팬데믹 세상 이후, 과학에 관한 생각

인류를 위협하는 가장 큰 도전으로부터 잠재적 위험을 없애주는 실생활에서 꼭 알아야 할 교양 과학 이야기

팬데믹 세상 이후, 과학에 관한 생각 인류를 위협하는 가장 큰 도전으로부터 잠재적 위험을 없애주는 실생활에서 꼭 알아야 할 교양 과학 이야기 〈코로나 바이러스와 면역·인공지능과 로봇·미래의 교통수단과 신재생에너지·우주·뇌과학〉 새로운 시대를 여는 미래과학기술은, 현재 가장 유망한 세계적 기업들의 투자 대상이 되고 있다. '왜 기업들은 바이오 생명공학에 앞다퉈 투자하는가?' '왜 빌게이츠는 기후환경 재난을 극복하기 위한 청정에너지 개발에 10여 년을 바쳤을까?' '왜 일론 머스크는 화성에 로켓을 쏘아 올릴까?' '왜 완전 자율주행차가 사람이 운전하는 것보다 안전하다고 할까?' 뉴노멀 3.0 시대, 복잡한 세상을 가장 쉽게 이해하는 과학적 사고법으로 미래를 준비한다. 팬데믹으로 인해 비대면이 확산하며 4차산업혁명도 가속도가 붙었다. 코로나 이후 산업 현장에선 스마트 공장 시스템이 갖춰지고, 사람 대신 인공지능(AI)이 일한다. 각종 미디어 매체에서는 인공지능(AI)과 사람을 대결시키며 이슈 몰이를 하고 있다. 하지만 이토록 가열된 4차산업혁명의 관심에 비해 명확한 실체를 알고 있는 사람은 많지 않다. 이 책은 지금껏 딱딱하게만 느껴졌던 4차산업혁명에 관해 과학의 최전선에서 수년간 과학 전문 기사를 써온 전승민 작가가 쉽게 풀어쓴 과학 교양서이다. 4차산업혁명뿐만 아니다. 〈과학의 쓸모〉는 인류를 위협하는 잠재적 위험들로부터 사람들을 지켜주는 과학 교양 지식을 모아 설명한다. 어려운 도표나 수식 대신 쉽게 이해를 도울만한 생생한 자료, 사진들을 수록했다. 1장에서는 바이러스, 감염, 면역 질환, 독극물을 주제로 외부 물질로부터 우리를 어떻게 지켜야 하는지에 관한 '과학, 사느냐 죽느냐'의 문제를 다룬다. 2장에서는 미래를 여는 열쇠를 쥔 ‘4차산업혁명의 현장’을 살펴보고, 3장에서는 ‘최첨단기술’인 신재생에너지, 우주, 뇌과학 등의 이야기를 풀어 과학적 상상력을 자극한다. 우리는 더 이상 과학 없는 세상에서 살아갈 수 없다. 다양한 기후환경 재앙을 해결하기 위해 세계기상기구(WMO)는 인공지능을 이용한 재해 관리에 나섰다. 반면 미래를 열어갈 시대의 게임 체인저인 인공지능과 로봇이 우리의 일자리를 위협하고 있다. '팬데믹'은 어떠한가. 지금까지 이토록 ‘팬데믹’이 일상의 언어로 자리 잡은 적이 있었을까? 당장 스마트폰과 TV를 봐도 쏟아지는 어려운 과학지식. 더 곤란한 일은 현실에서 가로막히는 상식적인 질문들이다. 마스크는 누구를 위해 쓰며, 코로나가 멈추지 않는 이유는 무엇인지 등등. 이런 물음에 답하지 못하면 손해는 나의 몫이 된다. 우리는 이제 이 모든 질문에 대해 '일상의 언어'가 아닌, '과학의 언어'로 말하길 요구받고 있다. 2021년 기준 전 세계 사망자 수 200만 명, 수많은 사람이 코로나19로 목숨을 잃었다. 이들이 기본적인 예방법을 알았더라면 상황은 좀 더 나아지지 않았을까? 21세기, 이제 과학은 '생존 교양'이 되었다. 이 책으로 현재와 미래, 모든 세상과 연결된 실용 과학의 탐험을 시작해보자!

