시대가 바뀌면서 바다를 보는 시각도 변했다. 바다를 잘 모르던 시절, 깊이와 넓이를 알 수 없는 바다는 두려움과 동경의 대상이었다. 항해술의 발달로 15세기 들어 열린 대항해시대에 바다는 개척과 모험의 장소였다. 바닷길이 열리자 부를 얻기 위한 물자 교류와 식민지 쟁탈전이 벌어졌다. 해양에서 힘을 기른 강대국이 세계를 지배하기 시작했다. 20세기 중반 들어 해양과학기술이 발달하고 유엔해양법 기초가 만들어지면서 바다는 육지처럼 영토로 인식되고 자원 개발의 각축장으로 변했다. 대항해시대가 선박을 이용한 2차원 바다 탐험시대였다면, 지금은 잠수정을 이용해 심해까지 탐사하는 3차원 바다 탐험시대이다.멀리 있는 것을 보려면 망원경이 있어야 한다. 아주 작은 것을 보려면 현미경이, 물속에서 물 밖을 살피려면 잠망경이, 우리 몸속을 들여다보려면 내시경이 필요하다. 인공위성으로는 지구 전체를 조망할 수 있고, 잠수정으로는 바다 속을 관찰할 수 있다. 잠수정에는 사람이 탈 수 있는 유인잠수정과 그렇지 못한 무인잠수정이 있다. 무인잠수정은 다시 원격조종무인잠수정(ROV)과 자율무인잠수정(AUV)으로 나뉜다. 이런 장비는 우리 눈의 시력의 한계를 뛰어넘는 천리안으로 만든다. 김웅서 한국해양과학기술원 책임연구원·한국해양학회장얼마 전 필자는 괌 주변의 마리아나 해저분지에서 ‘해미래’를 이용한 약 보름간의 심해탐사를 마쳤다. 해미래는 2006년 선박해양플랜트연구소 이판묵 박사팀이 만든 6000m급 원격조종무인잠수정이다. 해미래는 작년 동해 심해탐사에 이어 올해 수심이 더 깊고 해저지형이 복잡한 바다로 탐사 영역을 넓혔다.괌 주변 바다는 아주 역동적인 곳이다. 수심이 1만1000m에 달하는 지구에서 가장 깊은 마리아나해구가 이 근처에 자리 잡고 있다. 괌 인근 해저분지에는 마그마가 흘러나와 만들어진 해저산이 있다. 화산활동이 활발해 섭씨 350~450도의 뜨거운 물이 솟아나오는 열수분출공도 여럿 있다. 미국 정부는 이 심해온천 해역을 천연기념물로 지정해 특별 관리하고 있다. 그래서 사전에 미국 정부로부터 탐사 허가를 받았으며, 탐사 기간 동안 미국 정부에서 파견한 공무원이 참관인으로 동승했다.해미래는 뜨거운 물이 솟아나오는 열수분출공을 탐사했다. 갈라진 해저지각 틈 사이로 스며든 바닷물은 마그마에 의해 덥혀져 열수분출공을 통해 솟아나온다. 이때 뜨거운 물에 녹아 있던 유용금속은 심해의 찬 바닷물을 만나 침전된다. 시간이 지나면서 열수분출공 둘레에 굴뚝 모양의 열수광상이 만들어진다. 열수광상에는 금이나 은 등 귀금속과 구리, 아연 등 유용금속이 들어 있어 자원 개발이 진행 중이다.열수분출공 주변에는 입추의 여지없이 많은 심해생물이 밀집해 살고 있다. 열수에 녹아 있는 황화수소를 이용해 유기물을 만드는 황화박테리아가 있기에 가능하다. 육지로 치면 식물의 역할을 해 생태계를 부양하는 것이다. 심해 열수분출공은 사막의 오아시스 같은 곳으로, 과학자들은 지구상에 생명체가 처음 생겨난 곳으로 추정하고 있다. 자연히 해양과학자들의 관심이 쏠릴 수밖에 없다. 