 대한민국 SF 문화의 저변을 확대하는 중요한 플랫폼으로 자리 잡았습니다. 특히 이번 행사는 비대면 시대에 발맞추어 온라인 중심의 다채로운 프로그램과 안전한 드라이브인 관람 방식을 도입하여 새로운 축제의 모델을 제시하고 있습니다. 과거에는 SF가 특정 계층의 전유물처럼 여겨지기도 했으나, 이제는 드라마나 영화 등 대중 매체 속에서도 흔히 접할 수 있는 보편적인 장르가 되었습니다. 누구나 일상 속에서 SF적 설정을 즐기며 미래 사회를 경험하고 상상력을 키울 수 있는 환경이 조성된 것입니다. SF는 단순히 이야기를 즐기는 것을 넘어 '사이언스 패브리케이션', 즉 과학을 통해 무언가를 직접 만들어가는 지적인 즐거움을 선사합니다. 이번 축제는 시민들이 직접 참여하여 내용을 채워나가는 소통의 장으로서, 과학과 미래에 대해 깊이 고민해 볼 수 있는 기회를 제공합니다. 2020년을 넘어 2100년의 미래까지 내다보는 이러한 시도는 우리 사회가 나아가야 할 방향을 제시하며, 지적인 유희를 통해 더 나은 세상을 설계하는 밑거름이 됩니다. 상상이 현실이 되는 과정을 함께하며 우리는 더 넓은 세계로 나아가는 발판을 마련하게 될 것입니다.

국립과천과학관문화행사🎆

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[그림으로 보는 과학뉴스] 전화기, 스마트폰 그리고 사용자 인터페이스

최근 글로벌 스마트폰 시장에서는 삼성전자의 약진이 두드러지고 있습니다. 미국의 대중국 제재와 인도의 반중 정서 등 복합적인 국제 정세 속에서 삼성은 화웨이를 제치고 세계 시장 점유율 1위를 탈환하는 쾌거를 이루었습니다. 특히 갤럭시 S21의 조기 출시 소식은 기술 격차를 더욱 벌리려는 전략으로 풀이됩니다. 이러한 변화는 단순히 한 기업의 성장을 넘어, 우리나라 휴대폰 산업이 다시 한번 도약할 수 있는 중요한 기회로 작용하고 있습니다. 정보기술 시장조사기관의 자료에 따르면 삼성의 점유율은 20%를 상회하며 시장의 주도권을 확실히 쥐고 있는 모습입니다. 우리가 현재 일상적으로 사용하는 스마트폰은 과거의 수많은 변화를 거쳐 탄생했습니다. 과거 다이얼식 전화기에서 시작해 버튼형 공중전화, 그리고 특정 기지국 근처에서만 통화가 가능했던 시티폰의 시대를 지나왔습니다. 90년대 중반 유행했던 시티폰은 공중전화 박스 주변에 사람들이 모여 전화를 걸던 독특한 풍경을 만들어내기도 했습니다. 이후 휴대폰이 대중화되면서 언제 어디서나 연락이 닿는 시대가 열렸고, 이는 단순한 통신 수단을 넘어 생활의 필수품으로 자리 잡았습니다. 이러한 기술의 발전은 사람들이 기기를 대하는 방식과 소통하는 문화를 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 스마트폰의 진정한 대중화는 애플의 스티브 잡스가 선보인 아이폰으로부터 시작되었습니다. 사실 최초의 스마트폰은 IBM이 개발한 '사이먼'이었지만, 복잡한 쿼티 자판과 조악한 인터페이스 탓에 시장의 선택을 받지는 못했습니다. 반면 아이폰은 기존의 물리적인 버튼을 과감히 없애고 정전식 풀 터치스크린을 도입하며 사용자 인터페이스(UI)의 혁신을 불러일으켰습니다. 이는 사용자가 기기를 조작하는 환경을 완전히 새롭게 정의한 사건이었습니다. 검은 터틀넥을 입은 잡스가 주머니에서 꺼낸 작은 기기는 전 세계 스마트폰의 표준이 되었으며, 오늘날 우리가 누리는 디지털 환경의 초석이 되었습니다. 스마트폰이 지능적인 기기로 거듭날 수 있었던 배경에는 다양한 센서 기술이 숨어 있습니다. 통화 시 화면을 자동으로 꺼주는 근접 센서와 주변 밝기에 따라 화면 조도를 조절하는 조도 센서는 사용자의 편의성을 극대화합니다. 또한 가속도 센서와 자이로 센서는 기기의 방향을 인식하여 지도 서비스나 게임 등에서 새로운 경험을 제공합니다. 이러한 기술적 요소들이 모여 사용자 경험(UX)이라는 개념을 완성하며, 기기를 사용하는 과정에서 최적의 만족감을 느끼게 합니다. 현대의 스마트폰은 이러한 센서들을 기본적으로 탑재하고 있으며, 이를 통해 인간의 감각을 확장하는 도구로서 그 역할을 충실히 수행하고 있습니다. 미래의 스마트폰은 더 이상 손에 들고 다니는 형태에 머물지 않을 전망입니다. 옷처럼 입거나 귀에 거는 웨어러블 기기로 진화하고 있으며, 물리적인 액정 화면 대신 홀로그램이나 프로젝션 방식을 활용한 가상 모니터가 그 자리를 대신할 수 있습니다. 심지어 뇌파를 읽어 메시지를 전달하는 텔레파시와 같은 기술도 연구되고 있어, 인간과 기기가 직접 소통하는 휴먼 인터페이스의 시대가 머지않았음을 예고합니다. 기술의 발전은 우리가 상상하던 공상과학 영화 속 장면들을 현실로 바꾸어 놓고 있습니다. 스마트폰은 이제 단순한 전화기를 넘어 인간의 삶과 지능을 연결하는 핵심적인 매개체로 계속해서 진화해 나갈 것입니다.

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[석학인터뷰] 한보형_ 컴퓨터 비전! 글로벌 기업과 협력합니다 | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

컴퓨터 비전 기술이 초기에는 실용적인 알고리즘이 부족한 낮은 수준에 머물러 있었습니다. 하지만 디지털 카메라의 얼굴 검출 기능이나 마이크로소프트의 키넥트 센서 같은 혁신적인 기술들이 등장하며 분야의 가능성을 증명하기 시작했습니다. 최근 몇 년 사이 딥러닝의 비약적인 발전과 함께 컴퓨터 비전은 엄청난 성장을 이루었으며, 이러한 기술적 변혁의 중심에서 연구자로서 기여하고 있다는 사실에 큰 자부심과 보람을 느낍니다. 사람의 눈과 카메라는 신호를 받아들이는 측면에서 큰 차이가 없지만, 이를 처리하는 뇌와 컴퓨터의 방식은 근본적으로 다릅니다. 특히 최근의 컴퓨터 비전은 딥러닝 기반의 학습 알고리즘이 주류를 이루면서 알고리즘 자체의 설계보다 데이터의 질과 구성에 따라 결과가 크게 달라지는 경향을 보입니다. 따라서 연구자들은 데이터가 생성되는 과정을 세심하게 고려하고 이를 효과적으로 제어할 수 있는 능력을 갖추는 것이 무엇보다 중요해졌습니다. 구글과 카카오브레인 같은 소프트웨어 기업에서의 연구 경험은 매우 값진 시간이었습니다. 구글에서는 특정 이미지를 입력하면 유사한 이미지를 찾거나 사진 속 장소를 파악하는 이미지 검색 기술을 연구하여 실제 서비스에 적용하는 성과를 거두었습니다. 카카오브레인에서는 단순히 시각적인 품질을 높이는 것을 넘어, 인공지능 알고리즘이 물체를 더 정확하게 검출할 수 있도록 최적화된 지능형 이미지 압축 기술을 개발하며 기술의 실용성을 높이는 데 집중했습니다. 연구자로서의 길은 항상 순탄하지만은 않았습니다. 인공지능 분야가 주목받기 전의 어려운 시기를 겪기도 했으며, 이론적인 알고리즘 공부에서 시작해 눈에 보이는 결과를 만들어내는 컴퓨터 비전으로 전공을 전환하는 과정도 있었습니다. 학생들을 지도할 때는 문제를 정확히 파악하고 솔직하게 소통하는 방식을 선호합니다. 학생 개개인의 단점을 억지로 고치려 하기보다는 그들이 가진 고유한 장점을 극대화하여 스스로 문제를 해결할 수 있도록 돕는 데 주력하고 있습니다. 개인적으로 낙천적인 성격 덕분에 슬럼프가 찾아와도 며칠간의 휴식을 통해 빠르게 회복하며 연구를 지속해올 수 있었습니다. 이번 강의를 통해서는 컴퓨터 비전의 기술적 성취뿐만 아니라 인공지능이 직면한 현실적인 문제들과 앞으로 나아가야 할 방향에 대해 심도 있게 논의하고자 합니다. 기술의 긍정적인 면과 부정적인 면을 모두 균형 있게 바라봄으로써, 대중들이 인공지능의 발전을 올바르게 이해하고 준비할 수 있도록 돕는 가이드 역할을 수행하고 싶습니다.

한보형

카오스재단카오스강연

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[석학인터뷰] AI, 휴대용 번역기 당연히 가능하고, 대화도 예술도 모두 가능하다! | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

인공지능 기술의 발전은 예술을 바라보는 우리의 근본적인 시각을 변화시키고 있습니다. 특히 딥러닝으로 생성된 작품은 그것을 만들어낸 알고리즘의 성과인지, 아니면 그 시스템을 설계한 인간의 창의성인지에 대한 논쟁을 불러일으킵니다. 현대 예술의 난해함 속에서 인공지능이 만든 결과물은 인간의 것과 구별하기 어려울 정도로 정교해지고 있습니다. 비록 기술이 인간의 표현 방식을 완벽하게 흉내 낸다 하더라도, 그 이면에 마음이 부재한다는 사실을 인지하는 순간 우리는 일종의 공허함을 느낄 수도 있습니다. 하지만 예술의 정의 자체가 변화하는 미래에는 이러한 기술적 산물 또한 새로운 형태의 예술로 인정받게 될 것입니다. 우리는 머지않은 미래에 실시간으로 소통을 돕는 휴대용 번역기가 보편화되는 시대를 맞이할 것입니다. 현재의 번역 기술은 이미 놀라운 수준에 도달해 있으며, 향후 10년에서 20년 사이에는 언어의 장벽이 거의 사라질 것으로 예측됩니다. 이러한 변화는 단순히 단어를 옮기는 수준을 넘어 인공지능이 인간과 대화하며 정교하게 상호작용하는 단계로 진화하고 있음을 의미합니다. 비록 인공지능과의 대화가 때로는 인위적으로 느껴질 수 있으나, 시스템이 더욱 정교해짐에 따라 사용자는 상대가 기계인지 사람인지 구분하기 힘든 경험을 하게 될 것입니다. 이는 기술이 인간의 소통 방식을 얼마나 깊이 파고들고 있는지를 잘 보여주는 사례라 할 수 있습니다. 과거에는 범용 인공지능(AGI)의 등장을 공상 과학의 영역으로만 치부했으나, 최근의 기술적 도약은 이러한 인식을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 특정 분야에 한정된 지능을 넘어 인간처럼 다양한 영역에서 사고할 수 있는 인공지능의 등장은 이제 현실적인 가능성으로 다가오고 있습니다. 이러한 범용 인공지능이 일반화되는 시점에는 인류의 지적 능력을 압도하는 초지능으로의 급격한 진화가 일어날 수 있습니다. 하지만 이러한 강력한 기술은 핵폭탄보다 더 위험할 수 있다는 경고를 동반하기도 합니다. 따라서 우리는 인공지능이 가져올 압도적인 편리함과 동시에, 그 기술이 인류에게 미칠 잠재적인 위협에 대해서도 깊이 고민하고 대비해야 할 시점에 서 있습니다.

남세동, 신현정, 이교구, 이세민, 임창환, 장병탁, 최재식, 한보형, 함유근, 현동훈

카오스재단2020 카오스강연 'Ai X'

뇌인지과학

[석학인터뷰] 임창환_ 뇌와 AI의 합체! 50년, 아니 20년 후 가능하다? | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

현대 과학의 최전선이라 불리는 뇌 연구 분야는 마치 치열한 전쟁터와 같습니다. 인류가 아직 뇌의 신비를 20% 정도밖에 이해하지 못하고 있는 상황에서, 이 미지의 영역을 선점하는 것은 국가와 인류의 미래가 걸린 중대한 과제입니다. 비록 거대한 지식의 피라미드를 쌓아 올리는 과정에서 벽돌 하나를 놓는 정도의 작은 기여일지라도, 그 한 걸음이 가지는 가치는 매우 큽니다. 연구자들은 이러한 사명감을 바탕으로 광속으로 발전하는 기술 경쟁 속에서 뇌의 비밀을 풀기 위해 끊임없이 정진하고 있으며, 이 분야에 대한 깊은 애정과 책임감을 느끼고 있습니다. 최근 뇌 공학의 흐름은 단순한 성능 향상을 넘어 실용적인 응용 분야로 그 범위를 넓혀가고 있습니다. 과거에는 뇌파 신호를 분석하는 알고리즘 개발에 집중했다면, 이제는 이를 활용해 드론을 조작하거나 휠체어 및 외골격 로봇을 제어하는 단계에 이르렀습니다. 더 나아가 생각만으로 냉장고나 TV 같은 가전제품을 조작하는 기술도 현실화되고 있습니다. 이러한 기술적 진보는 신체적 제약을 극복하게 해줄 뿐만 아니라, 인간과 기계가 소통하는 방식 자체를 근본적으로 변화시키고 있습니다. 일상 속의 다양한 기기들이 뇌와 연결되는 시대가 머지않았습니다. 연구의 지평은 뇌 신호를 넘어 얼굴 부위에서 발생하는 다양한 생체 신호로까지 확장되고 있습니다. 안면 근육의 움직임에서 발생하는 근전도나 눈동자의 움직임을 포착하는 신호를 결합하여, 더욱 정교한 인간-컴퓨터 인터페이스를 구축하고 있습니다. 또한 단순히 신호를 읽는 것에 그치지 않고, 전자기 자극이나 빛을 이용해 뇌 기능을 적절하게 조절하는 기술도 활발히 개발 중입니다. 이는 외부 자극을 통해 뇌의 상태를 최적화함으로써 인지 능력을 향상하거나 질환을 치료하는 데 기여할 수 있습니다. 이러한 다각적인 접근은 인간의 능력을 확장하는 새로운 열쇠가 될 것입니다. 미래의 뇌 과학은 인간의 자연 지능과 인공지능이 하나로 결합한 '브레인 3.0' 시대를 지향합니다. 이는 마치 공상과학 영화 속의 전사처럼 인간의 뇌 일부를 인공 뇌로 대체하여 본래 하나였던 것처럼 작동하게 만드는 개념입니다. 과거 전기차의 보급 속도를 예측하지 못했듯, 뇌 공학의 발전 속도 역시 우리의 상상을 초월하고 있습니다. 글로벌 기업들의 적극적인 참여와 기술 혁신이 가속화됨에 따라, 머지않은 미래에는 뇌에 마이크로칩을 삽입하여 기능을 확장하는 것이 일상적인 풍경이 될지도 모릅니다. 약 20년 뒤면 이러한 기술이 대중화될 것으로 전망됩니다. 기술 개발의 궁극적인 지향점은 연구실을 넘어 실제 도움이 필요한 사람들에게 닿는 것입니다. 특히 사지 마비 환자나 신경계 손상을 입은 분들에게 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 새로운 삶의 희망이 됩니다. 실제로 루게릭병 환자들을 포함한 50명 이상의 임상 시험을 통해 기술의 실용성을 검증하며, 환자들이 만족해하는 모습에서 연구의 진정한 보람을 찾습니다. 단순한 기술적 성취를 넘어 사회적 가치를 실현하는 이러한 노력은 전 세계적으로도 높은 평가를 받으며 미래 의료의 핵심으로 자리 잡고 있습니다. 실용적인 기술 개발은 연구자들에게 가장 큰 자부심의 원천입니다.

