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한반도는 지진에 안전한가?
실험실의 쥐를 구할 수 있을까?
생물종을 어디까지 복원할 수 있을까?

과학, 인간의 미래를 보다
“세상을 바꾸는 미래 과학”

2018년 2월 2일 현대자동차의 자율주행 수소전기차가 서울-평창 간 고속도로 약 190킬로미터 구간에서 자율주행에 성공했다. 이 자율주행차는 미국자동차공학회(SAE) 기준의 4단계를 충족하는 것으로 4단계는 운전자가 정해진 조건에서 운전에 전혀 개입하지 않고 시스템이 정해진 조건 내 모든 상황에서 차량의 속도와 방향을 통제하는 수준을 말한다. 더구나 친환경차인 수소전기차로 자율주행 기술을 시연한 것은 전 세계적으로 첫 번째다. 현대자동차그룹은 2021년까지 스마트시티 안에서 4단계 수준의 도심형 자율주행 시스템 상용화를 추진하고, 2030년까지 완전 자율주행기술을 상용화할 계획이라고 밝혔다.
애플은 “자동차는 궁극적인 모바일 디바이스”라고 강조했다. 자율주행차의 시대에 자동차는 더는 소유하는 물건이 아니다. 그 대신 호출해서 잠깐 타는 서비스 상품으로 변하게 될 가능성이 높다. 자동차 산업은 제조업에서 서비스업으로 바뀌고 있다. 자율주행차 기술의 최강자로 알려진 구글도 이 흐름을 그대로 따르고 있다. 구글은 2013년, 웨이즈라는 차량 공유 서비스 업체를 인수했고, 2016년 5월부터 미국 캘리포니아주 베이 지역에 있는 구글과 월마트, 어도비시스템스 등 직원 2만 5,000명을 상대로 통근용 ‘카풀 파일럿 서비스’를 시작했다. 자율주행차 상용화 가능성이 점점 커지고 있다.
이처럼 인간은 늘 미래에 관심이 많았다. 미래는 때로 불확실성으로 삶의 안정을 위협하는 괴물이었다가, 무궁한 가능성으로 희망을 주는 구원자이기도 했다. 인간은 미래의 위험을 최소화하고자 통계니, 확률이니, 분산투자니 하는 다양한 기법을 만들어냈다. 미래의 희망을 극대화하고자 이야기나 신화, 예언 등을 고안해냈다.
그러나 야누스적인 미래를 이야기하는 일은 늘 특별한 주의를 요구했다. 역사에서 용감한 예언자가 왕의 박해를 받은 일은 비일비재했다. 통계 과학 등 뛰어난 예측 기술이 전쟁 무기 등의 위험한 용도로 쓰인 일도 많았다. 미래에 대한 이야기는 그에 걸맞은 노력과 책임이 필요했다. 쉽게 입에 오르거나 글로 옮겨진 이야기는 강자의 이해에 복종하거나 혹세무민하는 경우도 많았다.
이 책은 인공지능, 우주선, 로봇, 3D프린터, 자율주행차 등 과학뿐만 아니라 기술, 생활, 의료, 환경, 생태 등 인류의 미래에 영향을 미칠 수 있는 중요 주제들을 다룬다. 이 탐구는 ‘아마존의 노동 없는 기계 제국’에서부터 사람들의 입속으로 들어가는 ‘바닷속의 플라스틱 알갱이’까지 다양한 영역에 대한 탐험으로 이어졌다. 이세돌을 꺾은 인공지능 알파고가 사회에 불러온 관심으로 인해 바둑에 이어 차세대 도전 게임으로 꼽힌 ‘스타크래프트’의 인공지능과 대결을 펼쳤고, 소설을 쓰는 인공지능을 만나러 일본으로 건너갔으며, 인간을 압도하는 인공지능 번역의 현 주소를 살폈다. 또 건강과 연결되는 의료 빅데이터, ‘닥터 인공지능’부터 식생활의 변화를 가져오는 ‘미래식’, 일상 속의 원자재 ‘도시광산’까지도 탐구했다. 지금 미래 과학의 여러 영역이 놀라운 혁신을 이루고 있으며, 이런 여러 기술의 공진화가 세계경제포럼 클라우스 슈바프 회장이 말하는 제4차 산업혁명의 핵심 특징 가운데 하나다.

미래식을 먹으면 행복할까?