우주개발 경쟁을 하듯 선진국들이 심해개발 경쟁을 하는 것은 미래 자원 확보와 무관하지 않다. 심해에 잠자고 있는 무궁무진한 자원을 개발하기 위해서는 심해 유·무인잠수정이 필요하다. 해양과학기술 발전을 위함은 두말할 나위 없다. 현재 미국, 프랑스, 일본, 러시아, 중국만이 6000m 이상급 심해유인잠수정을 보유하고 있으며 인도, 오스트레일리아 등은 개발 중이다. 우리나라는 심해무인잠수정은 있지만 과학자들이 직접 타고 심해 탐사를 할 수 있는 심해유인잠수정을 가지고 있지 않다. 우리는 언제쯤 심해를 들여다볼 천리안을 가질 수 있을까 싶다.김웅서 한국해양과학기술원 책임연구원·한국해양학회장

고령화에 따른 인간의 숙명 가운데 하나는 암이다. 최근 우리 사회의 급격한 고령화에 따라 암환자의 발생 및 사망이 가파르게 증가하고 있다. 결과적으로 암치료에 투입되는 사회적 비용도 기하급수적으로 증가해 큰 부담이 되고 있다. 이러한 암치료에 있어 전통적으로 사용되는 항암제는 암세포뿐만 아니라 정상세포까지 손상을 일으켜 환자의 삶의 질을 급격히 저하시키는 심각한 부작용을 초래하는 문제를 안고 있다. 그런데 이러한 문제를 해결할 수 있도록 암세포의 특정분자만을 표적으로 하는 표적항암제가 개발돼 ‘분자표적치료’라는 새로운 개념의 항암화학요법이 등장하면서 암치료의 새 전기를 맞이하고 있다. 그리고 이러한 표적항암제 개발연구와 그 시장이 전 세계적으로 급성장하고 있다.표적항암제를 이용한 분자표적치료가 실효를 거두기 위해서는 암환자에 따라 가장 적합한 약물을 선별해 적용해야 한다. 이와 같이 환자 개개인의 특성을 파악하고 개별 환자에게 최적의 치료를 구현하는 것을 맞춤의학이라고 한다. 즉, 기존 의학이 모든 환자를 ‘평균인간’의 개념에서 접근해온 것과 달리 맞춤의학에서는 개별 환자를 각기 서로 다른 생명체로 간주하며 ‘개별인간’의 관점에서 접근하는 것이다. 특히 암치료에 있어서는 동일한 암이더라도 유전자 돌연변이가 매우 상이해 약물반응이 제각각이기 때문에 이러한 맞춤의학의 적용이 절실하다. 이를 위해 임상유전체 연구가 활발히 진행되고 있다. 임상유전체 연구란 환자의 암 부위로부터 떼어낸 일부 암 조직의 유전자 서열분석을 통해 주요 유전자 돌연변이를 찾아낸 뒤 이를 분자표적치료의 대상으로 삼는 것이다. 조광현 KAIST 교수·바이오및 뇌공학그런데 이러한 접근에는 여전히 몇 가지 문제가 있다. 우선 암환자의 유전자 돌연변이는 대부분 한두 개가 아니라 수십 또는 100여개에 이르므로 이 가운데 특정 돌연변이만을 타깃으로 삼는 것의 한계이다. 또한 주요 유전자 돌연변이를 찾아내더라도 이를 타깃으로 한 치료의 경우 실제 암세포 내 유전자 조절 네트워크와 신호전달 네크워크 상의 복잡한 분자 상호작용에 의한 우회경로를 통해 보상기작이 일어나 치료가 무력화될 수 있다. 그러므로 개별 유전자 돌연변이뿐만 아니라 이들이 세포 내 분자 상호작용 네트워크를 어떻게 변화시켰으며, 그로 인해 세포 내 질서가 어떻게 교란됐는지 ‘시스템’ 차원에서 분석한 뒤 보상기작을 회피할 수 있도록 가장 적합한 치료타깃을 선정해야만 보다 효과적인 치료결과를 기대할 수 있다. 