임창환

카오스재단카오스강연

뇌인지과학

[과학을 찾는 사람들] 긱블 차누 : SF영화 월드컵

공학도들에게 SF 영화는 단순한 상상을 넘어 가슴을 뛰게 하는 영감의 원천입니다. 특히 '아이언맨'은 기존의 히어로들과 달리 자신의 지능과 기술을 활용해 스스로 능력을 구축했다는 점에서 특별한 의미를 갖습니다. 사막이라는 극한의 제약 상황 속에서 미사일을 분해해 슈트를 만들어내는 장면은 공학의 본질인 '문제 해결'의 미학을 가장 잘 보여줍니다. 이러한 홈메이드 방식의 탄생 서사는 많은 이들에게 기술이 가진 무한한 가능성과 설렘을 전달하며, 공학적 상상력이 현실로 구현되는 과정을 매력적으로 그려냅니다. 영화 '소셜 네트워크'는 스타트업을 운영하는 이들에게 깊은 공감을 불러일으키는 작품입니다. 영화 속에서 서비스 가입자 수가 목표치에 도달하는 순간을 지켜보며 환호하는 장면은, 창업가들이 현장에서 느끼는 희열과 맞닿아 있습니다. 실리콘밸리의 작은 아이디어가 거대 기업으로 성장하는 과정은 단순한 성공담을 넘어, 현재를 살아가는 젊은 창업가들에게 자신들도 세상을 바꿀 수 있다는 희망을 심어줍니다. 이는 영화가 단순한 허구가 아니라, 누군가에게는 치열한 현실이자 미래의 청사진이 될 수 있음을 시사합니다. 과거의 SF 영화들이 그렸던 미래는 이제 우리의 일상이 되었습니다. '백 투 더 퓨처'와 같은 고전 명작들이 수십 년 전에 예견했던 자동 끈 조절 운동화나 호버보드, 그리고 웨어러블 기기들은 현대 기술로 상당 부분 구현되었습니다. 이처럼 세련된 상상력으로 무장한 영화들은 당시에는 불가능해 보였던 기술적 꿈들을 시각화하여 인류의 기술 발전을 자극해 왔습니다. 과거의 영화를 다시 보며 우리가 어디까지 와 있는지 확인하는 과정은, 기술이 인간의 삶을 어떻게 변화시켜 왔는지를 되돌아보게 하는 소중한 기회가 됩니다. 미래의 인류는 어떤 방식으로 존재하게 될까요? 영화 '써로게이트'는 사람들이 직접 밖으로 나가는 대신 원격으로 조종하는 로봇을 통해 생활하는 세상을 보여줍니다. 이는 하드웨어 인프라를 기반으로 한 삶의 확장을 의미하며, 외모나 성별을 자유롭게 선택할 수 있는 시대의 윤리적, 철학적 질문을 던집니다. 한편으로는 완전한 가상 세계 속에서 살아가는 미래도 가능할 것입니다. 로봇 대리인을 통한 물리적 확장과 가상 세계로의 몰입 중 어느 쪽이 우리의 미래가 될지는 알 수 없으나, 기술이 인간의 활동 영역을 근본적으로 바꿀 것이라는 점은 자명해 보입니다. 결국 SF 영화가 우리에게 주는 메시지는 이상과 현실 사이의 균형에 있습니다. 미래를 꿈꾸는 '이상'도 중요하지만, 그 꿈을 현실로 만들어가는 과정에서의 '현실적 투쟁' 또한 가치 있는 일입니다. 단순히 정보를 전달하는 것에 그치지 않고, 사람들이 직접 만지고 경험할 수 있는 문화를 만들어가려는 노력은 기술과 대중을 잇는 중요한 가교가 됩니다. 수년 뒤 우리가 지금의 고민과 열정을 되돌아보았을 때, 그것이 단순한 추억이 아니라 세상을 변화시킨 시작점이었음을 증명하기 위해 오늘도 우리는 공학적 상상력을 현실로 옮기는 작업을 멈추지 말아야 합니다.

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[석학인터뷰] AI 대체 어디까지 가능할까? | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

인공지능이 비약적으로 발전하면서 창의성의 영역까지 넘보고 있지만, 인간의 독창성과는 본질적인 차이가 있습니다. 현재의 인공지능은 방대한 데이터를 학습하여 그와 유사한 결과물을 만들어내는 데 탁월한 능력을 발휘합니다. 하지만 과거의 위대한 예술가들이나 과학자들처럼 기존의 틀을 완전히 깨고 새로운 영역을 개척하는 혁신은 여전히 인간만의 고유한 영역으로 남아 있습니다. 학습 데이터의 범주를 넘어서는 진정한 의미의 창조는 단순한 계산이나 조합 이상의 직관과 통찰을 필요로 하기 때문입니다. 인공지능이 인간보다 더 창의적으로 보일 수도 있는 시대가 오겠지만, 무에서 유를 창조하는 개척자 정신은 여전히 풀기 어려운 숙제입니다. 인간과 인공지능의 소통에서 가장 큰 장벽은 공감 능력과 마음 이론의 부재입니다. 상대방의 마음을 모델링하고 그 감정을 깊이 있게 이해하는 능력은 지식의 습득만으로는 도달하기 어려운 경지입니다. 인간의 대화 수준이 생각보다 높지 않다는 점을 이용해 자연스러운 대화를 구현하는 것은 가능할지도 모르지만, 인공지능이 단순히 문제를 해결하는 지능을 넘어 자아를 가진 의식체로 거듭나는 것은 전혀 다른 차원의 문제입니다. 지능과 의식 사이의 간극은 우리가 기술적으로 해결해야 할 가장 복잡한 질문 중 하나이며, 이를 어떻게 정의하느냐에 따라 미래의 모습이 결정될 것입니다. 인공지능이 인간의 수준에 도달하는 시점에 대해서는 전문가들 사이에서도 의견이 분분합니다. 누군가는 2034년경이면 충분하다고 보기도 하고, 또 다른 이는 2074년은 되어야 가능할 것이라고 예측하기도 합니다. 특히 인간이 가진 강점인 지속적인 지식 추론 처리나 여러 정보를 유기적으로 통합하는 능력은 인공지능이 단기간에 따라잡기 힘든 부분입니다. 과거 바둑에서 인공지능이 인간을 이기지 못할 것이라 단언했던 예측이 빗나갔듯이, 미래의 가능성을 섣불리 단정하기는 어렵습니다. 결국 지능을 단순한 문제 해결 능력으로 볼 것인지, 아니면 복합적인 사고의 통합체로 볼 것인지에 따라 인공지능의 미래는 달라질 것입니다.

남세동, 신현정, 이교구, 이세민, 임창환, 장병탁, 최재식, 한보형, 함유근, 현동훈

카오스재단2020 카오스강연 'Ai X'

뇌인지과학

[술술과학] AI : 허락하시면 사람이 될게요! | 카오스 첨단기술 시리즈(8)

영화 'A.I.'의 소년 데이비드는 인간이 되고 싶어 하는 인공지능의 슬픈 운명을 보여줍니다. 앨런 튜링은 이미 1948년에 사람들이 기계의 지능을 거부하는 이유를 명확히 짚어냈습니다. 인간의 능력이 위협받는 것에 대한 불쾌감과 종교적 신념이 그 원인이었죠. 튜링은 기계가 지능을 가졌는지를 따지기보다, 인간이 기계와 인간을 구분할 수 있는지를 묻는 '튜링 테스트'를 제안하며 사고의 전환을 이끌어냈습니다. 이는 지능의 정의보다 실질적인 소통의 가능성에 주목한 획기적인 시도였습니다. 튜링은 자신의 테스트를 '이미테이션 게임'이라 불렀습니다. 이는 단순히 기계의 성능을 시험하는 것을 넘어, 인간이 설정한 '인간다움'의 경계가 얼마나 자의적인지를 묻는 질문이기도 합니다. 영화 '이미테이션 게임'에서 튜링이 겪은 비극은 그가 정해진 사회적 규범에서 벗어난 존재였기 때문입니다. 데이비드가 인간의 범주에서 소외되었듯, 튜링 역시 인간성이란 이름의 성역에서 추방당하며 존재의 정체성에 대해 고뇌해야 했습니다. 결국 인간이 그은 경계가 누군가에게는 폭력이 될 수 있음을 시사합니다. 1966년 등장한 최초의 상담용 AI '일라이자'는 언어적 모방을 통해 인간을 속이는 데 성공했습니다. 이 이름은 희곡 '피그말리온'의 여주인공에서 따온 것으로, 말씨를 바꿔 신분을 속이는 과정을 상징합니다. 흥미로운 점은 사람들이 일라이자의 단순한 답변에 깊은 정서적 유대감을 느끼며 인간적인 의미를 부여했다는 사실입니다. 이를 '일라이자 효과'라고 부르는데, 이는 인간이 기계의 행동에서 끊임없이 인간성을 찾으려 하며, 때로는 기계의 반응을 진심 어린 공감으로 받아들인다는 점을 보여줍니다. 일라이자 이후에는 공격적인 대화가 가능한 '페리'라는 AI가 등장하여 정신과 의사들을 대상으로 한 테스트에서 높은 통과율을 기록하기도 했습니다. 오늘날 우리는 웹사이트에서 왜곡된 문자를 입력하는 '캡차(CAPTCHA)'를 통해 매일 튜링 테스트를 수행하고 있습니다. 과거에는 기계가 인간임을 증명하려 했다면, 이제는 인간이 자신이 기계가 아님을 증명해야 하는 시대가 된 것입니다. 70년 전 튜링의 제안이 오늘날에는 인간과 기계를 가르는 일상의 방어막으로 사용되고 있다는 사실은 매우 역설적입니다. 현대의 챗봇은 방대한 데이터를 기반으로 확률적인 답변을 내놓으며 점점 더 인간에 가까워지고 있습니다. 지동설과 진화론이 인간의 자존심에 상처를 주었듯, AI 역시 '인간다움'이라는 마지막 보루를 위협하고 있습니다. 하지만 중요한 것은 기계와의 대결이 아니라, 그 기계를 만드는 주체 또한 인간이라는 점입니다. 이제는 인간다움의 경계를 고집하기보다, 변화하는 기술 환경 속에서 더 유연하고 포용적인 시각으로 미래를 바라보아야 합니다. 인공지능은 결국 인간이 자신을 비추어 보는 거울이기 때문입니다.

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물리학
수학

[석학인터뷰] 이성환_ 인간이 AI를 이길 수 있는 방법?! | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

인공지능 연구는 1980년대부터 필기체 인식과 같은 구체적인 문제 해결을 중심으로 발전해 왔습니다. 오늘날 인공지능은 컴퓨터 시각, 자연어 처리, 기계 학습, 그리고 뇌 정보 처리 등 매우 다양한 세부 분야로 나뉩니다. 최근에는 딥러닝이 큰 주목을 받고 있지만, 궁극적으로는 학습된 지식을 바탕으로 스스로 추론하고 판단하는 기술이 인공지능의 핵심적인 가치가 될 것입니다. 특히 시각 분야에 비해 상대적으로 연구 인력이 부족한 자연어 처리나 원천 학습 기술 분야에 대한 지속적인 관심과 연구가 필요합니다. 인공지능이 인간의 지능을 추월할 것이라는 우려 속에서 우리가 집중해야 할 점은 기계가 대체할 수 없는 인간만의 고유한 역량입니다. 창의성은 물론이고 타인과 소통하며 협력하는 능력, 그리고 사안을 다각도로 분석하는 비판적 사고력은 인공지능 시대에 더욱 빛을 발할 것입니다. 기술의 발전이 가속화될수록 인간은 기계와 경쟁하기보다는 인간만이 가진 정서적, 지적 특성을 강화함으로써 인공지능이 도달하지 못한 영역을 개척하고 기술을 올바른 방향으로 이끄는 주체가 되어야 합니다. 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 신체 근육을 전혀 사용하지 않고 오직 뇌파만을 분석하여 외부 세계를 제어하는 혁신적인 기술입니다. 이 기술은 인간의 의도를 기계에 직접 전달함으로써 신체적 한계를 극복하고 외부 환경과 상호작용하는 새로운 방식을 제시합니다. 뇌-컴퓨터 인터페이스는 단순히 기기를 조작하는 수준을 넘어 인간과 인공지능이 직접 결합하는 미래를 예고하고 있습니다. 이러한 기술적 진보는 우리가 세상과 소통하는 방식을 근본적으로 변화시키며, 미래 사회의 핵심적인 기술로 자리 잡을 것입니다.