미국 실리콘밸리의 기술자들 사이에서 미래식이 열풍이다. 2013년 벤처사업가 롭 라인하트가 30일 동안 자신이 개발한 ‘소일렌트’만 먹는 실험을 블로그에 게재한 이후 소일렌트는 대규모 자본 투자를 유치하는 등 대박을 터뜨렸다. 뒤이어 100퍼센트 채식을 표방한 ‘휴엘’(영국), 유기농 재료만 쓰는 ‘암브로나이트’(덴마크) 등이 전 세계에서 출시되면서 미래식은 일군의 사용자들을 거느리게 되었다. 국내에서도 2015년 ‘랩노쉬’와 ‘밀스’가 잇따라 출시되었다. 외국 제품과 마찬가지로 가루를 물에 타서 녹여 먹는 ‘파우더 식품’이다. 국내 제품 역시 필수영양소를 고루 충족하는 한 끼 식사를 표방하고 있다.
그런데 미래식을 먹으면 인간은 행복할까? 그런 점에서 미래식은 ‘장미꽃의 딜레마’에 직면해 있다. 먹을 빵을 주면서도 장미꽃을 선사해야 한다. 장미꽃에 반응하는 뇌를 설득해야 한다. 음식의 미세한 맛뿐만 아니라 음식 모양과 냄새, 기존에 가지고 있던 정보를 판단해 뇌는 우리에게 ‘맛있어요’ 혹은 ‘맛없어요’라고 말한다. 더 맛있는 미래식을 만드는 것, 맛있으면서도 기본 칼로리를 충족하고 영양 균형을 맞춰야 하는 것이다. 다시 말해 기능적인 식사와 정서적인 식사를 충족시켜야 한다. 한 알만 먹으면 배부른 알약은 먹을거리에 담긴 인간의 다양한 욕망을 채워주지 못하기 때문이다. ‘요리 본능’으로 여기까지 온 인간 진화의 역사를 보았을 때, 미래식은 인간에게 빵과 장미를 선사해야 성공할 것이다.

호모메이커스의 탄생

2004년부터 영국의 에이드리언 보여 박사는 ‘렙랩(RepRap) 프로젝트’를 진행했다. 그는 2007년 ‘다윈’이란 이름의 3D프린터 설계도를 온라인에 공개했다. 그러자 10~20만 건에 이르는 수많은 ‘변이’ 모델이 나왔고, 이 과정에서 사람들이 선호하는 모델이 ‘자연선택’되며 더 좋은 성능을 갖춘 3D프린터로 진화했다. 최근 미국에서 뜨고 있는 ‘메이커봇’이나 네덜란드의 ‘얼티메이커’, 국내의 ‘오픈크리에이터즈’ 모두 렙랩 프로젝트를 기반으로 개인용 3D프린터를 만들어 상품으로 내놓은 사례들이다. 3D프린터를 이용해 기계시대를 헤쳐나가는 우리 인간은 무언가를 스스로 만들어내는 최초의 인류란 의미의 ‘호모메이커스’다. 다시 말해 3D프린터는 기계시대를 극복하는 인간의 무기다.
어떤 물건이든 상상한 대로 출력해낼 수 있는 3D프린터는 기존 질서를 바꿔나가며 혁신을 만들어내고 있다. 각자 필요한 물건을 스스로 만들어낼 수 있다면, 모두가 부유해지는 것이다. 생산기계의 대중화는 부의 균등분배를 이끈다. 우리가 돈을 버는 이유는 원하는 물건을 사기 위해서라고 볼 수 있다. 그런데 모두에게 필요한 물건을 스스로 만들어낼 수 있다면 돈이 필요 없다. 물론 세상에는 아직 3D프린터만으로 만들 수 없는 수많은 재화와 서비스 상품이 존재한다. 다만 개개인의 능력이 발휘되는 환경은 또 다른 혁신을 불러일으키며 ‘제4차 산업혁명’을 추동하고 있다. 3D프린터로 우리가 만들어갈 미래는 무한히 열려 있다.

오리온은 인류의 척후선이 될 수 있을까?