생화학자인 루돌프 쇤하이머는 그의 선구적인 실험을 통해 생명이 단순한 분자기계가 아니며 구성요소의 다이내믹한 흐름 안에 존재한다는 사실을 밝힌 바 있다. 세포 내 유전자는 구성요소를 생성하기 위한 주형일 뿐 생명 그 자체는 아닌 것이다. 현대의 생명과학은 생명체를 구성하는 여러 구성요소를 찾아내는 것에서 더 나아가 이들이 어떻게 상호작용해 분자네트워크를 형성하며, 그러한 네트워크의 다이내믹스가 생명현상을 어떻게 결정하는지를 탐구하는 시스템생물학으로 진화해 가고 있다. 즉, 암환자의 조직으로부터 획득한 다수 유전자의 변이 정보를 분자네트워크에 반영해 환자별 네트워크 모델을 생성해내고 네트워크 다이내믹스의 변화를 컴퓨터 시뮬레이션으로 분석함으로써 환자별 최적의 표적치료 타깃을 찾아내 이를 맞춤치료에 활용할 수 있다.유전자 서열분석기술이 발전함에 따라 개인별 유전정보를 분석해 헬스케어 및 맞춤치료에 활용할 수 있도록 정보를 제공해 주는 서비스가 새로운 산업으로 급부상하고 있다. 시스템생물학은 이러한 신산업의 창출에 있어서도 기존의 선형적이고 통계적인 분석의 한계를 넘어 고도의 의료정보를 제공해 줌으로써 바이오메디컬 의료정보서비스산업의 새로운 패러다임을 제시할 수 있는 블루오션이다. 정보기술(IT)과 바이오가 융합해 맞춤의학을 구현하면서 신산업을 창출해내고 있는 것이다.조광현 KAIST 교수·바이오및 뇌공학

최근 많은 전문가가 제4차 산업혁명이 도래함에 따라 기존의 규모 중심 기업 판도가 급속도로 변화할 것이라고 예견하고 있다. AI(인공지능)기술을 통해 전 세계 소비자의 욕구를 찾아낼 수 있고, 3차원(3D)프린터를 활용해 누구나 제품을 생산할 수 있게 되는 신세계에서는 그동안 산업을 선도해 온 거대기업이 점차 자신의 지위를 잃어가고 그 자리를 혁신적인 벤처기업이 채워나갈 것이라는 예측이다.일반적으로 전략경영 분야에서 말하는 자원기반 관점에서는 규모가 큰 기업일수록 기술과 자원을 많이 지니고 있기에 규모가 작은 기업보다 혁신과 경쟁에 유리하다고 한다. 축적된 기술과 자원을 활용함으로써 점진적 혁신을 이루기가 용이하기 때문이다. 하지만 이전과는 완전히 다른 새로운 기술이 창발하는 4차 산업혁명 시대에는 기업의 규모가 혁신의 방해물이 되기도 한다. 기업의 규모가 커질 경우 비대해진 조직구조로 발생하는 관성과 기존의 기술에 집착하는 경로 의존성의 덫에 빠지게 돼 급진적인 기술적 변화를 따라가지 못할 가능성이 커지기 때문이다. 실제로 4차 산업혁명의 대표적인 기술적 흐름으로 손꼽히는 전기자동차와 AI 기술은 기존의 거대 자동차 제조사와 소프트웨어 개발사가 아닌 테슬라와 딥마인드 테크놀로지(현 구글 딥마인드)와 같은 혁신적인 벤처기업이 주도하고 있다. 강진아 서울대 교수·기술경영학물론 대기업도 이러한 문제를 인식하고 있을 것이다. 하지만 이미 거대해진 조직구조와 확고한 기존 시장을 점유하고 있는 대기업에 벤처기업의 장점을 모방해 비슷한 전략을 구사하라고 요구하는 것은 현실적으로 매우 어려운 처사이다. 이와 같은 위기 속에서 대기업이 살아남기 위해서는 지금까지와는 다른 새로운 경쟁 환경에 대한 인식이 필요하다. 