머리말_과학을 알지 못하면 생기는 일

Necessity1 과학, 사느냐 죽느냐의 문제
_질병과 재난, 꼭 알아야 할 것들

바이러스: 코로나19가 멈추지 않는 이유
감염: 미생물에 대처하는 방법
면역질환과 유전병: 내 몸이 만드는 병
독극물과 부상: 재난에서 내 몸 지키기

BOX 1 포스트 코로나 시대, ‘콘택트’와 ‘언택트’가 어우러진 세상 온다
BOX 2 생각해보기: 생명과학의 그늘, 우리 아기 IQ 마음대로 정할 수 있는 세상 온다면

Necessity2 과학, 새로운 시대를 여는 열쇠
_새로운 산업의 출범, 우리가 대비해야 할 것들

시대의 게임체인저, 일상을 파고드는 인공지능
인공지능에 입힐 기계 육신 ‘로봇’
4차산업혁명을 완성하는 첨단기술
혁신의 기반 ‘통신기술’에 주목하라

BOX 1 새 시대, 우리의 산업이 나아갈 길
BOX 2 생각해보기: 로봇이 인간보다 똑똑해진다면

Necessity3 과학이 만드는 신세계
_근원을 알아야 새로운 시대가 보인다

문명의 토대, 에너지 기술의 현재와 미래
ㆍ전력산업으로 보는 미래 에너지 기술
ㆍ미래 에너지의 대표주자, 수소와 핵융합
땅속을 나는 기차, 하늘을 달리는 자동차
발전하는 우주기술, 화성으로 이사하는 세상 올까
뇌과학, 반드시 열어야 할 판도라의 상자