전기자동차 테슬라의 최고경영자 일론 머스크는 “2025년까지 인간을 화성에 보내겠다”고 호언했고, 세계 최대 전자상거래 회사 아마존의 최고경영자인 제프 베저스도 “화성 이주는 멋진 일”이라며 관심이 높다. 최초 화성인 24명을 뽑겠다는 한 유럽 민간단체(마스원)의 계획에 20만 명 넘는 사람이 몰리고, 하와이에 만든 가상의 화성 기지가 세계 언론의 주목을 끈다. 미국의 차세대 우주 탐사선 오리온은 현재 실현 가능한 유일한 유인 화성 탐사선으로, 나사의 1순위 사업이기도 하다. 나사는 2030년대에 유인 화성 궤도 비행을 마치고 2040~2050년에 화성 땅을 밟겠다는 계획이다. 1969년 7월 20일 닐 암스트롱이 아폴로 11호를 타고 인류 역사상 최초로 달을 밟았을 때 “이것은 한 사람의 작은 발걸음에 불과하지만, 인류에게는 위대한 도약”이라고 말했다. 그 이후 인류는 화성을 정복하기 위해 많은 노력과 시간을 들였다.
그렇다면, 인류는 왜 화성에 가려고 할까? 화성이 하루가 24시간 37분으로 지구와 비슷하고, 뜨거운 금성이나 구름 행성인 목성에 비하면 그래도 살 만한 행성이라는 점이 하나의 매력이다. 지구 자원을 소모하는 인간이 개척할 새 거주지로 부각되고 있는 것도 사실이다. 하지만 나사의 선임과학자인 엘런 스토팬은 화성 탐사의 이유에 대해 “이는 인류가 오래도록 숙고해온 근본적인 질문에 대한 답을 찾는 과정이기 때문이다. 우리는 혼자인가? 다른 세계에서도 생명이 자랄 수 있는가? 그렇다면 그것은 생명 자체에 대해 무엇을 말해줄 것인가란 질문에 대한 답 말이다”라고 말했다. 언젠가 인류가 화성에서 생명의 흔적과 조우하는 순간, 인류 역사는 새로운 장에 접어들지 모른다.

머리말 ㆍ 4

Future & Science 1
지진 : 한반도는 지진에 안전한가? ㆍ 13
핵폐기물 : 원전 폐기물을 어떻게 처리해야 할까? ㆍ 26
바이러스 : 신종 바이러스의 출현 ㆍ 37
인공장기 : 실험실의 쥐를 구할 수 있을까? ㆍ 50
전기 : 전기에너지믹스의 현재와 미래 ㆍ 65
천연광석 : 스마트폰에 도시광산 광맥이 있다 ㆍ 78

Future & Science 2
우주선 : 오리온은 인류의 척후선이 될 수 있을까? ㆍ 93
로봇 : 인간을 대체할 수 있을까? ㆍ 105
언어 : 언어통일 시대가 온다 ㆍ 118
게임 : 인간과 인공지능의 대결 ㆍ 130

Future & Science 3
음식 : 미래식을 먹으면 행복할까? ㆍ 143
지구온난화 : 사실인가, 과장인가? ㆍ 154
인류세 : 인류세의 시작은 언제인가? ㆍ 166
북극곰 : 기후변화의 척도가 되다 ㆍ 177

Future & Science 4
노동 : 기계가 지배하는 시대 ㆍ 189
의사 : 닥터 인공지능 시대 ㆍ 200
소설 : 소설 쓰는 인공지능 ㆍ 211
3D프린터 : 호모메이커스의 탄생 ㆍ 224
자율주행차 : 스스로 움직이는 자동차 ㆍ 234

Future & Science 5
기후변화 : 온실가스 감축은 가능한가? ㆍ 247
적정기술 : 지속가능한 생존을 위해 ㆍ 259
플라스틱 : 지구는 플라스틱 행성이 되어간다 ㆍ 272
멸종 : 생물종을 어디까지 복원할 수 있을까? ㆍ 285

인류는 땅 위에 세울 표지는커녕 사용후핵연료를 땅속에 묻는 일조차 완성하지 못했다. 이 분야에서 가장 앞선 나라가 핀란드와 스웨덴인데, 400~500미터 지하동굴에 핵연료 폐기물을 쌓아두는 처분장 인허가 신청을 각각 2011년과 2012년에 제출한 상태다. 일러야 2020년대 중반부터 운영에 들어간다. 우리나라도 2016년 사용후핵연료 처분 로드맵을 발표했다. 2028년까지 부지를 선정하고 심지하동굴처분 방식의 처분장을 만들어 2053년부터 운영에 들어갈 예정이다. 지하 500미터는 롯데월드타워가 555미터인 점에 비추어보면 결코 낮은 깊이가 아니다. 지상에서 가장 높은 토목건축물은 높이 830미터의 두바이 부르즈 할리파로 땅 위에 짓는 데 6년 이상이 걸렸다. 땅속 500미터에 무엇을 짓는다는 건 이보다 훨씬 복잡하고 어려운 일일 것이다. 그럼에도 땅속에 사용후핵연료를 묻으려는 것은 땅속이 여러 면에서 유리하기 때문이다. 「원전 폐기물을 어떻게 처리해야 할까?」(본문 31쪽)