즉 벤처기업을 경쟁의 대상으로 생각할 것이 아니라 협력의 대상으로 인식함으로써 그들의 장점을 적절하게 활용하는 능동적인 자세를 갖춰야 한다는 것이다.인터넷 검색 시장의 제왕에서 모바일 플랫폼의 거인으로 거듭난 구글의 안드로이드 인수는 대기업이 벤처기업을 활용해 급진적인 혁신을 이끌어 낸 가장 대표적인 사례로 손꼽힌다. 2000년대 중반 웹 기반의 인터넷 산업을 넘어 새로운 성장동력을 찾기 위해 스마트폰 시장에 관심을 보이던 구글은 2005년 7월 애플과 마이크로소프트 출신의 엔지니어인 앤디 루빈이 설립한 모바일 소프트웨어 벤처기업 안드로이드를 5000만달러에 인수했다. 비록 제대로 된 제품이나 서비스를 가지고 있지 않은 안드로이드였지만 구글은 아이디어의 창의성과 비즈니스 모델의 가능성만 보고 과감한 투자를 결정했다. 그 결과 구글은 애플과 함께 모바일 플랫폼 시장을 양분하는 구글-안드로이드 진영을 구축할 수 있었다.이처럼 대기업이 벤처기업을 활용해 급진적 혁신을 이루기 위해서는 어떠한 벤처기업이 유용한 기술과 역량을 지니고 있는지를 파악하기 위한 센싱(sensing) 과정이 필수적이다. 요컨대 기업벤처캐피털(CVC) 투자 전략 등을 통해 벤처기업에 선투자를 함으로써 기술 잠재력을 확인하고 이후 이들이 지닌 기술의 활용 가능성이 크다고 판단되면 인수를 통해 습득하는 옵션 투자 전략을 활용하는 것이다. 하지만 아직도 많은 한국의 기업은 벤처기업을 전략적 협력관계를 맺을 수 있는 파트너가 아닌 기술 갈취의 대상으로만 여기고 있다. 실제로 한국 산업 내에서 발생하는 기술 유출 건수의 80%가 중소 벤처기업을 대상으로 이뤄진다는 통계가 이러한 인식을 대변한다. 대기업은 벤처기업이 지니고 있는 기술의 가치를 공정하게 평가하고 이에 합당한 대가를 지불해 인수해야 한다. 이러한 인식의 변화는 대기업의 급진적 혁신에 도움이 될 뿐만 아니라 더욱 많은 예비 창업자들이 투자 회수에 대한 두려움 없이 적극적으로 창업을 시도하도록 만듦으로써 건강한 경제 생태계를 구축하는 데에도 큰 도움이 될 것이다.강진아 서울대 교수·기술경영학

‘빅데이터’라는 단어가 세상에 등장한 지 약 10년이 지났다. ‘권불십년’(權不十年·권력은 오래 가지 못하고 늘 변한다)이라는데 빅데이터는 날이 갈수록 임팩트가 거세다. 빅데이터는 전문지식을 갖춘 일부 학자나 엔지니어의 영역이 아니라, 평범한 샐러리맨의 생존을 위한 필수 교양이 됐다. 빅데이터는 2013년에 미국 언어리서치 전문기관인 글로벌 랭귀지 모니터(GLM)가 선정한 가장 헷갈리는 단어 1위를 차지했다. 불과 최근까지도 실체가 잘 파악이 안 되는 애매한 단어였다. 그런데 이제 안개가 걷히고 빅데이터라는 거대한 실체가 뚜렷이 사회중심부에 자리 잡고 있다.빅데이터 기술의 태동은 언제일까. 2005년쯤으로 거슬러 올라간다. 야후의 엔지니어였던 더글러스 커팅이 많은 수의 컴퓨터를 연결해 하나의 큰 스토리지처럼 사용할 수 있는 소프트웨어를 개발해 공개한다. 그는 소프트웨어의 이름을 아들의 코끼리 인형이름을 따 명명했다. 