BOX 1 핵 없는 세상은 어떤 모습이 될까
BOX 2 생각해보기: 과학이 발전하면, 언젠가는 ‘시간여행’을 할 수 있을까

코로나19를 통제하에 둘 수 있는 것과 완전한 종식은 이야기가 다릅니다. 코로나19와 비교할 수 있는 가장 유사한 호흡기 바이러스 감염 사례는 아마도 1918년 인플루엔자 범유행, 즉 ‘스페인 독감’이 아닐까 생각됩니다. 당시 WHO는 지금의 코로나19와 마찬가지로 ‘팬데믹(세계적 대유행)’을 선포했으며, 이 병이 전 세계로 퍼져 나가 1,700만~5,000만 명의 사람이 목숨을 잃었습니다. 2021년 현재 코로나19의 전 세계 누적 사망자 숫자가 200만 명 정도인 것을 감안하면 스페인 독감에 의한 피해는 실로 막대하다고 할 수 있습니다. 하지만 아시다시피 스페인 독감은 사실 아직도 ‘종식됐다’고 보기 어렵습니다. 스페인 독감을 일으켰던 인플루엔자 바이러스, 일명 독감 바이러스로 인해 여전히 매년 65만 명 정도의 사망자가 나오고 있으니까요. 코로나19는 이미 전 세계로 퍼져 나갔으며, 인플루엔자처럼 매년 유행에 대비하며 살아가야 합니다. 이 경우 이런 세이프 콘택트 문화는 매우 중요한 예방책으로 작용할 수 있습니다. _82쪽 〈포스트 코로나 시대, '콘택트'와 '언택트'가 어우러진 세상 온다.〉인공지능 시대라고 해서 인간의 일자리가 모두 사라질 가능성은 매우 낮습니다. 인간이 없다면 인공지능은 아무런 일을 하지 못하니까요. 이 점을 알고 있다면, 앞으로 인간과 인공지능(또는 인공지능의 명령을 받아 움직이는 로봇)이 어떻게 일을 나눠야 하는지도 어느 정도 예상해 볼 수 있을 것 같습니다. 즉 자신의 일을 주도적으로 하는 직군은 인공지능을 유용한 도구로 이용할 수 있고, 지식이나 규칙을 기반으로 판단하거나, 단순한 작업을 해야 하는 직군은 인공지능으로 대체가 가능합니다. 물론 이것은 기술적인 기준일 뿐입니다. 실제로는 미래에 ‘인공지능으로 대체할 수 있는 직업’은 사회 규범이나 문화, 법적인 규제 등도 고려해 비교적 긴 시간에 걸쳐 차근차근 이뤄지겠지요. _109쪽 〈시대의 게임체인저, 일상을 파고드는 인고지능〉 나쁜 마음을 먹은 해커가 자율주행자동차를 훔쳐 달아나려고 한다고 해봅시다. 이 자동차 한 대를 해킹했다고 끝나지 않지요. 자동차에 들어있는 인공지능은 운행 전 저장된 블록을 확인하고, 같은 모델의 자동차(1만 대라고 가정합시다)의 모든 블록과 순식간에 비교를 끝냅니다. 그리고 정보가 달라진 블록이 있다면 해킹이 된 것으로 간주하고 더 이상 움직이지 않겠지요. 만약 해커가 블록체인 기술이 적용된 통장을 해킹하려고 한다면 같은 서비스를 이용하는 예금가입자 전원을 동시에 해킹해야만 합니다. 이런 일은 사실상 불가능합니다. 또 이런 블록은 중앙컴퓨터에 저장되지 않고, 모든 사용자가 나누어 저장하고 있어 정확히 어디에 있는지도 알기 어렵습니다.
_131쪽 〈4차산업혁명을 완성하는 첨단기술〉 EU는 2017년 1월 벨기에 브뤼셀에서 의회를 열었습니다. 여기서 인공지능을 가진 로봇의 법적 지위를 ‘전자인간(electronic personhood)’으로 지정하자는 안건을 통과시켰습니다. 국가 차원에서 인공지능의 법적 지위를 결정한 것이지요. 아직 인공지능이 인간을 직접 위협할 수준은 아니지만, 언젠가는 관련한 법과 제도 정비가 필요하다고 보고 이에 미리부터 법적, 제도적인 대응책을 만들어 놓자는 생각을 처음으로 제도화한 것이어서 당시 굉장한 화제가 되었지요. 전자인간이란 결국 사람은 아니지만, 사람과 비슷한 권한을 일부 행사할 수 있는 존재입니다. 인간이 가장 높은 지위에 있지만, 로봇도 스스로 생각하고, 또 판단할 수 있다면 사회 속에서 계급을 나누어 삶을 영위할 수 있도록 정해주자는 것입니다. _156쪽 〈인간도 동물도, 기계도 아닌 '또 다른 계급'이 필요〉 신재생에너지 중 땅속의 열을 이용하는 ‘지열’ 기술도 많이 쓰이고 있습니다. 즉 땅속 마그마의 열을 이용해 물을 끓여 전기를 일으키는 것입니다. 지열로 물을 끓이면 석탄, 석유, 원자력, 가스 등을 쓰지 않아도 되니 환경오염 없이 전기를 만들 수 있고, 더구나 신재생에너지의 최대 약점인 지속적인 발전 문제도 해결할 수 있습니다. 그런데 그렇게 할 수 있는 화산지역이 많지 않은 것이 문제이지요. 그 밖의 지역에서 발전을 하려면 땅을 5,000m 이상 파고 들어가는 ‘심부지열발전’ 방식을 채택해야 합니다. 그런데 이 방식을 이용하려다 지진을 유발하는 경우가 있어 문제가 되고 있습니다. 최근엔 다른 방법도 검토되고 있는데, 물이 아닌 다른 물질을 끓여 발전을 하는 것입니다. 