강화형 로봇은 실패를 거듭했고 보강형은 경제성의 난제가 놓여 있다. 결국 아이언맨은 불가능한 꿈일까? 전문가들은 산의 높은 정상부터 볼 게 아니라 눈앞의 낮은 곳에서부터 차근차근 시작하는 게 답이 될 수 있다고 말한다. 과학전문지 『사이언스』는 2015년 ‘우리는 아이언맨을 만들 수 있는가’라는 질문을 던지며 분석 기사를 내보냈다. 저널은 질문의 관점을 바꿔서 보아야 한다고 주장했다. 아이언맨이란 크거나 강력한 로봇이 아니라 인간이 더 적은 수고로도 더욱 강력한 힘을 낼 수 있도록 돕는 기계적인 요소라는 의미다. 즉, 효율을 높일 수 있는 ‘작은’ 변화가 오히려 강력한 성취가 될 수 있다는 지적이다. ‘헐크’의 사례는 상징적이다. 아무리 목표 기능을 성취한 로봇이라도 결국 사용자가 피로하면 아무짝에도 쓸모없다는 것이다. 「인간을 대체할 수 있을까?」(본문 114쪽)

인류세를 두고 벌어진 논쟁 중 하나는 과연 인류세가 언제 시작되었느냐는 것이다. 첫째는 농업혁명이 진행된 8,000년 전에 인류세가 시작되었다는 견해다. 인류가 최초로 지구 생태계에 대량 변형을 가한 시기가 이때라는 것이다. 산림이 벌채되고 가축이 등장했으며 도시가 생겨났다. 이산화탄소 농도도 이때부터 늘어났다는 연구 결과도 있다. 둘째는 신대륙이 발견된 1492년으로 보는 견해다. 서구 문명이 급속히 팽창하고 종들이 섞인 시대다. 바이러스가 이동하고 야생동물이 멸종했으며 원주민도 사라졌다. 자본주의적 근대의 여명이 시작된 시대다. 셋째는 산업혁명을 시점으로 보는 견해다. 폴 크루첸이 애초 인류세를 이야기하면서 들었던 인류세의 시점이다. 아시다시피 내연기관의 발명으로 화석연료의 사용이 본격화되었다. 교통과 통신이 발전해 시공간이 압축되었다. 인간 문명은 기존과 비교할 수 없는 속도로 지구 생태계를 변형시켰다. 넷째는 20세기 중반의 대가속기다. 인구의 가파른 증가, 기술의 비약적 발전, 에너지의 대량 소비 등 소비 사회로 특징되는 이 시기는 기존 산업혁명이 일으킨 변화와 질을 달리한다. 「인류세의 시작은 어제인가?」(본문 172~173쪽)

내과의가 증상과 이외의 연관 인자들을 입력하면 왓슨은 이 정보들 가운데 핵심 요소를 찾아내고 가족력에 관련 요인이 있는지 데이터를 찾아본다. 왓슨은 이렇게 모인 모든 정보와 병원에서 테스트한 결과를 조합해 가설을 확인하고, 진단을 내리게 된다. 이 방식으로 왓슨은 일본에서 한 환자의 생명을 구해내기도 했다. NHK의 보도에 따르면, 일본 도쿄대학 의과학연구소는 왓슨에게 논문을 학습하도록 한 뒤, 급성골수성백혈병으로 진단받은 60대 환자의 유전자 데이터를 분석하도록 했다. NHK에 따르면, 10여 분 동안의 분석을 마친 왓슨은 이 여성의 병이 ‘2차성 백혈병’이라는 또 다른 질환에 가깝다며 기존에 투여하던 항암제를 변경할 것을 제시했고, 목숨을 구할 수 있었다. 일본 인공지능학회장 야마다 세이지 국립정보학연구소 교수는 “인공지능이 사람의 목숨을 구한 것은 국내 첫 사례”라고 말했다. 「닥터 인공지능 시대」(본문 205~207쪽)

인류가 촉발한 바다 환경의 급속한 변화는 이미 시위를 떠난 화살이다. 해양환경 자문 전문가그룹은 인간이 설령 플라스틱을 배출하는 것을 즉각 중단한다고 하더라도 바닷물 속의 미세플라스틱은 여전히 증가할 것으로 예상했다. 이미 바닷속에 들어간 플라스틱 쓰레기들이 점점 작은 조각으로 계속 쪼개질 것이기 때문이다. 이들은 “미세플라스틱을 대규모로 제거하는 비용효과적인 기술적 해결책은 가능하지 않으며, 플라스틱과 미세플라스틱을 계속 바다로 들어가게 하는 한 어떤 대응책도 효과가 없을 것”이라고 결론지었다. 산성화 억제도 마찬가지다. 국제사회가 온실가스 감축에 성공하는 최선의 온실가스 배출 시나리오에서도 세기말？