그 소프트웨어의 이름이 ‘하둡’이다. 그전까지는 대용량의 데이터를 저장하고 검색하기 위해서는 매우 고가의 저장장치를 필요로 했다. 하둡이라는 소프트웨어를 이용해 비로소 방대한 양의 데이터를 싼값에 관리할 수 있게 된 것이다. 원유집 한양대 교수·컴퓨터공학하둡이라는 이름의 간단한 소프트웨어가 세상에 등장하면서 빅데이터 시대의 여명이 밝아오기 시작한다. 서너 대의 컴퓨터 연결로 시작된 하둡 소프트웨어는 지난 십수년간 지속적으로 발전했다. 2020년까지 전 세계 하둡 관련 세계시장 규모는 20조원 정도 될 것으로 예측되고 있다. 두 명이 시작한 소프트웨어가 수십 개의 스타트업(신생 벤처기업)을 탄생시키고 20조원 시장을 생성할 것으로 예측되는 것이다. 빅데이터 관련 소프트웨어의 파괴력을 여실히 보여주고 있다.데이터를 다루는 능력 함양은 전공을 불문하고 이제 선택이 아니라 필수다. 직장인 사이에서 데이터 분석용 통계패키지에 대한 그룹 스터디가 붐이다. 주어진 데이터의 평균과 분산을 구한다. 이를 그래프로 표현한다. 각 인자 간의 상관관계를 구하고, 인과관계 성립 여부를 가설을 이용해 신뢰도 분석을 해본다. 통계학 전공생의 이야기가 아니다. 직장인이 해보는 빅데이터 분석도구 실습사례다. 미국의 하버드, 스탠퍼드 등 일류 대학을 필두로 데이터 사이언스 대학원 전공과정이 개설되고 있다. 인기 폭발이다. 각종 데이터를 수집하고, 이를 위한 데이터베이스(DB)를 구축하고, 소프트웨어 프로그램을 사용해 이를 분석하는 기법을 학습한다.데이터가 쏟아져 나온다. 사거리마다 설치돼 있는 방범 카메라, 시내도로에 설치돼 있는 통행량 감지장치, 유료도로 입구의 차량번호판 인식기, 온도·습도·미세먼지 관리 시스템이 시시각각으로 데이터를 생성해낸다. 이뿐인가, 집안의 실내온도·습도, 냉장고의 온도·습도·각 식자재량, 자동차의 엔진효율·연료효율·산소농도·온도 등을 측정하는 최첨단 센서가 온갖 숫자를 뿜어낸다. 폭발적인 데이터의 생성이 빅데이터 시대에서 초대형 데이터 시대로의 전이를 가속화시키고 있다.이를 분석하고 새로운 특성을 파악해 새로운 사업기회를 모색하는 것은 인간의 영역이다. 데이터의 금맥이 눈앞에 있다. 이를 제대로 캐내는 것은 우리의 몫이다. 고액 연봉의 상징인 월스트리트에서 요즘 가장 선호하는 인재는 박사학위를 소지하고, 데이터 분석능력을 겸비한 인력이다. 앞으로 세상은 데이터를 다룰 줄 아는 인간과 그렇지 않은 인간 두 부류로 나뉠 것이다.빅데이터의 중요성이 대두되는 이즈음에, 2015년 9월 발의된 빅데이터산업 진흥법은 별다른 이변이 없는 한 19대 국회 종료와 더불어 자동 폐기될 전망이다. 법과 제도가 기술과 시장의 요구에 시의적절하게 대응하지 못한다면 존재의미가 없다. 조직의 역량은 그 조직의 빅데이터 분석속도를 넘지 못한다. 데이터를 지배하는 자가 세상을 지배할 것이다.원유집 한양대 교수·컴퓨터공학