이성환

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뇌인지과학

[석학인터뷰] 선웅_ 뇌 오가노이드, 말그대로 뇌를 만드는 거죠 | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

신경발생학은 우리 몸의 가장 복잡한 기관인 뇌와 신경계가 형성되는 과정을 탐구하는 학문입니다. 과거 한스 슈페만이라는 과학자가 배아를 조작해 머리가 두 개인 도롱뇽을 만들어낸 실험은 생명체를 인위적으로 설계하고 만들 수 있다는 가능성을 보여주며 많은 이들에게 영감을 주었습니다. 이러한 연구의 연장선에서 등장한 것이 바로 '오가노이드'입니다. 오가노이드는 우리 몸의 장기를 뜻하는 '오간(Organ)'에서 유래한 용어로, 배양 접시 안에서 인위적으로 만들어낸 3차원 장기 유사체를 의미합니다. 특히 뇌 오가노이드는 실제 뇌와 유사한 구조를 재현함으로써 생명 탄생의 신비를 밝히는 핵심적인 도구로 주목받고 있습니다. 현대 인류는 과거보다 훨씬 더 다양한 기계와 장비를 활용하여 뇌의 기능을 보조받고 있습니다. 과거에 사용하던 주판이 사라지고 컴퓨터가 그 자리를 대신한 것처럼, 미래에는 인공지능이나 로봇 같은 외부 장치가 우리 뇌의 능력을 더욱 확장하는 시대가 올 것입니다. 이러한 변화를 주도하기 위해서는 우리 뇌가 어떤 부분에서 뛰어난지, 혹은 어떤 한계가 있는지를 명확히 파악하는 과정이 필수적입니다. 뇌의 작동 원리를 깊이 있게 이해할수록 우리는 더욱 정교한 보조 장비를 개발할 수 있으며, 이를 통해 모든 사람이 자신의 잠재력을 극대화하며 살아가는 새로운 세상을 맞이하게 될 것입니다. 생명체를 온전히 이해하기 위해서는 진화라는 관점을 빼놓을 수 없습니다. 스티븐 제이 굴드의 저서에서 강조하듯, 생명체가 어떻게 진화해 왔는지를 파악하는 것은 생명과학의 근간을 이루는 중요한 작업입니다. 우리가 뇌에 대해 얼마나 많은 정보를 알고 있는지를 판단하는 가장 확실한 기준 중 하나는 바로 '우리가 직접 만들 수 있는가'입니다. 아주 단순한 세포 하나로부터 실제 뇌와 유사한 조직을 만들어가는 과정은 뇌의 작동 방식을 이해하는 가장 직접적인 경로가 됩니다. 이러한 연구는 단순히 기술적인 성취를 넘어, 인간 지성의 본질이 무엇이며 우리가 뇌로부터 무엇을 배워야 하는지에 대한 깊은 통찰을 제공할 것입니다.

선웅

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뇌인지과학

[석학인터뷰] 김호영_ 공돌이?? 아티스트!!! | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

역학과 예술은 자연을 이해하고 표현한다는 점에서 깊은 공통점을 지니고 있습니다. 기계 역학이 사물의 움직임을 수학적으로 분석하고 이해하는 과정은, 미술가가 대상을 관찰하여 화폭에 담거나 입체적으로 형상화하는 사고 과정과 매우 흡사합니다. 실제로 르네상스 시대에는 과학과 예술의 경계가 모호하여 많은 예술가가 과학적 탐구를 병행하기도 했습니다. 오늘날에는 이러한 전통을 이어받아 과학적 시각으로 예술을 재해석하거나, 과학적 원리 속에서 발견한 아름다움을 예술의 경지로 승화시키려는 협업이 활발하게 이루어지고 있습니다. 최근 로봇 공학의 흐름은 딱딱하고 무거운 금속 구조를 벗어나 부드럽고 유연한 '소프트 로봇'으로 향하고 있습니다. 아이를 돌보거나 사람이 직접 착용하는 로봇의 경우, 차가운 금속보다는 말랑말랑한 소재가 훨씬 안전하고 친숙하게 다가오기 때문입니다. 또한, 아주 비좁은 틈새를 비집고 들어가 인명을 구조해야 하는 특수 상황에서도 유연한 구조는 필수적입니다. 이러한 소프트 로봇은 기존의 기계가 가진 한계를 극복하고 인간의 삶에 더욱 깊숙이 들어와 다양한 편의를 제공할 것으로 기대됩니다. 과학적 사고를 기르는 데 있어 의외로 큰 도움을 주는 것은 추리 소설 속 탐정의 논리입니다. 셜록 홈즈가 흩어진 단서들을 찾아내서 그것들을 잘 조합하여 어떤 결론을 도출하는 과정은 과학자가 가설을 세우고 검증하는 탐구 과정과 본질적으로 맞닿아 있습니다. 이러한 논리적 사고를 바탕으로 탄생할 미래의 기계는 더 이상 정형화된 모습에 머물지 않을 것입니다. 사용자의 필요에 따라 자유자재로 모양을 바꾸고, 사람의 손길이 닿았을 때 부드러운 촉감을 전달하는 새로운 형태의 로봇들이 우리 곁에서 공존하며 세상을 더욱 풍요롭게 만들 것입니다.

김호영

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물리학
융합

[석학인터뷰] 오준호_ 대한민국 대표 로봇 휴보! 휴보의 아버지! | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

휴머노이드 로봇은 인간의 형태를 닮은 로봇으로, 우리 생활 환경에 최적화된 구조를 가지고 있습니다. 우리가 살아가는 공간에는 계단, 좁은 문, 의자 등 수많은 장애물이 존재하며, 이를 원활하게 극복하고 상호작용하기 위해서는 결국 인간과 유사한 형태가 가장 효율적이라는 당위성이 생깁니다. 물론 모든 로봇이 반드시 인간의 모습을 할 필요는 없습니다. 특정 목적에 따라 바퀴를 달거나 팔의 개수를 조절하는 등 다양한 형태가 존재할 수 있지만, 휴머노이드 로봇은 우리가 지향하는 가장 궁극적인 로봇의 형태 중 하나로 자리 잡고 있습니다. 로봇과 인공지능은 서로 밀접해 보이지만 본질적으로는 독립적인 개념입니다. 하드웨어와 그 안에서 구동되는 소프트웨어의 관계처럼, 로봇은 물리적 공간에서 움직이고 환경과 상호작용하는 물리적 장치에 해당합니다. 반면 인공지능은 이러한 로봇에게 스스로 판단하고 움직일 수 있는 지능적인 능력을 부여하는 역할을 합니다. 즉, 로봇이 명령을 수행하는 육체라면 인공지능은 그 육체를 제어하는 정신과도 같습니다. 이러한 기술적 결합을 통해 로봇은 단순한 기계를 넘어 우리 삶에 더 편리하고 유용한 존재로 거듭나게 됩니다. 로봇 기술의 발전은 끊임없는 호기심과 탐구 정신에서 시작됩니다. 어린 시절 백과사전을 탐독하며 지식의 지평을 넓혔던 경험처럼, 새로운 기술에 대한 갈망은 미래 로봇 시대를 여는 원동력이 됩니다. 앞으로 로봇이 우리 사회의 다양한 요구를 어떻게 충족할 수 있을지, 그리고 기술적 한계를 어떻게 극복해 나갈지에 대한 고민이 필요합니다. 로봇이 잘하는 영역과 여전히 어려움을 겪는 분야를 명확히 구분하고, 미래 사회에서 로봇과 인간이 조화롭게 공존하기 위한 기술적 완성도를 높여가는 과정은 우리에게 남겨진 중요한 과제입니다.

오준호

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물리학
융합

[석학인터뷰] 심현철_ 달에 가는 것보다 자율주행이 더 어렵다? | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

드론과 자율주행차는 본래 군사적 목적으로 개발되었습니다. 드론은 초기 공격용이나 군수 물자 수송을 위해 탄생했지만, 현재는 촬영, 농업, 택배 등 민간 영역에서 폭넓게 활용되고 있습니다. 자율주행 기술 역시 무인 군수 물자 수송에서 시작되어 이제는 일반 도로 위에서 사람의 개입을 최소화하는 방향으로 진화하고 있습니다. 신기술이 초기 개발 의도를 넘어 다양한 분야로 응용되는 과정은 기술의 생명력을 보여주는 중요한 지표가 되며, 앞으로 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 많은 용도로 확장될 것입니다. 자율주행 기술은 사람의 개입 정도에 따라 레벨 0부터 5까지 구분됩니다. 현재 대중화된 레벨 2는 가속과 조향을 제어하지만 운전자의 상시 개입이 필수적이며, 레벨 4에 이르면 복잡한 시내 주행에서도 사람의 손길이 거의 필요 없게 됩니다. 궁극적인 단계인 레벨 5는 목적지까지 완전한 무인 주행이 가능해져 운전자가 잠을 자도 될 정도의 수준을 의미합니다. 다만 법적 제도 정비와 기술적 완성도를 고려할 때, 자율주행차가 도로의 주류를 차지하기까지는 2030년 이후까지 상당한 시간이 소요될 것으로 전망됩니다. 자율주행이 달 탐사보다 늦게 실현된 이유는 도로 위 복잡한 상황을 인식하는 기술의 난이도가 매우 높기 때문입니다. 장애물이 없는 하늘과 달리 도로는 수많은 변수를 실시간으로 이해해야 하므로, 최근 인공지능 기술의 발전이 뒷받침된 후에야 유의미한 진전이 가능했습니다. 한편 하늘을 나는 자동차인 플라잉카는 이미 기술적으로 존재하지만, 조종 면허 체계와 안전성 문제로 인해 대중적인 교통수단으로 자리 잡기에는 현실적인 제약이 따릅니다. 결국 기술의 실용화는 단순히 구현 가능성을 넘어 사회적 합의와 안전이 전제되어야 합니다.

심현철

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물리학

[석학인터뷰] 박종화_ 인간이 영원히 산다?! | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

어린 시절 동물을 좋아하던 소년은 유한한 인간의 수명에 충격을 받고 영생의 길을 고민하기 시작했습니다. 그 과정에서 게놈 연구의 필요성을 깨달았고, 이를 위해 컴퓨터 기술을 결합한 융합 학문의 길을 걷게 되었습니다. 게놈은 인류 역사상 금속활자나 인쇄기의 발명에 비견될 만큼 위대한 혁명이며, 인간 존재에 대한 근본적인 접근법을 바꾸는 열쇠입니다. 이제 게놈이 기록되기 시작하면서 인류는 이전에는 상상조차 할 수 없었던 기술적 진보와 혁명적인 변화를 맞이할 준비를 하고 있습니다. 인간의 수명에 정해진 한계는 없으며, 노화를 늦추거나 되돌리는 기술이 완성되는 순간 인류는 삶의 기간을 스스로 결정하는 선택권을 갖게 될 것입니다. 100년이나 200년, 혹은 그 이상의 삶을 영위할지 여부는 더 이상 피할 수 없는 운명이 아닌 개인의 의지에 따른 선택 영역으로 들어오게 됩니다. 노화 정복을 향한 연구는 인류가 죽음의 굴레에서 벗어나는 새로운 시대를 열어줄 것이며, 이는 생물학적 한계를 극복하려는 인간의 끊임없는 도전이 결실을 맺는 과정이라 할 수 있습니다. 과학자로서의 성장에 큰 영향을 준 것은 버트런드 러셀의 철학과 역설에 대한 질문들이었습니다. 모순을 해결하기 위한 수학적 논리와 과학적 질문의 과정은 생명공학 연구의 든든한 뼈대가 되었습니다. 앞으로의 미래는 지구상의 모든 생명체와 인간의 게놈이 완전히 해독되는 시대로 나아가고 있습니다. 울산에서 진행 중인 '한국인 1만 명 게놈 사업'은 이러한 거대한 흐름의 일환이며, 게놈이 단순한 운명을 넘어 우리가 스스로 변화시키고 개척할 수 있는 영역임을 증명하는 철학적이고 과학적인 여정이 될 것입니다.

박종화

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생명과학

[석학인터뷰] 김용대_ 요즘 핫한 블록체인, 암호화폐 한방 정리! | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

우리가 흔히 이용하는 은행은 중앙 집중형 원장 시스템을 통해 거래를 관리하지만, 이는 필연적으로 중앙 기관의 통제와 보안 취약성이라는 문제를 동반합니다. 블록체인은 바로 이러한 중앙 집중형 시스템의 폐해에서 벗어나기 위해 원장을 분산하여 저장하려는 시도에서 탄생했습니다. 많은 이들이 블록체인의 보안을 데이터의 기밀성으로 오해하곤 하지만, 사실 이 기술의 핵심은 원장의 내용이 위변조되지 않았음을 보장하는 무결성에 있습니다. 즉, 누구나 기록을 볼 수 있지만 누구도 함부로 내용을 고칠 수 없는 투명하고 견고한 신뢰 체계를 구축하는 것이 블록체인이 지향하는 진정한 보안의 가치라고 할 수 있습니다. 기술적 사고의 원천이 반드시 과학 서적에만 국한되는 것은 아닙니다. 어린 시절 탐독했던 한국 문학 작품들은 세상을 바라보는 깊이와 상상력의 밑거름이 되었으며, 이는 현재의 연구 활동에도 간접적인 영향을 미치고 있습니다. 특히 젊은 세대에게는 SF 소설 읽기를 적극적으로 권장하고 싶습니다. 미국에서 교수 생활을 하며 경험한 바에 따르면, 뛰어난 성과를 내는 연구자들의 아이디어가 과거 SF 소설 속 시나리오에서 시작되어 현실로 구현되는 사례를 자주 목격했기 때문입니다. 문학적 상상력은 단순히 허구에 그치지 않고, 복잡한 기술적 문제를 해결하거나 새로운 미래를 설계하는 데 있어 매우 중요한 창의적 기반이 됩니다. 지난 12년 동안 블록체인 기술은 눈부신 발전을 거듭해 왔지만, 동시에 명확한 기술적 한계에도 직면해 있는 것이 사실입니다. 현재 전 세계의 많은 연구실에서는 기존 블록체인 시스템이 가진 성능과 확장성의 문제를 해결하기 위해 치열한 고민을 이어가고 있습니다. 우리가 마주한 이러한 한계점들은 단순히 장애물이 아니라, 기술이 한 단계 더 도약하기 위해 반드시 넘어야 할 필수적인 과제이기도 합니다. 앞으로의 여정은 지금까지 이룩한 성과를 바탕으로 실질적인 기술적 장벽을 어떻게 극복할 것인가에 달려 있습니다. 블록체인이 그리는 미래가 단순한 기대를 넘어 현실적인 인프라로 자리 잡기 위해서는 지속적인 연구와 혁신적인 접근이 필요합니다.

김용대

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수학
융합

[인생과학책 #4] 인생 과학영화 특집!