땅을 몇 미터 정도만 파고 들어가면 섭씨 10~20도 정도가 일정하게 유지되지요. 보통 와인창고 등을 만들 때 이 원리를 이용합니다. 여기서 다시 더 깊은 곳으로 대략 1,000~1,500m 정도만 파고 들어가면 40~50도 정도가 되는데요. 이 온도차를 이용하면 발전이 가능해질 수 있습니다. _174쪽 〈문명의 토대, 에너지 기술의 현재와 미래_전력산업으로 보는 미래 에너지 기술〉 보통 수소자동차와 전기자동차를 비교하는 사람들이 많은데, 서로 장단점이 있지요. 전기자동차는 충전시설만 확보한다면 집이나 아파트 지하 주차장에서도 충전을 할 수 있고, 마트에서 장을 보는 도중에도 충전을 할 수 있습니다. 반대로 수소자동차는 수소충전소를 반드시 찾아가야 하는 단점이 있고, 수소를 한 번 전기로 바꿔서 사용해야 하므로 에너지 효율도 떨어집니다. 대신 전기차에 비해 상대적으로 연료가 가벼워 대형 차량으로 만들 경우엔 그만큼 연료를 많이 짊어지고 다닐 수 있지요. 즉 기술적으로는 장거리 대량 운송에 더 유리합니다. 도심을 운행하는 승용차의 경우 충전효율만 더 개선된다면 전기자동차가 유리하겠지만 도시 간 대량의 짐을 옮기는 트럭 등은 수소가 장점이 더 큽니다. _186쪽 〈문명의 토대, 에너지 기술의 현재와 미래_미래 에너지의 대표주자, 수소와 핵융합〉 자율주행차 다음으로 도심 및 교통체계 혁신을 불러올 수 있는 것은 하늘을 나는 ‘플라잉카’가 될 것이라 기대됩니다. ‘도심형 항공 모빌리티’라는 말을 사용하는 경우도 있는데, 말 그대로 사람들이 타고 다니는 자동차가 하늘을 날아다닐 수 있으면 좋겠다는 생각에서 생겨난 개념입니다. 이 개념은 2019년까지만 해도 ‘개인용 소형 비행기’ 정도로 생각했는데요. 연구기관이나 기업체 별로 쓰는 용어도 달라 PAV(개인용 공중 운송수단), 에어택시, 드론택시 등의 이름을 제각각 사용했습니다. 시험적으로 도심을 달리는 자동차가 날개를 펴고 하늘을 날 수 있도록 만드는 경우도 있었지요. 형태는 주로 헬기 드론형인데, 말 그대로 4개 이상의 프로펠러가 달린 드론을 사람이 탑승할 수 있을 정도로 크게 만든 것입니다. 빌딩 옥상에서 뜨고 내릴 수 있으니, 수십 킬로미터 이내 거리의 고층빌딩으로 옮겨갈 때 아주 편리하겠지요. 전기 배터리로 작동하기 때문에 환경오염이 없고, 기존의 헬리콥터보다 소음도 훨씬 작습니다. _203쪽 〈땅속을 나는 기차, 하늘을 달리는 자동차〉 그리고 아주 먼 미래의 이야기가 될 것 같기는 하지만, 의외로 가까운 시기에 인류는 지구를 벗어나 달과 화성에서 살아갈 날이 올 거라는 예상도 많습니다. 이런 계획은 몇 년 전만 해도 막연한 공상얘기거나 언젠가는 가능할 거라는 기술적 예측 정도에 불과했는데 이제는 현실로 한 걸음씩 다가오고 있습니다. 선두에 있는 것은 역시 미국의 실업가 일론 머스크입니다. 그가 창업한 우주기업 ‘스페이스X’는 80~120명이 탑승할 수 있는 대형 우주발사체 ‘스타십’을 실제로 개발하고 있습니다. 언젠가 인류가 화성으로 이주할 때 사용할 목적으로 쓰일 예정이라는군요. 우주발사체 기술, 즉 로켓을 이용해 하늘로 올라가는 기술은 우주 개척의 기본입니다. 대량의 자원과 많은 연료가 필요하므로 너무나 막대한 비용이 발생하는 것이 걸림돌이었는데, 스페이스X는 한 번 하늘로 쏘아 올렸던 발사체를 재활용하는 기술로 이 문제를 해결해 나가고 있습니다. _211쪽 〈발전하는 우주기술, 화상으로 이사하는 세상 올까〉공중도시는 하늘에 섬이나 도시가 둥둥 떠 있는 것입니다. 영화 〈아바타〉 의 공중섬, 영화 〈알리타: 배틀엔젤〉의 공중도시 자렘, 만화영화 〈천공의 섬 라퓨타〉에 등장하는 공중섬 등 수많은 작품에서 등장하지요. 우선 영화 〈아바타〉를 살펴 볼까요. 이 영화에는 공중에 떠 있는 섬 ‘할렐루야 아일랜드’가 등장합니다. 이 행성은 지구보다 중력이 가볍고 자기장이 대단히 강한데, 언옵타늄이라는 행성에만 있는 특이광물이 자기장에 반응해 이처럼 떠 있을 수 있다고 설정하고 있지요. 물체를 이처럼 자기 혼자 공중에 둥둥 떠 있도록 만드는 방법은 현실적으로 두 가지 정도입니다. 가장 먼저 생각할 수 있는 건 자석의 힘을 이용하는 것, 그리고 정전기 힘을 이용하는 전기장 방식이 있습니다. 과학자들은 이런 원리를 이용해 아주 조그만 물체를 공중에 띄워두고 신소재 개발 등에 활용하고 있습니다. 이런 ‘공중부양’ 방식으로 도시나 섬을 띄우려고 하면 막대한 에너지가 필요한데, 현실적으로 확보할 방법이 없습니다. _245쪽 〈과학이 발전하면, 언젠가는 '시간여행'을 할 수 있을까〉