얼마 전 미국의 스페이스 엑스사는 ‘팰컨9’ 발사체를 발사해 수화물을 국제우주정거장에 성공적으로 보냈다. 이때 1단 로켓은 재활용을 위해 해상 바지선에 성공적으로 착륙시켜 회수했다. 1단 로켓의 회수는 네 차례의 실패 끝에 성공한 것으로 우주운송 비즈니스에 새로운 이정표가 될 것이다.미국 ‘매사추세츠공대 테크놀로지 리뷰’(MIT Technology Review)에서는 재활용 로켓기술을 올해의 10대 혁신기술로 선정했다. 준궤도 우주여행의 상용화를 추진 중인 블루 오리진사도 비용절감을 위해 재활용 로켓기술을 연구 중이다. 유일한 우주운송수단인 발사체는 비행 때마다 새로운 로켓을 제작하는 데 수백억∼ 1000억원 이상을 쓴다. 통상 쓰고 난 로켓은 대기권에 진입하면서 마찰열에 의해 불에 타거나 바다에 떨어져 고철덩어리가 된다. 그야말로 1회용이었다. 이에 착안해 스페이스 엑스사는 로켓의 재활용을 추진하고 있다. 대형 로켓인 팰컨9 발사체를 제작하는 데 600억~700억원이 소요된다. 이 중 9개의 엔진으로 구성된 1단 로켓의 제작비용만 400억~500억원이 소요된다. 로켓을 재활용한다면 제작비용을 현저히 줄일 수 있다. 한번 제작해 발사한 로켓도 여러 차례 회수해 추진제(연료 및 산화제)만 충전하면 재활용이 가능하기 때문이다. 로켓은 열악한 우주환경에서 작동하기에 자동차나 항공기처럼 장기간 동안의 재사용은 불가능하다. 길이가 45.7m나 되는 팰컨9 발사체 1단 로켓은 수평 위치에서 수직으로 전환해 착륙해야 하므로 더욱 어려운 기술이 필요하고 재활용이 어렵다. 로켓의 속도를 줄이고 수직 자세로 착륙하기 위해서는 고난이도의 기술이 필요하다. 장영근 한국항공대 교수·항공우주기계공학보통 우주발사체는 비행 동안 대기권에서 바람으로부터 집중적인 압력 및 진동뿐 아니라 현저한 온도 변화를 겪는다. 이러한 외부 환경은 로켓 하드웨어에 마모 및 열상 등을 유발한다. 이러한 이유로 재활용 시 수리 및 보수가 필요하다. 경우에 따라 로켓을 수리하는 데 엄청난 비용이 소요될 수 있다. 만일 이러한 수리 및 보수에 장기간이 소요된다면 이 로켓은 자주 재활용하기 어렵다. 2011년까지 30년 동안 우주비행임무를 수행했던 우주왕복선이 대표적인 부분적 재활용 로켓이었다. 우주왕복선의 퇴출 이유 중 하나는 재활용을 위한 보수 및 수리비용이 과다하게 소요됐기 때문이다. 우주왕복선의 초대형 외부탱크는 1회용 소모품이었다. 양쪽에 부착된 고체로켓부스터는 동체만 회수해 재활용했다. 항공기 형상의 궤도선은 우주에서의 임무 후에 지구로 비행기처럼 착륙했다. 초대형 외부탱크를 제외하고는 재활용된 셈이다. 로켓의 재활용 설계는 비용절감을 의미하는데 우주왕복선에는 이러한 상식이 적용되지 않았다. 재활용을 위해 엄청난 보수 및 수리가 요구되는 매우 복잡한 비행체였기 때문이다. 왕복선의 주엔진 터보펌프 등은 비행마다 교체됐다. 대기권 재진입 시 엄청난 열을 받는 세라믹 타일은 비행마다 검사 및 교체가 필요했다.팰컨9 발사체는 우주왕복선만큼 복잡하지 않아 그만 한 수리가 필요하지는 않을 것이다. 만일 팰컨9 발사체가 발사와 하강 동안 크게 손상받지 않는다면 수리나 보수에 고비용과 장기간이 소요되지 않을 것이다. 스페이스 엑스사에서는 로켓이 회수되고 큰 수리나 보수 없이 재비행할 수 있을 것이라고 자신하고 있다. 