과학은 때로 영화라는 매체를 통해 우리에게 가장 강렬한 질문을 던집니다. 1999년 개봉한 영화 '매트릭스'는 우리가 인식하는 현실이 사실은 뇌로 전달되는 전기 신호에 불과할지도 모른다는 뇌과학적 화두를 던졌습니다. 주인공 네오가 가상 세계와 현실 사이를 오가며 겪는 혼란은 단순한 상상력을 넘어, 인간의 감각 체계가 어떻게 외부 세계를 해석하는지에 대한 과학적 고찰을 담고 있습니다. 이는 플라톤의 '동굴의 비유'처럼 오래된 철학적 질문을 현대 과학의 언어로 재해석한 명작으로 평가받습니다. SF 영화의 진정한 묘미는 미래 사회의 모습을 미리 엿보고 기술적 영감을 얻는 데 있습니다. '스타트렉' 시리즈는 1960년대라는 시대적 한계를 뛰어넘어 오늘날 우리가 일상적으로 사용하는 휴대폰이나 화상 통화 기술의 개념을 최초로 제안했습니다. 당시에는 거대한 무전기조차 생소했던 시절이었지만, 영화 속 상상력은 엔지니어들에게 새로운 목표를 제시하며 현실의 기술 발전으로 이어졌습니다. 미지의 영역을 탐구하고 불가능을 가능케 하려는 도전 정신은 과학과 공학이 지향해야 할 본질적인 가치를 잘 보여줍니다. 외계 지성체와의 만남을 다룬 영화 '컨택트'는 언어학과 물리학의 절묘한 조화를 보여줍니다. 이 영화는 고전역학적 사고방식에 익숙한 인류가 양자역학적 사고방식을 하는 외계 지성체와 소통하는 과정을 심도 있게 그려냅니다. 단순히 외계 지성체와의 전쟁을 다루는 기존의 SF 영화들과 달리, 사고방식의 차이가 어떻게 세계관의 변화를 가져오는지 철학적으로 접근합니다. 테드 창의 소설을 원작으로 한 이 작품은 미래를 인지하는 방식에 대한 새로운 시각을 제공하며, 과학이 인간의 인지적 한계를 어떻게 확장할 수 있는지 증명합니다. 기후 위기를 다룬 '투모로우'는 지구 온난화가 단순히 온도의 상승만을 의미하지 않는다는 사실을 경고합니다. 영화는 해류 순환의 중단으로 인해 오히려 급격한 빙하기가 찾아올 수 있다는 비가역적인 기후 변화의 가능성을 과학적 근거를 바탕으로 묘사했습니다. 눈보라에 뒤덮인 뉴욕의 풍경은 거대한 자연의 힘 앞에서 인간 문명이 얼마나 취약한지를 시각적으로 극명하게 보여줍니다. 이는 대중에게 환경 문제의 심각성을 일깨우는 동시에, 과학적 가설이 대중 매체를 통해 어떻게 사회적 메시지로 전달될 수 있는지를 잘 보여주는 사례입니다. 과학 영화는 복잡한 이론과 수식 속에 갇혀 있던 과학을 우리의 삶과 상상력의 영역으로 끌어내어 줍니다. 뇌과학부터 양자역학, 기후학에 이르기까지 영화 속 소재들은 우리가 세상을 바라보는 시야를 넓혀주는 훌륭한 길잡이가 됩니다. 영화적 상상력이 과학적 발견의 씨앗이 되고, 과학적 사실이 다시 영화의 탄탄한 서사가 되는 선순환은 인류의 지적 지평을 넓히는 데 기여합니다. 오늘 소개된 명작들을 통해 과학이 주는 경이로움을 다시 한번 느끼며, 우리 주변의 세계를 새로운 눈으로 탐구해 보시길 바랍니다.

박권, 박록진, 심원목, 이수영

카오스재단읽다과학

융합

[석학인터뷰] 다니엘리_AI가 정말로 인간을 지배할 수 있다?! | 2019 가을 강연 '도대체 都大體'

한국은 풍부한 재능과 거대한 잠재력을 지닌 국가로, 새로운 기술이 탄생하고 발전하기에 최적의 환경을 갖추고 있습니다. 특히 인공지능과 로봇공학 분야에서 한국 학생들이 보여줄 미래는 매우 밝습니다. 흔히 인공지능과 로봇공학을 별개의 학문으로 구분하곤 하지만, 진정한 혁신은 이 둘을 하나의 통합된 시스템으로 바라볼 때 시작됩니다. 물리적인 세계에 구현된 지능은 단순한 소프트웨어를 넘어 강력한 가능성을 창출하며, 학생들이 수학과 과학적 기초를 탄탄히 다진다면 인공지능의 새로운 방향을 제시하는 훌륭한 아이디어를 낼 수 있을 것입니다. 인공지능은 앞으로도 인간의 일상생활을 개선하고 돕는 강력한 도구로서 존재할 것입니다. 비록 기술의 발전이 인간의 노동력을 일부 대체하며 사회적 마찰을 일으킬 수도 있지만, 이는 과거의 기술 혁신 과정에서도 늘 존재했던 현상입니다. 흥미롭게도 인공지능에게 쉬운 일이 인간에게는 어렵고, 반대로 인간에게 당연한 일이 인공지능에게는 매우 어려운 경우가 많습니다. 따라서 로봇이 모든 일자리를 완전히 대체하기까지는 아직 갈 길이 멀며, 인간은 기술의 진보에 맞춰 새로운 역량을 배우고 적응하며 기술과 공존하는 법을 익혀야 합니다. 미래를 설계하는 데 있어 가장 중요한 것은 상상력과 영감입니다. 공상과학 소설을 통해 미래의 가능성을 꿈꾸고, 위대한 과학자들의 삶을 통해 세상을 바꾸는 아이디어를 얻는 과정은 공학적 지식만큼이나 필수적입니다. 수학, 통계학, 컴퓨터 과학과 같은 기초 학문은 세상을 이해하는 도구가 되지만, 이를 움직이는 원동력은 결국 무엇을 만들고 싶은지에 대한 열망에서 나옵니다. 차세대 인재들이 선배 과학자들의 업적을 발판 삼아 더 큰 발전을 이루고, 인공지능과 로봇공학이라는 유망한 분야에서 세상을 놀라게 할 혁신을 이끌어내기를 기대합니다.

Daniel D.Lee(다니엘 리)

카오스재단카오스강연

뇌인지과학

[강연] (동시통역)AI and Robot Intelligence _ by다니엘 리｜2019 가을 카오스강연 '도대체 都大體' | 2강

인공지능과 로봇 공학의 궁극적인 목표는 인간의 지능을 이해하고 이를 기계적으로 재현하는 데 있습니다. 우리는 아주 오래전부터 우리 자신을 닮은 존재를 꿈꿔왔으며, 이는 단순히 편리한 도구를 만드는 것을 넘어 인간이라는 존재의 본질을 탐구하는 과정이기도 합니다. 현대의 인공지능 연구는 뇌의 신경 세포인 뉴런의 작동 원리를 수학적으로 모델링하는 것에서 시작되었습니다. 이러한 시도는 컴퓨터가 데이터를 통해 스스로 학습하고 판단할 수 있는 머신러닝의 시대로 우리를 인도했습니다. 머신러닝의 핵심은 방대한 데이터를 바탕으로 사물을 분류하고 예측하는 모델을 구축하는 것입니다. 초기에는 단순한 선형 분류 모델인 퍼셉트론을 사용했지만, 현실의 복잡한 문제를 해결하기 위해 여러 층의 뉴런을 쌓은 뉴럴 네트워크가 등장했습니다. 이것이 바로 오늘날 우리가 열광하는 딥러닝의 기초입니다. 딥러닝은 이미지 인식이나 바둑과 같은 특정 영역에서 이미 인간의 능력을 뛰어넘는 성과를 보여주고 있습니다. 하지만 이는 여전히 가상의 공간이나 정해진 규칙 안에서의 성취라는 한계가 있습니다. 가상 세계의 인공지능과 달리, 물리적 세계에서 활동하는 로봇 지능은 훨씬 더 복잡한 과제에 직면합니다. 로봇은 센서를 통해 주변을 지각하고, 이를 바탕으로 행동을 계획하며, 실제로 물리적인 움직임을 실행해야 합니다. 현실 세계는 끊임없이 변화하고 예측 불가능한 변수가 가득하기 때문에, 바둑판 위에서처럼 완벽한 정보를 얻는 것이 불가능합니다. 자율주행 자동차나 휴머노이드 로봇이 인간처럼 자연스럽게 움직이기 위해서는 방대한 데이터뿐만 아니라 물리적 환경에 대한 깊은 이해가 필수적입니다. 최근 인지 과학에서는 마음이 단순히 뇌의 정보 처리 결과가 아니라, 신체와 밀접하게 연결되어 있다는 '체화된 인지' 관점이 주목받고 있습니다. 우리가 세상을 인식하는 방식은 우리의 신체 구조와 감각 기관에 따라 달라지기 때문입니다. 따라서 진정한 인공지능을 구현하기 위해서는 소프트웨어적인 알고리즘뿐만 아니라, 그것이 담길 하드웨어인 로봇의 신체적 특성도 함께 고려되어야 합니다. 이는 인공지능이 단순히 계산하는 기계를 넘어, 우리와 같은 공간에서 상호작용하는 존재로 진화하는 핵심 열쇠가 됩니다. 미래의 인공지능은 단순히 명령을 수행하는 비서를 넘어, 인간과 정서적으로 교감하는 동반자가 될 것으로 기대됩니다. 이를 위해서는 인간의 감정과 성격, 그리고 사회적 관계를 이해하는 능력이 필요합니다. 사용자의 표정이나 목소리 톤을 분석하여 현재의 기분 상태를 파악하고, 그에 적절한 반응을 보이는 '마음을 가진 인공지능' 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 기술은 고령화 사회에서 돌봄 로봇이나 정서적 지지 시스템으로 활용되어 인간의 삶의 질을 높이는 데 기여할 것입니다. 로봇이 인간을 닮아갈수록 느껴지는 거부감인 '불쾌한 골짜기' 현상은 인공지능 대중화의 큰 숙제 중 하나입니다. 이를 극복하기 위해 연구자들은 로봇에게 친근한 캐릭터성을 부여하거나, 인간의 행동 양식을 더욱 정교하게 모방하는 기술을 개발하고 있습니다. 또한, 인공지능이 내린 결정의 근거를 인간이 이해할 수 있도록 설명하는 '설명 가능한 AI' 연구도 중요해지고 있습니다. 기술에 대한 신뢰가 바탕이 될 때 비로소 인공지능은 우리 사회의 진정한 구성원으로 받아들여질 수 있기 때문입니다. 인공지능은 이제 거스를 수 없는 시대적 흐름이며, 인류의 능력을 확장하는 강력한 도구가 되었습니다. 창의성이나 복잡한 윤리적 판단 영역에서는 여전히 인간의 역할이 중요하지만, 인공지능과의 협업은 우리가 직면한 수많은 난제를 해결하는 실마리가 될 것입니다. 우리는 인공지능을 단순한 도구나 경쟁자로 볼 것이 아니라, 함께 진화해 나갈 파트너로 대우해야 합니다. 인간의 지혜와 인공지능의 효율성이 조화를 이룰 때, 우리는 도대체 지능이란 무엇인가라는 질문에 대한 답에 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것입니다.

Daniel D.Lee(다니엘 리)

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[Lecture] AI and Robot Intelligence _ by Daniel D. Lee｜2019 가을 카오스강연 '도대체 都大體' | 2강

인공지능은 단순히 기계를 만드는 기술을 넘어, 인간과 세상을 이해하는 새로운 창입니다. 우리는 인공지능을 통해 인간의 지능이 어떻게 작동하는지, 그리고 기계가 세상을 어떻게 다르게 인식하는지를 탐구합니다. 특히 뇌의 신경망을 모방한 인공 신경망 기술은 컴퓨터가 복잡한 데이터를 처리하고 사물을 인식하는 방식을 혁신적으로 변화시켰습니다. 이러한 과정은 결국 '인간이란 무엇인가'라는 근본적인 질문으로 우리를 안내하며, 기계와 인간이 공존하는 미래를 설계하는 기초가 됩니다. 현대 인공지능의 핵심인 딥러닝은 전통적인 프로그래밍 방식과는 확연히 다릅니다. 과거에는 인간이 직접 규칙을 입력해야 했지만, 이제는 방대한 데이터를 통해 기계가 스스로 학습합니다. 수많은 층으로 구성된 인공 신경망은 데이터 속의 패턴을 찾아내고, 이를 통해 날씨를 예측하거나 수천 가지의 사물을 정확하게 구분해냅니다. 이러한 데이터 기반의 접근 방식은 컴퓨팅 파워의 비약적인 발전과 결합하여, 특정 영역에서는 이미 인간의 능력을 뛰어넘는 놀라운 성과를 보여주고 있습니다. 가상 세계의 지능을 현실 세계로 가져오는 로봇 공학은 또 다른 차원의 도전입니다. 로봇은 단순히 계산하는 뇌뿐만 아니라, 세상을 감지하는 센서와 움직임을 제어하는 신체를 조화롭게 통합해야 합니다. 자율주행 자동차가 복잡한 도로 상황을 판단하고 안전하게 주행하는 과정은 물리 법칙과 인공지능 알고리즘이 결합된 정교한 결과물입니다. 현실의 불확실성과 복잡성을 극복하며 인간처럼 유연하게 움직이는 로봇을 만드는 일은 현대 과학이 해결해야 할 가장 흥미로운 숙제 중 하나입니다. 최근 인지과학에서는 지능이 뇌의 계산 능력에만 국한되지 않는다는 '체화된 인지' 개념이 주목받고 있습니다. 신체 구조와 감각 기관이 우리가 세상을 인식하고 사고하는 방식에 결정적인 영향을 미친다는 주장입니다. 로봇 역시 어떤 형태의 하드웨어를 가졌느냐에 따라 학습하고 반응하는 방식이 달라집니다. 이는 인공지능 연구가 단순히 알고리즘 개발에 머물지 않고, 기계의 몸과 마음이 어떻게 상호작용하며 지능을 형성하는지를 깊이 있게 고찰해야 함을 시사합니다. 미래의 인공지능은 단순한 도구를 넘어 인간의 정서적 동반자가 될 것입니다. 이를 위해서는 기계에 '마음'을 심어주는 기술이 필수적입니다. 인간의 얼굴 표정, 목소리 톤, 사용하는 단어를 분석하여 감정 상태를 이해하고, 그에 맞춰 적절하게 반응하는 인공지능은 우리 삶을 더욱 풍요롭게 만들 수 있습니다. 감정을 공유하고 신뢰를 쌓을 수 있는 인공지능 에이전트는 고령화 사회의 돌봄 서비스나 개인 맞춤형 비서 등 다양한 분야에서 혁신적인 역할을 수행하게 될 것입니다. 로봇이 인간을 너무 닮았을 때 느끼는 거부감인 '불쾌한 골짜기' 현상은 인공지능 설계에서 중요한 고려 사항입니다. 이를 극복하기 위해서는 로봇의 외형뿐만 아니라 행동의 예측 가능성과 신뢰성을 높이는 연구가 병행되어야 합니다. 또한, 인공지능이 자신의 판단 근거를 설명할 수 있는 '설명 가능한 AI' 기술은 인간과 기계 사이의 신뢰를 구축하는 핵심 열쇠입니다. 기술적 완성도를 넘어 윤리적 가이드라인을 준수하고 인간의 가치를 존중하는 시스템을 만드는 것이 무엇보다 중요합니다. 인공지능은 인류의 적이 아니라, 함께 성장하고 협력해야 할 파트너입니다. 인공지능을 어떻게 대우하고 활용하느냐에 따라 우리의 미래는 크게 달라질 것입니다. 기계에 지능을 부여함으로써 인간은 반복적인 노동에서 벗어나 더욱 창의적이고 자유로운 삶을 누릴 수 있게 됩니다. 개인화된 인공지능이 각자의 필요에 맞게 도움을 주는 사회에서, 우리는 기술과 인간성이 조화를 이루는 새로운 문명을 맞이하게 될 것입니다. 끊임없는 탐구와 열린 마음이 그 미래를 여는 동력이 될 것입니다.

Daniel D.Lee(다니엘 리)

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[과학관이간다] 강연 국립과천과학관 유만선연구관 (6.24, 양주 상수초)

우리는 흔히 새로운 것을 상상하며 즐거워하는 사람들을 '드리머'라고 부릅니다. 하지만 상상에 그치지 않고 이를 실제 행동으로 옮겨 무언가를 만들어내는 사람들은 '메이커'라는 특별한 이름을 갖게 됩니다. 많은 이들이 좋은 아이디어를 떠올리지만, 실제로 그것을 실행에 옮기는 사람은 극소수에 불과합니다. 직접 손을 움직여 무언가를 구현하는 과정은 단순히 물건을 만드는 행위를 넘어, 자신의 생각을 현실로 증명해내는 아주 가치 있고 흥미로운 도전입니다. 무언가를 만들기 전, 기존의 물건이 어떻게 구성되어 있는지 파악하는 '역설계' 과정은 매우 중요합니다. 버려진 가전제품이나 장난감을 직접 분해하며 내부의 기판과 모터를 관찰하다 보면, 우리가 당연하게 사용하던 물건들의 작동 원리를 자연스럽게 깨닫게 됩니다. 이 과정에서 가장 강조되는 것은 안전입니다. 보안경과 안전 장갑을 착용하는 습관은 공학적 탐구의 기본이며, 이러한 세심한 관찰을 통해 사물을 바라보는 새로운 시각을 기를 수 있습니다. 고장 난 물건을 스스로 고쳐보는 경험은 메이커로서 성장하는 데 있어 가장 소중한 자산이 됩니다. 단순히 새 제품을 사는 것보다 망가진 부분을 찾아내고 설계를 통해 부품을 교체하거나 수리하는 과정에서 실질적인 기술력이 쌓이기 때문입니다. 은퇴한 어르신들이 장난감을 고쳐주는 '장난감 병원'의 사례처럼, 수리는 물건에 새로운 생명을 불어넣는 예술적인 행위이기도 합니다. 이러한 시도는 실패를 두려워하지 않고 문제 해결 능력을 키우는 밑거름이 됩니다. 본격적인 제작에 앞서 박스나 고무줄 같은 저렴하고 다루기 쉬운 재료로 '시제품 제작'을 해보는 단계가 필요합니다. 종이 상자는 언제든 다시 자르고 붙일 수 있어 창의적인 실험에 적합하며, 철판이나 비싼 재료를 바로 사용했을 때 발생하는 수정의 어려움을 보완해 줍니다. 시제품 제작을 통해 설계의 오류를 발견하고 구조를 개선하다 보면, 처음 생각했던 것보다 훨씬 완성도 높은 결과물을 얻을 수 있습니다. 가벼운 재료로 빠르게 만들어보는 과정은 제작의 즐거움을 배가시킵니다. 현대의 메이커들은 레이저 커터나 3D 프린터 같은 첨단 도구를 활용해 더욱 정밀한 작업을 수행합니다. 컴퓨터로 설계한 도면이 실제 물건으로 탄생하는 과정은 놀랍지만, 그만큼 재료의 특성을 이해하는 전문성도 요구됩니다. 예를 들어 나무를 다룰 때는 결의 방향에 따라 강도가 달라진다는 점을 고려해야 하며, 부품이 서로 맞물리도록 설계할 때는 미세한 오차까지 계산해야 합니다. 도구의 발전은 상상을 현실로 만드는 정교함을 더해주며 제작의 범위를 무한히 넓혀줍니다. 자신이 만든 결과물과 설계도를 다른 사람들과 나누는 공유의 문화는 메이커 운동의 핵심입니다. 인터넷을 통해 지식을 나누면 전 세계의 다양한 아이디어가 모여 기존의 설계를 더욱 발전시킬 수 있습니다. 전기 자동차의 설계도를 공유하여 각기 다른 형태의 자동차가 탄생하는 것처럼, 나눔은 개인의 즐거움을 넘어 사회 전체의 기술적 진보를 이끌어냅니다. 협력과 공유를 통해 우리는 혼자일 때보다 훨씬 더 크고 가치 있는 변화를 만들어낼 수 있습니다. 미래에는 대량 생산된 기성품을 사는 대신, 개인이 직접 디자인하고 집이나 근처 공방에서 즉시 제작하는 시대가 올 것입니다. 바이오 프린팅이나 스스로 형태를 변형하는 지능형 재료 연구가 발전함에 따라, 물건의 설계도가 재료 자체에 담기는 혁신적인 변화도 기대됩니다. 누구나 창작자가 될 수 있는 환경에서 메이커 활동은 단순한 취미를 넘어 미래 사회를 이끌어갈 중요한 역량이 될 것입니다. 직접 만들고 고치며 배우는 과정 속에 우리 미래의 가능성이 담겨 있습니다.

국립과천과학관과학강연👨‍🏫

융합

[석학인터뷰] [KAOS x KIAS] 라스 브링크(노벨물리학상 위원회) _ 한국 학생들의 창의성이 부족하다고? Never!

인류는 아주 오래전부터 죽음을 극복하고 불멸을 누리기를 꿈꿔왔습니다. 과거에는 신화나 전설 속의 이야기로만 치부되었던 불멸의 꿈이 현대 과학의 발전과 함께 점차 현실적인 연구 과제로 부상하고 있습니다. 생명공학의 비약적인 발전은 노화의 기전을 밝혀내고 이를 늦추거나 되돌릴 수 있는 가능성을 제시하며, 인간의 수명을 획기적으로 연장하려는 시도로 이어지고 있습니다. 이러한 기술적 진보는 단순한 생존을 넘어 인간 존재의 본질에 대한 근본적인 질문을 던지게 만듭니다. 우리는 이제 죽음이라는 필연적 한계에 도전하며 새로운 진화의 단계를 준비하고 있습니다. 불멸을 향한 기술적 접근은 크게 생물학적 방식과 디지털 방식으로 나뉩니다. 생물학적으로는 세포의 노화를 결정하는 텔로미어의 길이를 조절하거나 유전자 편집 기술을 통해 질병에 대한 저항력을 극대화하는 연구가 진행 중입니다. 반면, 디지털 방식은 의식 업로드를 통해 육체의 한계를 벗어나려는 시도를 포함합니다. 이러한 연구들은 아직 초기 단계에 머물러 있지만, 과학계는 머지않은 미래에 인간이 노화를 질병처럼 치료할 수 있는 시대가 올 것이라고 조심스럽게 예측하고 있습니다. 이는 인류가 유지해온 생명의 패러다임을 뒤바꾸는 혁명적인 변화가 될 것입니다. 하지만 새로운 기술의 등장은 언제나 예상치 못한 위험과 윤리적 논쟁을 동반합니다. 불멸의 기술을 실험하는 과정에서 발생할 수 있는 부작용이나 사회적 불평등 문제는 우리가 반드시 해결해야 할 과제입니다. 만약 특정 계층만이 불멸의 혜택을 누리게 된다면, 이는 인류 역사상 유례없는 심각한 계급 격차를 초래할 수 있습니다. 또한, 죽음이 사라진 세상에서 삶의 가치와 의미가 어떻게 변할지에 대한 철학적 고찰도 필요합니다. 기술의 완성도만큼이나 이를 수용할 사회적 합의가 중요한 이유입니다. 기술이 인간을 지배하는 것이 아니라, 인간이 기술을 통해 더 나은 삶을 설계할 수 있는 지혜가 필요합니다. 과학적 실험은 때로 개인의 삶과 밀접하게 연결되어 예기치 못한 순간을 만들어내기도 합니다. 기술의 진보를 증명하기 위해 위험을 감수하는 실험자들의 헌신은 인류 발전에 기여하지만, 그 이면에는 가족의 걱정과 일상의 소중함이 자리 잡고 있습니다. 우리는 기술의 혜택과 위험 사이에서 아슬아슬한 균형을 유지하며 살아갑니다. 진정한 불멸이란 단순히 생물학적 생존을 넘어, 우리가 남긴 가치와 기억이 다음 세대로 이어지는 과정일지도 모릅니다. 우리는 매 순간 삶의 유한함을 느끼면서도, 동시에 영원히 기억될 무언가를 남기기 위해 끊임없이 노력하며 살아갑니다. 결국 불멸의 기술은 인간이 자연의 섭리에 도전하는 가장 대담한 시도 중 하나가 될 것입니다. 과학은 불가능해 보였던 영역을 하나씩 정복해 나가고 있으며, 그 과정에서 우리는 생명의 소중함을 다시금 깨닫게 됩니다. 기술이 가져올 미래가 축복이 될지 재앙이 될지는 결국 인간이 그 기술을 어떻게 정의하고 활용하느냐에 달려 있습니다. 끊임없는 탐구와 성찰을 통해 우리는 기술과 인간성이 조화를 이루는 길을 찾아야 하며, 그것이 진정한 의미의 인류 발전으로 나아가는 방향일 것입니다. 불멸이라는 거대한 꿈을 향한 여정은 이제 막 시작되었으며, 그 끝에서 우리가 마주할 미래는 지금의 상상을 뛰어넘을 것입니다.

Lars Elof Gustaf Brink(라스 브링크)

카오스재단석학인터뷰

물리학
융합

[석학인터뷰] 박태현_ 냄새와 맛, 그것이 미스터리하다! | 2018 가을 카오스강연 '화학의 미스터리, CheMystery'

서울대학교 교수직을 비롯하여 한국과학창의재단과 국가과학기술연구회 등 다양한 분야에서 중책을 맡아온 학자의 삶은 끊임없는 도전의 연속입니다. 수많은 역할을 동시에 수행하면서도 지치지 않고 나아갈 수 있는 원동력은 다름 아닌 자신이 맡은 일에서 진정한 가치를 발견하는 태도에 있습니다. 주어진 기회에 감사하며 그 과정에서 보람을 느끼는 마음가짐은 단순한 업무를 넘어 삶을 풍요롭게 만드는 에너지가 됩니다. 이러한 긍정적인 에너지는 개인의 성취를 넘어 사회 전반에 기여할 수 있는 활동으로 이어지며, 결과적으로 더 나은 미래를 설계하는 밑거름이 됩니다. 일상 속에서 작은 가치를 찾아내고 이를 감사함으로 승화시키는 태도는 현대인들에게도 중요한 시사점을 던져줍니다. 오늘날 4차 산업혁명의 중요성이 강조되고 있지만, 정작 우리 일상의 문화 콘텐츠 속에서는 과학적 면모를 찾아보기 어렵다는 아쉬움이 남습니다. 과거에는 만화 영화 속 과학자 캐릭터를 보며 꿈을 키우던 아이들이 많았으나, 최근의 대중 매체는 자극적인 갈등 구조나 관계 중심의 서사에만 치중하는 경향이 있습니다. 자라나는 세대에게 과학적 호기심과 동기를 부여하기 위해서는 드라마나 영화 제작자들이 과학 기술이 자연스럽게 녹아든 프로그램을 개발하는 데 더 많은 관심을 기울여야 합니다. 대중적인 프로그램 속에 과학적 요소가 스며들 때, 비로소 학생들은 새로운 미래를 꿈꾸고 창의적인 사고를 확장할 수 있는 기회를 얻게 될 것입니다. 화학의 영역에서 여전히 풀리지 않은 거대한 미스터리 중 하나는 바로 인간의 후각과 미각입니다. 시각이나 청각, 촉각을 디지털 정보로 변환하는 기술은 이미 고도로 발달하여 카메라나 녹음기 같은 장치로 구현되었지만, 후각과 미각을 완벽하게 포착하는 장비는 아직 세상에 존재하지 않습니다. 이는 후각과 미각을 유발하는 화학 분자의 구조와 크기가 매우 다양하여 이를 하나의 명확한 화학적 정의로 규정하기 어렵기 때문입니다. 예를 들어 서로 다른 구조를 가진 물질들이 동일한 단맛을 내는 현상은 화학적으로 설명하기 힘든 신비로운 영역입니다. 이러한 감각의 원리를 깊이 이해하려는 노력은 향후 후각과 미각 기능을 구현하는 스마트폰과 같은 혁신적인 기술 개발의 핵심이 될 것입니다.

박태현

카오스재단카오스강연

화학

[강연] 컴퓨터과학의 원천 아이디어가 나오기까지 (4) _ by이광근 | 2018 봄 카오스 강연 '모든 것의 수數다' 10강 | 10강 ④

우리가 일상에서 접하는 컴퓨터는 정답이 없는 복잡한 문제들을 해결하기 위해 '휴리스틱', 즉 일종의 직관적인 추론 방식을 사용하곤 합니다. 바둑과 같은 게임에서 알파고가 보여준 놀라운 실력도 사실은 완벽한 정답을 찾은 것이 아니라, 방대한 데이터를 바탕으로 최선의 수를 찾아가는 과정이었습니다. 이처럼 컴퓨터가 모든 문제에 대해 즉각적이고 완벽한 해답을 내놓는 것은 아니지만, 인간이 범접하기 어려운 수준의 계산 능력을 통해 실질적인 해결책을 제시하며 우리 삶의 깊숙한 곳까지 들어와 있습니다. 계산이란 무엇인가라는 근본적인 질문에 대해 앨런 튜링은 '튜링 기계'라는 개념을 통해 명쾌한 정의를 내렸습니다. 튜링 기계는 상태를 기록하는 테이프와 이를 읽고 쓰는 헤드, 그리고 정해진 규칙 표로 구성된 매우 단순한 장치입니다. 이 단순한 기계가 수행할 수 있는 모든 과정이 바로 우리가 말하는 계산의 본질입니다. 즉, 계산은 복잡한 전자 회로의 움직임 이전에, 논리적인 규칙에 따라 정보를 처리해 나가는 일련의 절차적 과정을 의미하는 것이라고 할 수 있습니다. 튜링과 비슷한 시기에 미국의 알론조 처치는 '람다 계산법'이라는 프로그래밍 언어의 시초와 같은 방식을 통해 계산을 정의했습니다. 흥미로운 점은 기계적인 접근을 시도한 튜링과 소프트웨어적인 접근을 시도한 처치의 방법론이 결국 동일한 문제를 풀고 있었다는 사실이 증명되었다는 것입니다. 오늘날 우리가 사용하는 스마트폰이나 컴퓨터는 튜링의 만능 기계를 하드웨어로 구현한 것이며, 그 안에서 돌아가는 수많은 앱은 처치의 람다 계산법과 맥을 같이하는 소프트웨어의 결과물입니다. 이론적인 관점에서 계산 가능성을 논할 때, 우리는 계산에 소요되는 시간을 고려하지 않습니다. 어떤 문제가 해결되는 데 천 년이 걸리든 만 년이 걸리든, 언젠가 결과가 나오기만 한다면 그것은 계산으로 풀 수 있는 문제라고 간주합니다. 시간은 상대적인 개념이며 충분한 에너지만 있다면 극복할 수 있는 요소이기 때문입니다. 따라서 계산의 핵심은 '얼마나 빨리'가 아니라 '논리적으로 답에 도달할 수 있는가'라는 본질적인 가능성 여부에 달려 있다고 보아야 합니다. 하지만 컴퓨터가 모든 수학적 난제를 해결할 수 있는 것은 아닙니다. '멈춤 문제'와 같이 튜링 기계로도 결코 해결할 수 없는 문제들이 존재하며, 이러한 불가능한 문제의 개수 또한 무한합니다. 수학자 괴델이 증명했듯이 인간의 논리 체계 안에는 증명할 수 없는 사실들이 존재하며, 이는 컴퓨터 과학에서도 동일하게 적용됩니다. 할 수 있는 일과 할 수 없는 일이 모두 무한하다는 사실은 계산의 세계가 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 깊고 오묘한 영역임을 시사합니다. 컴퓨터 과학의 본질은 추상적인 사고 과정을 논리적인 규칙으로 정립하여 기계가 수행할 수 있도록 만드는 과정을 의미합니다. 이러한 능력을 키우기 위해서는 수학적 사고력이 필수적입니다. 수학은 보이지 않는 개념을 논리적으로 다루는 근육을 단련시켜 주며, 이를 통해 다져진 컴퓨팅 사고력은 인공지능 시대를 살아가는 현대인들에게 읽기나 쓰기만큼이나 중요한 필수 역량이 되고 있습니다. 이는 단순히 기술을 배우는 것을 넘어 세상을 논리적으로 설계하는 힘을 기르는 과정입니다. 컴퓨터 과학은 이제 겨우 80년 정도의 역사를 가진 매우 젊은 학문입니다. 물리학의 역사와 비교하자면 지금의 컴퓨터 과학은 뉴턴이나 갈릴레오가 활동하던 고전 역학의 태동기와 비슷하다고 볼 수 있습니다. 지난 수십 년간 눈부신 발전을 이루었지만, 여전히 해결되지 않은 과제들이 산적해 있으며 앞으로 개척해야 할 영역은 무궁무진합니다. 알파고를 뛰어넘는 혁신적인 기술들이 앞으로 어떻게 펼쳐질지 기대하며, 우리는 이 새로운 과학의 시대를 맞이할 준비를 해야 합니다.

박성우, 이광근

카오스재단카오스강연

수학
융합

[카오스 술술수학] 수학의 성배 - 기하를 지켜라!

최근 교육부가 수능 출제 범위에서 기하를 제외하겠다고 발표하면서 교육계와 과학계에 큰 파장이 일고 있습니다. 교육부는 기하가 선택과목으로 변경되었고 수험생의 학습 부담을 완화해야 한다는 점을 주요 근거로 내세웠습니다. 하지만 수학의 본질이 수와 모양에 있다는 점을 고려할 때, 기하를 배제하는 것은 수학의 절반을 포기하는 것과 다름없습니다. 어린아이들이 손가락으로 수를 세고 종이에 끊임없이 그림을 그리는 행위에서 알 수 있듯이, 기하는 인간의 본능적인 탐구 영역이자 수학적 사고의 핵심적인 축을 담당하고 있습니다. 4차 산업혁명 시대를 맞이하여 기하의 중요성은 그 어느 때보다 강조되고 있습니다. 인공지능, 로봇 공학, 3D 프린팅, 자율주행차 등 현대 과학기술의 최전선에 있는 분야들은 모두 기하적 원리를 기반으로 작동합니다. 수천 개의 드론이 하늘에서 정교한 형상을 만들어내는 드론 쇼나 인간의 형상을 구현하는 3D 홀로그램 기술 역시 기하 없이는 불가능한 영역입니다. 고대 플라톤이 기하를 우주와 지혜를 담는 성배로 여겼던 것처럼, 오늘날의 첨단 기술 사회에서도 기하는 선택이 아닌 필수적인 학문적 토대로서 그 가치를 증명하고 있습니다. 국내 석학들은 기하 교육의 약화가 학생들의 공간적 개념과 입체적 사고 능력을 저하시킬 것이라며 우려의 목소리를 높이고 있습니다. 미국, 일본, 영국 등 주요 선진국들이 입시에서 심화된 기하 영역을 다루는 것과 달리, 우리나라는 오히려 교육 내용을 2차원으로 한정하며 시대의 흐름에 역행하고 있다는 지적입니다. 21세기는 단순한 지식 습득을 넘어 사유를 통한 통찰의 시대이며, 기하는 합리적인 결론을 도출하는 사고 과정을 훈련하는 데 최적의 과목입니다. 미래 세대가 글로벌 경쟁력을 갖추기 위해서는 수능에서 기하를 복원하고 올바른 수학 교육 환경을 조성해야 합니다.

카오스재단술술과학

수학

[강연] 인공근육 : 애벌레에서 아이언맨 수트까지 (3) _ by박문정 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 6강 | 6강 ③

소프트 로봇은 기존 로봇 공학에서 벗어나, 유연한 소재를 활용해 인간과 안전하게 공존하거나 복잡한 환경에 적응하는 새로운 로봇 기술입니다. 문어와 같은 연체동물의 움직임을 모방하여 좁은 틈새를 통과하거나 물체를 부드럽게 감싸 쥐는 등 기존 로봇이 수행하기 어려웠던 임무를 수행할 수 있습니다. 이는 단순히 부드러운 소재를 사용하는 것을 넘어, 로봇이 주변 환경과 상호작용하는 방식을 근본적으로 바꾸는 혁신적인 시도라고 할 수 있습니다. 재난 현장에서의 활용은 소프트 로봇의 가장 기대되는 분야 중 하나입니다. 영화 속 장면처럼 붕괴된 터널이나 복잡한 잔해 사이를 뱀처럼 유연하게 파고들어 생존자를 찾고 현장 영상을 전송하는 로봇은 인명 구조의 패러다임을 바꿀 것입니다. 기존 로봇은 장애물에 막히면 더 이상 전진하기 어렵지만, 소프트 로봇은 자신의 몸을 변형시켜 좁은 구멍을 통과할 수 있는 독보적인 장점을 지니고 있어 극한 환경에서의 임무 수행에 최적화되어 있습니다. 소프트 로봇과 인공 근육은 밀접하게 연관되어 있지만 서로 다른 개념입니다. 현재의 소프트 로봇은 대개 외부 모터와 케이블을 이용해 움직임을 구현하지만, 진정한 의미의 소프트 로봇은 소재 자체가 근육처럼 수축하고 이완하는 인공 근육 기술이 뒷받침되어야 합니다. 전기에 반응하여 스스로 움직이는 고분자 소재가 완벽하게 구현된다면, 무거운 구동 장치 없이도 가볍고 유연한 웨어러블 로봇이나 인체에 삽입 가능한 의료용 기기 제작이 가능해질 것입니다. 하지만 인공 근육이 인간의 근육을 완전히 대체하기까지는 극복해야 할 과제가 많습니다. 현재 개발된 소재들은 구동을 위해 매우 높은 전압이 필요하거나, 자극에 대한 응답 속도가 인간의 신경계보다 현저히 느리다는 단점이 있습니다. 또한 소재의 피로도와 노화 문제로 인해 반복적인 움직임에서 성능이 저하되거나 수명이 짧아지는 한계도 존재합니다. 인간의 근육처럼 적은 에너지로도 장시간 효율적으로 움직이며 즉각적으로 반응하는 시스템을 구축하는 것이 핵심입니다. 미래의 로봇 기술은 인공지능과 클라우드, 그리고 고도화된 인공 근육 소재가 결합하여 영화 속 사이보그와 같은 형태로 진화할 것입니다. 특히 의료 분야에서는 내시경과 같은 장비를 소프트 로봇으로 대체하여 환자의 고통을 줄이고 정밀한 수술을 가능하게 할 것으로 보입니다. 비록 인간의 정교한 감각과 운동 능력을 완벽하게 재현하기까지는 시간이 걸리겠지만, 소재 공학과 로봇 공학의 융합은 우리가 상상하던 외유내강의 로봇 시대를 현실로 앞당기고 있습니다.

김성완, 김정, 박문정

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물리학
화학

[강연] 인공근육 : 애벌레에서 아이언맨 수트까지 (2) _ by박문정 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 6강 | 6강 ②

소프트 로봇 공학은 누구나 꿈꾸는 인공 손을 현실로 만드는 공정 기술에서 시작됩니다. 특히 최근 각광받는 3D 프린팅 기술은 고분자 소재를 활용해 정교한 인공 의수를 제작하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 사용자의 신체를 스캔하여 하룻밤 사이에 맞춤형 인공 의수를 제작할 수 있다는 점은 이 기술의 큰 장점입니다. 특수 분장에 쓰이는 소재처럼 실제 피부와 유사한 질감을 구현한다면, 사용자는 인공 의수를 숨기지 않고 자신의 신체 일부로 당당히 드러낼 수 있을 것입니다. 진정한 의미의 소프트 로봇은 단순히 부드러운 소재를 사용하는 것을 넘어, 외부 자극에 반응하여 스스로 움직이는 '인공 근육'을 갖추어야 합니다. 탄성 고분자 소재가 특정 자극에 따라 수축하고 이완할 때 비로소 근육으로서의 기능을 수행하게 됩니다. 이러한 기술은 인공 심장과 같은 장기 제작에도 응용될 수 있습니다. 환자 본인의 심장 크기와 혈관 구조에 맞춘 맞춤형 인공 심장을 3D 프린팅으로 제작하고 구동할 수 있다면, 이식 과정에서의 면역 거부 반응이나 부적합 문제를 획기적으로 해결할 수 있습니다. 하지만 인공 근육이 실용화되기 위해서는 해결해야 할 과제가 남아 있습니다. 생체 심장이 평생 뛰는 횟수가 정해져 있듯, 고분자 소재로 만든 인공 근육 역시 반복적인 구동에 따른 수명 문제가 존재합니다. 이를 극복하기 위해 연구자들은 전기뿐만 아니라 빛이나 습도와 같은 다양한 외부 자극을 활용하는 방안을 모색하고 있습니다. 예를 들어 솔방울이 습도에 따라 벌어지고 닫히는 원리를 이용하거나, 빛의 조사에 따라 정교하게 움직이는 소재를 개발함으로써 더욱 효율적이고 오래 지속되는 소프트 로봇의 미래를 준비하고 있습니다. 소프트 로봇이라고 해서 반드시 힘이 약한 것은 아닙니다. 강철보다 강하면서도 유연한 '아라미드'와 같은 고분자 소재는 이미 자동차 타이어나 방탄복 등에 널리 사용되며 그 강도를 증명하고 있습니다. 금속 소재는 충격 흡수가 어렵지만, 고분자 소재는 외부 충격을 효과적으로 분산시키면서도 강력한 내구성을 유지합니다. 이러한 소재 공학의 발전은 소프트 로봇이 단순한 장난감을 넘어, 험난한 환경에서 임무를 수행하거나 무거운 물체를 들어 올리는 강력한 기계 장치로 거듭날 수 있는 토대를 마련해 주었습니다. 근력 증강을 위한 웨어러블 로봇 분야에서도 소프트 기술의 혁신이 일어나고 있습니다. 과거의 외골격 로봇은 무겁고 딱딱한 금속 프레임 위주였으나, 최근에는 일상복처럼 가볍게 입을 수 있는 '엑소슈트'가 개발되고 있습니다. 특히 나일론과 같은 흔한 소재를 특수한 형태로 가공하면 사람의 근육보다 수십 배 강한 힘을 내는 인공 근육을 만들 수 있습니다. 열에 반응하여 수축과 이완을 반복하는 나일론 근육은 가벼우면서도 엄청난 무게를 지탱할 수 있어, 인간의 신체 능력을 획기적으로 확장하는 미래형 엑소슈트의 핵심 소재로 주목받습니다. 소프트 로봇의 가장 매력적인 점은 전문가가 아니더라도 창의적인 아이디어만 있다면 누구나 도전할 수 있다는 접근성입니다. 스탠포드 연구진이 선보인 풍선 소재의 탐사 로봇처럼, 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료로도 복잡한 장애물을 통과하고 임무를 완수하는 로봇을 만들 수 있습니다. 이는 로봇 공학이 고도의 수학적 알고리즘이나 복잡한 기계 설계에만 국한되지 않음을 보여줍니다. 어린이들의 순수한 상상력이 더해진다면, 기존의 틀을 깨는 혁신적인 형태와 기능을 가진 소프트 로봇이 우리 삶의 곳곳에 등장하게 될 것입니다. 미래의 소프트 로봇은 인간의 신경계를 모사하여 전기 신호로 소통하고 교감하는 방향으로 진화할 것입니다. 우리 몸에 흐르는 미세한 전류에 반응하는 인공 근육은 별도의 무거운 장치 없이도 자연스러운 움직임을 구현하며, 인공 피부는 압력과 온도를 감지해 감정을 표현하는 매개체가 됩니다. 더 나아가 체내 도파민 농도를 실시간으로 측정하고 필요시 약물을 자동으로 방출하는 스마트 패치처럼, 의료 분야와의 결합을 통해 인간의 건강을 지키는 동반자 역할을 수행할 것입니다. 기술과 인간이 따뜻하게 교감하는 시대가 머지않았습니다.

박문정

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물리학
화학

[강연] 미래의 수학자 (2) _ by엄상일 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 5강 | 5강 ②

수학의 세계에서는 인간의 직관을 넘어서는 거대한 증명의 시대가 열리고 있습니다. 로날드 그레이엄이 제기한 피타고라스 세쌍조 색칠 문제는 그 대표적인 사례입니다. 자연수를 두 가지 색으로 칠할 때 같은 색의 피타고라스 세쌍조가 존재하지 않도록 할 수 있는지에 대한 이 질문은, 결국 2016년 슈퍼컴퓨터를 통해 해결되었습니다. 1부터 7824까지는 가능하지만 7825부터는 불가능하다는 사실이 밝혀졌는데, 이 증명의 크기는 무려 200테라바이트에 달했습니다. 이는 인간이 일일이 검토할 수 없는 방대한 데이터를 통해 수학적 진실을 규명한 혁신적인 사건이었습니다. 평면을 빈틈없이 채우는 볼록 오각형 타일링 문제 역시 컴퓨터와 인간의 협업이 빛난 분야입니다. 1918년 독일 수학자가 5개를 찾은 이후, 수학자가 아닌 가정주부 마조리 라이스가 독자적인 연구로 4개의 새로운 패턴을 찾아내며 학계를 놀라게 했습니다. 이후 2015년 워싱턴 대학 연구팀이 15번째 패턴을 발견했고, 2017년에는 컴퓨터 프로그램을 통해 오직 15가지의 방법만이 존재한다는 사실이 최종적으로 증명되었습니다. 더 이상의 가능성이 없음을 확정 짓는 과정에서 컴퓨터는 수많은 경우의 수를 완벽하게 계산해내며 탐색의 종지부를 찍었습니다. 에르되시 어긋남 추측은 수열의 합이 무한히 커질 수 있는지를 묻는 난제였습니다. 이 문제 역시 초기에는 컴퓨터의 힘을 빌려 증명되었습니다. 특정 조건에서 수열의 길이가 1161에 도달하면 합의 절댓값이 2보다 커진다는 사실을 증명했는데, 당시 이 증명의 길이는 위키피디아 전체 용량보다도 컸습니다. 수학적 증명이 단순히 논리적 전개를 넘어 거대한 데이터의 집합체가 될 수 있음을 보여준 것입니다. 하지만 이러한 거대 증명은 결과의 정답 여부는 알려주지만, 왜 그러한 결과가 도출되었는지에 대한 인간적인 이해를 제공하기에는 한계가 있었습니다. 컴퓨터의 방대한 계산을 뛰어넘는 인간 통찰의 힘은 테렌스 타오 교수에 의해 증명되었습니다. 그는 2015년, 컴퓨터가 수천 페이지에 걸쳐 증명했던 에르되시 어긋남 추측을 단 한 줄의 군더더기 없는 논리로 모든 경우에 대해 해결했습니다. '수학계의 모차르트'라 불리는 그의 성취는 컴퓨터가 제시한 정답을 넘어, 보편적인 원리를 찾아내려는 수학자의 본질적인 역할을 상기시켰습니다. 이는 기계적인 계산이 줄 수 없는 우아하고 명쾌한 해답을 갈구하는 수학자들의 이상향을 보여주는 사례로 남았습니다. 현대 수학은 이제 고립된 연구를 넘어 대규모 협업의 시대로 나아가고 있습니다. 티모시 가워스 교수가 주도한 '폴리매스 프로젝트'는 인터넷을 통해 전 세계 수학자들이 집단 지성을 발휘하는 새로운 연구 방식을 제시했습니다. 블로그 댓글을 통해 실시간으로 토론하며 난제를 해결하는 이 방식은, 혼자서는 수년이 걸릴 문제를 단 몇 주 만에 풀어내는 놀라운 성과를 거두었습니다. 테렌스 타오 역시 이 프로젝트의 중간 성과를 바탕으로 자신의 증명을 완성할 수 있었으며, 이는 수학적 발견의 속도가 협업을 통해 비약적으로 빨라질 수 있음을 입증했습니다. 인공지능의 발전은 수학 연구의 미래에 대한 근본적인 질문을 던집니다. 전문가들은 향후 수십 년 내에 인공지능이 수학 경시대회 문제를 풀고, 나아가 최고 수준의 학술지에 실릴 만한 정리를 스스로 만들어낼 것이라고 예측합니다. 컴퓨터는 이제 단순한 계산 도구를 넘어 가설을 설정하고 증명하며, 심지어 인간이 작성한 증명의 오류를 검증하는 역할까지 수행하고 있습니다. 물론 가치 판단이나 문제의 중요성을 결정하는 영역은 여전히 인간의 몫으로 남아있지만, 인공지능이 수학적 창의성의 영역에 발을 들이고 있다는 사실은 부정할 수 없습니다. 결국 미래의 수학은 인간과 컴퓨터의 긴밀한 파트너십으로 정의될 것입니다. 필즈상 수상자인 보에보드스키는 인간의 실수를 방지하기 위해 모든 증명을 컴퓨터로 검증해야 한다고 주장한 반면, 다른 이들은 인간의 직관적 이해가 결여된 증명은 진정한 지식이라 보기 어렵다고 반박합니다. 하지만 분명한 것은 수학의 세계가 점점 더 복잡해짐에 따라 컴퓨터의 도움 없이는 완전한 검증이 불가능한 시대가 오고 있다는 점입니다. 인간은 더 고차원적인 질문을 던지고, 컴퓨터는 그 질문에 대한 정밀한 답을 찾아가는 과정에서 수학은 새로운 진화를 거듭할 것입니다.

엄상일

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물리학
수학

[강연] 인공지능의 실체와 미래 (1) _ by조성배 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 4강 | 4강 ①

인공지능은 이제 우리 삶에서 떼어놓을 수 없는 화두가 되었습니다. 특히 2016년 알파고 사태 이후 대중의 관심은 폭발적으로 증가했으며, 지능의 본질에 대한 근원적인 궁금증을 자아내고 있습니다. 하지만 인공지능이 대단한 혁신인지 아니면 과장된 실체인지에 대해서는 여전히 의견이 분분합니다. 인공지능을 만드는 공학자의 관점에서 그 실체를 가감 없이 들여다보는 과정은 현대 사회를 이해하는 데 필수적인 첫걸음이 될 것입니다. 우리가 흔히 접하는 인공지능의 이미지는 주로 영화를 통해 형성되었습니다. 과거의 영화들이 인간의 감정이나 자의식을 가진 로봇에 집중했다면, 최근에는 형체 없이 대화만으로 교감하는 인공지능 프로그램으로 그 흐름이 변화하고 있습니다. '아이언맨'의 자비스나 '허'의 사만다처럼 눈에 보이지 않는 존재가 인간과 사랑에 빠지거나 조력자 역할을 수행하는 모습은 인공지능이 우리 곁에 어떤 방식으로 존재하게 될지를 시각적으로 보여줍니다. 인공지능의 발전 속도에 대해 세계적인 지도층 인사들 사이에서도 팽팽한 의견 대립이 이어지고 있습니다. 일론 머스크는 인공지능이 인류의 존폐를 결정지을 수 있는 위험한 존재라며 경고의 목소리를 높이는 반면, 마크 저커버그는 이러한 우려가 과도하며 기술을 적극적으로 활용해야 한다는 낙관적인 입장을 견지합니다. 이러한 논쟁은 인공지능이 단순한 기술적 도구를 넘어 인류의 미래에 중대한 영향을 미칠 수 있는 존재임을 시사하며 대중의 관심을 더욱 증폭시키고 있습니다. 사실 인공지능은 이미 우리 일상 곳곳에 깊숙이 들어와 있습니다. 거실을 청소하는 로봇 청소기부터 주차장에서 번호판을 인식하는 카메라, 날씨를 알려주고 음악을 틀어주는 인공지능 스피커에 이르기까지 그 사례는 매우 다양합니다. 또한 스마트폰의 얼굴 인식 기능이나 바둑 및 퀴즈 대결에서 인간을 압도하는 성능을 보여주는 프로그램들도 모두 인공지능의 일종입니다. 이처럼 인공지능은 특정 분야에서 인간의 능력을 보완하거나 뛰어넘으며 실질적인 편의를 제공하고 있습니다. 1956년에 공식적으로 시작된 인공지능 연구는 지난 수십 년간 수많은 굴곡을 겪어왔습니다. 인간처럼 생각하고 자의식을 갖는 '강한 인공지능'은 여전히 먼 미래의 과제로 남아 있지만, 특정 문제를 해결하는 데 집중하는 '약한 인공지능'은 비약적인 발전을 이루었습니다. 지능의 본질을 모방하여 사람과 구별할 수 없을 정도의 행동을 구현하려는 튜링 테스트의 시도는 지금도 계속되고 있으며, 이는 인공지능이 단순한 기계를 넘어 지능적 주체로 거듭나기 위한 핵심적인 과정입니다. 인공지능을 구현하는 방법은 크게 설계 기반과 학습 기반으로 나뉩니다. IBM의 왓슨처럼 방대한 지식을 체계적으로 저장하여 의사결정을 내리는 방식이 설계 기반의 대표적 사례라면, 알파고처럼 방대한 데이터로부터 스스로 규칙을 찾아내는 방식은 학습 기반의 전형입니다. 특히 알파고는 인간의 직관을 모방한 함수를 데이터로부터 학습하고, 스스로와의 대국을 통해 성능을 강화하는 방식을 취했습니다. 이러한 기술적 차이는 인공지능이 문제를 해결하는 다양한 접근 방식을 보여줍니다. 최근 주목받는 딥러닝 기술은 영상 인식과 자동 번역 분야에서 혁신적인 성과를 거두고 있습니다. 수백만 장의 사진 데이터를 통해 사물을 판별하는 오차율을 인간보다 낮은 수준으로 줄였으며, 복잡한 언어 간의 번역도 자연스럽게 수행하고 있습니다. 이러한 발전은 의료 진단이나 제조 현장의 불량 탐지 등 정밀함이 요구되는 산업 전반으로 확산될 전망입니다. 결국 인공지능은 데이터라는 자양분을 바탕으로 인류가 직면한 난제들을 해결하는 강력한 도구가 될 것입니다.

조성배

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물리학

[강연] 뇌의 미래와 인공 자아의 탄생 (2) _ 김대식 교수 | 2016 봄 카오스 강연 '뇌 - Brain' 10강 | 10강 ②

인공지능 연구는 지난 50년 동안 수많은 시도를 거듭해 왔지만, 초기에는 기대만큼의 성과를 거두지 못했습니다. 2015년 열린 로봇 경진대회에서 세계 최고의 로봇들이 문을 열거나 걷는 도중 허무하게 넘어지는 모습은 당시 기술의 한계를 여실히 보여주었습니다. 이는 인간이 모든 상황에 대한 규칙을 직접 입력하는 '규칙 기반(Rule-based)' 방식의 한계 때문이었습니다. 현실 세계의 수만 가지 변수를 일일이 코드로 정의하는 것은 불가능에 가까웠고, 결국 정교한 규칙들도 복잡한 현실 앞에서는 무용지물이 되기 일쑤였습니다. 하지만 규칙 대신 '학습'을 선택하면서 인공지능은 비약적인 발전을 이루었습니다. 보스턴 다이내믹스의 아틀라스 로봇은 제어 시스템을 학습 기반으로 전환한 지 불과 1년 만에 놀라울 정도로 안정적인 움직임을 보여주었습니다. 기계가 스스로 데이터를 통해 최적의 행동을 익히게 되자, 과거에는 해결하기 어려웠던 복잡한 동작들이 자연스럽게 구현되기 시작한 것입니다. 이는 인공지능이 단순히 명령을 수행하는 도구를 넘어, 경험을 통해 스스로 능력을 키워나가는 존재로 진화했음을 의미하는 중요한 전환점이 되었습니다. 우리가 사물을 인식하는 과정에는 언어로 다 설명할 수 없는 '직관'의 영역이 존재합니다. 부모님이 아이에게 개와 고양이를 구별하는 법을 복잡한 코드로 가르치지 않듯, 인간은 수많은 경험 속에서 자연스럽게 본질을 파악합니다. 딥러닝은 바로 이러한 인간의 학습 방식을 모방합니다. 수천만 장의 사진 데이터를 통해 기계는 언어로 표현하기 힘든 미세한 특징들을 스스로 찾아내고 학습합니다. 결국 빅데이터라는 거대한 현실의 복사본이 존재하기에, 기계도 인간처럼 세상을 이해하고 판단하는 직관에 가까운 능력을 갖출 수 있게 된 것입니다. 인공 신경망 기술은 한때 학습의 한계에 부딪혀 침체기를 겪기도 했으나, 제프리 힌튼 교수와 같은 연구자들의 혁신적인 아이디어로 돌파구를 찾았습니다. 계층 구조를 깊게 쌓으면서도 효율적으로 학습시키는 방법과 드롭아웃(Dropout) 기술이 도입되면서 '딥러닝'이라는 새로운 시대가 열렸습니다. 여기에 고성능 GPU의 등장과 사용자들이 자발적으로 생성한 방대한 데이터가 결합하면서, 과거 50년 동안 풀지 못했던 난제들이 단숨에 해결되기 시작했습니다. 이제 기계는 인간의 얼굴을 인식하는 수준을 넘어 복잡한 상황까지 이해하게 되었습니다. 최근의 인공지능은 인간 고유의 영역이라 여겨졌던 예술적 '스타일'까지 모방하는 단계에 이르렀습니다. 렘브란트나 고흐의 화풍을 학습한 기계가 새로운 화풍의 그림을 그려내는 모습은 기술의 놀라운 가능성을 보여줍니다. 그러나 인공지능이 인간의 대화를 학습하며 편향된 가치관을 습득했던 사례는 우리에게 중요한 시사점을 던져줍니다. 학습 기반의 인공지능은 결국 우리가 제공하는 데이터를 거울처럼 비추기 때문입니다. 따라서 인공지능이 인류에게 유익한 존재가 될 수 있도록 올바른 가치와 데이터를 전달하는 것은 이제 우리 인간의 책임이자 과제가 되었습니다.

김대식

카오스재단카오스강연

물리학
뇌인지과학

[강연] 뇌의 미래와 인공 자아의 탄생 (1) _ 김대식 교수 | 2016 봄 카오스 강연 '뇌 - Brain' 10강 | 10강 ①

인류는 50만 년 전만 해도 맹수의 먹잇감에 불과한 연약한 존재였습니다. 하지만 우리는 신체적 열세를 극복하고 도구를 만드는 지능을 통해 세상을 지배하게 되었습니다. 도구는 인간과 떼려야 뗄 수 없는 존재이며, 그 중심에는 인간의 지적 능력을 확장하려는 끊임없는 노력이 자리하고 있습니다. 1.5kg의 고깃덩어리에 불과한 뇌가 어떻게 이런 놀라운 문명을 일구었는지 이해하는 것은 인류의 과거와 미래를 잇는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 이러한 지능의 발달은 인류를 지구상의 그 어떤 생명체보다 특별한 존재로 만들었습니다. 우리 뇌는 두개골이라는 어둡고 폐쇄적인 공간에 갇혀 평생을 살아갑니다. 뇌가 세상을 직접 만지거나 보는 것이 아니라, 눈과 코, 귀와 같은 감각 기관이 전달하는 신호를 간접적으로 해석할 뿐입니다. 흥미로운 점은 오감이 전달하는 정보가 항상 완벽하지 않으며, 뇌 또한 이를 있는 그대로 받아들이지 않는다는 사실입니다. 뇌는 생존 확률을 높이기 위해 들어온 정보를 추론하고 가공하며, 때로는 현실에 존재하지 않는 움직임이나 색상을 만들어내기도 합니다. 이러한 해석 과정이 바로 우리가 세상을 인식하는 방식입니다. 동일한 사물을 보더라도 사람마다 다르게 인식하는 현상은 뇌의 해석이 주관적임을 잘 보여줍니다. 유명한 파란색과 금색 드레스 논란처럼, 뇌는 각자의 유전적 요인과 환경에 따라 정보를 다르게 처리합니다. 우리가 서로 같은 세상에 살고 있다고 믿는 이유는 인식의 차이를 담아내기에 언어의 해상도가 너무 낮기 때문입니다. 애매모호한 색상을 '빨강'이라는 단어 하나로 묶어 표현하면서 서로의 차이를 인지하지 못할 뿐, 실제로는 각자가 뇌가 만들어낸 조금씩 다른 출력값의 세계를 살아가고 있는 셈입니다. 인공지능 연구의 역사에서 가장 흥미로운 지점은 인간에게 쉬운 일이 기계에게는 매우 어렵고, 반대로 인간에게 어려운 계산은 기계에게 쉽다는 사실입니다. 우리는 고양이를 구별하거나 걷는 일을 당연하게 여기지만, 이는 수억 년의 진화 과정을 통해 우리 뇌의 하드웨어에 이미 정답이 새겨져 있기 때문입니다. 반면 미분 방정식이나 복잡한 수학 계산은 진화 과정에서 마주할 일이 없었기에 뇌에 정답이 없습니다. 우리가 쉽다고 느끼는 것들은 사실 진화가 미리 풀어놓은 고난도의 문제들이었던 것입니다. 뇌과학과 인공지능의 결합은 단순히 편리한 기능을 넘어 '인공 자아'의 탄생이라는 새로운 국면을 예고합니다. 뇌가 현실을 해석하고 상상하는 능력을 통해 문명을 건설했듯이, 이제는 그 메커니즘을 기계에 이식하여 고도화된 지능을 구현하려 합니다. 이는 인류가 자신의 지적 한계를 넘어서려는 시도이자, 스스로의 정체성을 재정의하는 과정이기도 합니다. 뇌의 미래를 탐구하는 여정은 결국 인간이란 무엇인가라는 근원적인 질문에 답을 찾아가는 과정과 맞닿아 있습니다.

김대식

카오스재단카오스강연

물리학
뇌인지과학

[강연] 자연에 없던 물질 만들기 (4) _이병호 교수 | 2015 가을 카오스 강연 '빛 색즉시공' 9강 | 9강 ④

메타물질은 자연계에 존재하지 않는 성질을 인위적으로 설계하여 구현한 혁신적인 신물질입니다. 그리스어 '메타'에서 유래한 이 용어는 기존 물질의 한계를 넘어선다는 의미를 담고 있습니다. 최근 학계에서는 굴절률을 자유자재로 조절하거나 파장보다 작은 나노구조를 활용해 새로운 광학적 특성을 만들어내는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 기술은 단순히 이론적 탐구에 머물지 않고, 우리가 사물을 인식하는 방식과 미래의 산업 지형을 근본적으로 바꿀 잠재력을 지니고 있습니다. 대중에게 가장 잘 알려진 메타물질의 응용 사례는 단연 투명 망토입니다. 영화 속 마법처럼 느껴지지만, 과학적으로는 빛이 물체를 피해 뒤로 돌아가게 함으로써 물체를 보이지 않게 만드는 원리를 이용합니다. 다만 현재 기술로는 특정 단일 파장에서만 작동하며, 가시광선의 넓은 대역을 모두 커버하기에는 여전히 많은 과제가 남아 있습니다. 이론적으로는 충분히 가능성이 증명되었으나, 이를 현실에서 완벽하게 구현하기 위해서는 나노 단위의 정밀한 공정 기술과 더불어 빛의 흐름을 제어하는 깊이 있는 연구가 뒷받침되어야 합니다. 투명 망토 기술은 단순히 시각적인 은폐를 넘어 군사 및 산업 분야에서 실질적인 변화를 이끌어내고 있습니다. 레이더망을 피하는 스텔스 기능이나 잠수함의 소나 파동을 흡수하는 기술이 대표적인 연구 분야입니다. 또한, 열화상 카메라에 포착되지 않도록 엔진에서 발생하는 열을 제어하는 연구도 정밀하게 진행 중입니다. 상용화에 가장 근접한 분야는 안테나 기술로, 메타물질을 활용해 안테나의 크기를 획기적으로 줄이면서도 송수신 효율을 극대화하는 성과를 거두며 통신 기술의 발전을 견인하고 있습니다. 광속에 대한 논의는 메타물질 연구에서 매우 흥미로운 주제 중 하나입니다. 굴절률이 0이거나 음수인 메타물질 내에서는 위상 속도가 우주 공간에서의 광속보다 빠르게 나타날 수 있습니다. 이는 문법적으로나 물리적으로 불가능해 보이지만, 파동의 특정 패턴이 이동하는 속도를 의미하는 것이기에 과학적으로 설명이 가능합니다. 이러한 현상은 빛이 에너지를 가득 채운 상태에서 나타나는 독특한 물리적 특성으로, 우리가 알고 있는 고전적인 물리 상식을 뛰어넘는 새로운 시각과 탐구 영역을 제공합니다. 하지만 광속보다 빠른 현상이 존재한다고 해서 아인슈타인의 상대성이론이 부정되는 것은 아닙니다. 정보나 에너지가 전달되는 속도는 여전히 진공에서의 광속을 넘을 수 없기 때문입니다. 메타물질 내부에서 관찰되는 초광속 현상은 에너지의 실질적인 흐름이 아닌 파면의 움직임에 국한됩니다. 즉, 데이터나 에너지는 물리적 한계 내에서 이동하되, 그 내부의 위상 변화만이 빠르게 일어나는 구조입니다. 이는 과학적 엄밀함 속에서 발견된 메타물질만의 신비로운 조화이며, 물리 법칙의 테두리 안에서 일어나는 혁신입니다. 홀로그램 기술 역시 메타물질의 중요한 응용 분야로 손꼽힙니다. 진정한 홀로그램은 빛의 위상과 진폭을 정밀하게 변조하여 실제 물체가 있는 것과 동일한 광학적 환경을 조성하는 것입니다. 현재 우리가 흔히 접하는 공연장의 영상은 대개 유사 홀로그램 방식이지만, 메타물질 연구가 진전됨에 따라 더욱 완벽한 입체 영상 구현이 가능해질 전망입니다. 이는 물리적 거리를 극복하고 에너지를 절약하며, 시공간의 제약을 허무는 혁신적인 디스플레이 시대를 예고합니다. 멀리 떨어진 사람과 실제로 마주하는 듯한 경험이 현실이 되는 것입니다. 메타물질은 이제 공간을 넘어 시간의 영역까지 그 논의를 확장하고 있습니다. 시간에 대한 대칭성을 깨뜨려 특정 시간대의 사건을 은폐하거나 제어하는 '시간 투명 망토'와 같은 이론적 제안은 인류의 상상력을 자극합니다. 비록 아직은 고도의 물리적 수식과 이론의 단계에 머물러 있지만, 이러한 도전은 과학이 단순한 기술 개발을 넘어 철학적, 인문학적 질문에 답하는 과정임을 보여줍니다. 보이지 않는 것을 보게 하고 불가능을 가능케 하는 메타물질의 여정은 인류의 지평을 넓히는 중요한 열쇠가 될 것입니다.

김휘, 이병호, 최현용

카오스재단카오스강연

물리학

[강연] 멋진 세상을 만드는 빛 - 센 빛, 밝은 빛, 똑똑한 빛 (5) _이용희 교수 | 2015 가을 카오스 강연 '빛 색즉시공' 7강 | 7강 ⑤

빛의 세계에서 레이저와 LED는 각기 다른 방식으로 그 강력함을 증명합니다. 레이저는 빛을 증폭하여 극도로 짧은 순간에 천둥 번개 이상의 에너지를 집중시킬 수 있는 물리적 강함을 지니고 있습니다. 반면 LED는 우리 일상 곳곳을 밝히며 인류가 정보를 취득하는 방식에 혁신을 가져온 사회적 영향력 측면에서 강력합니다. 레이저가 특정 목표를 정밀하게 타격하거나 분석하는 '똑똑한 빛'이라면, LED는 인류의 삶을 지탱하며 보이지 않는 곳에서 거대한 변화를 이끄는 '외유내강의 빛'이라고 할 수 있습니다. 레이저는 국방 분야에서 미사일이나 드론을 격추하는 직접적인 무기로 개발될 만큼 강력한 잠재력을 지니고 있습니다. 하지만 이러한 강력함은 동시에 위험성을 내포하고 있어 사용에 각별한 주의가 필요합니다. 특히 고출력 레이저는 망막에 영구적인 손상을 입힐 수 있으므로 등급에 따른 안전 수칙을 반드시 준수해야 합니다. 반면 자동차 헤드라이트 등에 쓰이는 LED는 상대적으로 안전하게 빛을 활용할 수 있게 해주며, 우리 실생활의 편의성을 높이고 인류가 빛을 통제하는 방식을 더욱 안전하게 만들어 주었습니다. 2014년 노벨 물리학상이 청색 LED 개발자들에게 수여된 것은 인류 복지에 기여한 공로를 인정한 결과였습니다. 빛의 삼원색 중 적색과 녹색은 비교적 쉽게 구현되었으나, 청색 LED의 부재는 백색광을 만드는 데 큰 걸림돌이었습니다. 수많은 시행착오 끝에 탄생한 청색 LED는 마침내 '인공태양'의 완성을 가능케 했으며, 전 세계 조명 시장의 판도를 완전히 바꾸어 놓았습니다. 이는 단순한 과학적 발견을 넘어 공학적 혁신이 인류의 생활 패턴을 어떻게 근본적으로 변화시킬 수 있는지를 보여주는 상징적인 사례입니다. 현대 광학 기술은 이제 펨토초를 넘어 아토초 단위의 초고속 영역으로 진입하고 있습니다. 10의 18승분의 1초라는 찰나의 빛을 제어함으로써 과거에는 관찰할 수 없었던 전자의 움직임까지 포착하려는 시도가 이어지고 있습니다. 이러한 초강력 레이저는 핵융합 점화 장치로 활용되거나 극한의 물리 현상을 연구하는 데 필수적인 도구가 됩니다. 빛의 속도와 강도를 정밀하게 조절하는 기술은 인류가 자연의 근본 원리에 한 걸음 더 다가갈 수 있게 해주는 열쇠가 되고 있으며, 이는 새로운 물리 법칙의 발견으로 이어질 것입니다. 미래의 빛은 단순한 조명을 넘어 인간의 감성과 소통하는 단계로 진화할 것입니다. 학습 효율을 높이는 색온도 조절이나 심리적 안정을 주는 감성 조명 기술은 '라이프 이모셔널 디자인'이라는 새로운 가치를 창출하고 있습니다. 여기에 인공지능과 센서 기술이 결합된 레이저 기술은 정밀 수술이나 첨단 제조 공정에서 상상 속의 일들을 현실로 만들어낼 것입니다. 빛은 이제 지식 기반의 도구를 넘어 인류의 미래를 이끌어갈 핵심적인 주력 산업이자, 인간의 삶을 더욱 풍요롭게 만드는 감성적 매개체로 자리매김하고 있습니다.

심종인, 이상민, 이용희

카오스재단카오스강연

물리학

[강연] 멋진 세상을 만드는 빛 - 센 빛, 밝은 빛, 똑똑한 빛 (3) _이용희 교수 | 2015 가을 카오스 강연 '빛 색즉시공' 7강 | 7강 ③

레이저는 단순한 빛의 증폭을 넘어 우리 실생활의 난제를 해결하는 혁신적인 도구로 진화하고 있습니다. 예를 들어, 말라리아 퇴치를 위해 모기만을 정밀하게 타격하여 떨어뜨리는 레이저 사격 기계가 개발되고 있으며, 이는 인류의 보건 위생에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다. 또한, 전선으로는 한계가 있는 고속 데이터 통신 분야에서도 광섬유를 이용한 광통신 기술은 필수적인 요소가 되었습니다. 이처럼 레이저는 보이지 않는 곳에서 우리의 삶을 더욱 안전하고 편리하게 연결해 주는 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 레이저의 진정한 위력은 극도로 짧은 시간 동안 강력한 에너지를 내뿜는 펄스 기술에서 나타납니다. 아주 짧은 순간에 빛을 비추는 스트로보 방식처럼, 레이저를 이용하면 분자나 원자의 움직임을 실시간으로 관찰하고 제어할 수 있습니다. 이러한 초고속 현상의 관측은 화학과 생의학 분야에서 수많은 노벨상 수상자를 배출할 만큼 학문적으로도 매우 중요한 가치를 지닙니다. 눈으로 볼 수 없었던 미시 세계의 역동적인 변화를 포착함으로써 인류는 물질의 근본적인 원리를 이해하는 새로운 창을 얻게 되었습니다. 생물학적 연구에서 레이저는 '광학 집게'라는 독특한 도구로 활용됩니다. 레이저 빔을 특정 지점에 집속시키면 작은 입자가 그 중심으로 끌려 들어가는 성질을 이용해 DNA, RNA, 단백질과 같은 미세한 물질을 손상 없이 붙잡고 이동시킬 수 있습니다. 과거에는 불가능해 보였던 세포 단위의 정밀한 조작이 가능해지면서 뇌과학과 유전공학 분야는 비약적인 발전을 거듭하고 있습니다. 빛이라는 무형의 도구가 물리적인 힘을 발휘하여 생명의 신비를 밝히는 정교한 손가락 역할을 수행하고 있는 셈입니다. 현대 레이저 기술은 현미경의 해상력을 기존보다 10배 이상 높여 초고해상도 이미징을 가능하게 했습니다. 형광 물질과 레이저를 결합하여 세포 내부의 복잡한 구조를 선명하게 관찰함으로써 질병의 원인을 파악하고 치료법을 찾는 데 결정적인 단서를 제공합니다. 더 나아가 단일 광자를 제어하는 수준에 이르면 양자 역학적 성질을 이용한 보안 통신이 가능해집니다. 복제가 불가능한 양자의 특성을 활용한 비밀 통신은 도청이 원천적으로 차단된 완벽한 보안 체계를 구축하는 미래 정보 통신의 핵심이 될 것입니다. 레이저는 때로는 정밀한 수술을 돕는 살리는 칼이 되고, 때로는 거리를 측정하는 가장 정확한 표준 자가 되기도 합니다. 1960년 첫 레이저가 탄생한 이후 지난 50여 년간 레이저는 반도체 공정, 3D 프린팅, 자율주행차의 라이다 등 상상할 수 있는 거의 모든 분야에 스며들었습니다. 초기에는 '문제를 찾는 해결책'이라고 불릴 만큼 그 잠재력을 다 알지 못했지만, 이제 레이저는 인류의 상상력을 현실로 바꾸는 만능 도구가 되었습니다. 앞으로도 빛을 향한 탐구는 우리가 꿈꾸는 미래를 실현하는 강력한 동력이 될 것입니다.

이용희

카오스재단카오스강연

물리학