현재는 회수된 로켓 1단이 얼마나 손상됐는지 분석 중이다. 수리 및 보수하는 데 소요되는 비용이 완전히 새로운 로켓을 제작하는 비용보다 훨씬 적다면 현저하게 비용절감이 가능할 것이다.로켓의 재활용은 우주 접근비용을 줄이고 우주활용에 무한한 가능성을 제시한다. 비용을 줄이고 효율을 증진하는 개념은 다양한 우주분야에 영향을 줄 것이다. 이러한 새로운 세대의 혁신과 창의력은 새로운 우주 비즈니스를 창출할 것이다. 뒤늦게 출발한 우리의 우주기술도 혁신과 창의를 기반으로 시행착오를 최소화했으면 한다.장영근 한국항공대 교수·항공우주기계공학

세계적인 물 부족으로 인해 해수담수화(海水淡水化) 사업이 주목을 받고 있다. 바닷물은 고갈 우려가 없기에 물 부족을 극복할 수 있는 대안으로 받아들여지고 있기 때문이다.해수욕을 하다가 바닷물을 한두 번 마셔본 경험은 모두 갖고 있을 것이다. 짠맛에 몸서리쳤을 터이고. 물이라고 다 마실 수 있는 것은 아니다. 목이 마를 때 짠 바닷물을 마시면 갈증이 오히려 더욱 심해진다. 표류하던 로빈슨 크루소가 무인도에서 살아남을 수 있었던 것은 마실 물을 얻는 방법을 알았기 때문이다. 바닷물을 햇볕에 데워 증발시켜 소금기 빠진 민물을 얻는 원시적이지만 과학적인 방법 말이다. 김웅서 한국해양과학기술원 책임연구원·한국해양학회장주변에 온통 바닷물이 넘실거리지만 갈증을 해결할 수 없다면 얼마나 애가 탈까. 물의 행성인 지구에 있는 물의 97.2%는 바닷물이다. 물의 2.1%는 극지방의 얼음이며 0.6%는 지하수이다. 우리가 보통 사용하는 지표수는 고작 0.01%밖에 안 된다. 그 많아 보이는 물 가운데 고작 1만분의 1만 가용한 것이다. 인구가 증가하고 생활수준이 높아지면서 물 사용량은 점점 늘어나고 있다. 앞으로 물 부족 문제가 점점 심각해질 것이므로 무궁무진한 바닷물을 담수로 만들어 쓰는 것이 보편화될 것이다.지난 여름 강수량이 부족해 온 나라가 가뭄으로 시달렸다. 우리나라는 예로부터 금수강산으로 불리며 계곡 어디에서든지 목마르면 두 손으로 물을 떠 마실 수 있었다. 지금은 수돗물도 못 미더워 돈 주고 생수를 사서 마시는 시대가 됐다. 언제부터인가 우리나라도 ‘물부족국가’로 분류되기 시작했다. 물이 많은 것 같아도 우리가 쓸 수 있는 물은 부족하다. 해수담수화 시설을 설치하기 어려운 섬은 물 사정이 더 어렵다. 인천의 연평도, 대청도, 소청도 등 섬 지역은 지난 가뭄 때 배로 식수를 실어 날라야만 했다.해수담수화란 말 그대로 바닷물을 민물로 만드는 것이다. 바닷물에는 염분이 들어 있어 생활용수나 농업용수, 공업용수로 사용하기 어렵다. 하여 바닷물에 녹아 있는 염분을 없애 실생활에서 사용할 수 있는 민물로 만드는 과정을 일컫는다. 많은 양의 바닷물을 민물로 만드는 시설을 해수담수화 플랜트라고 한다. 말하자면 민물을 만들어내는 일종의 공장인 셈이다. 해수담수화 기술은 가히 물의 연금술사라 할 수 있다.바닷물을 민물로 만드는 방법에는 증발법과 역삼투법을 비롯해 이온교환막법, 용제추출법, 결정화법, 가압흡착법 등 여러 가지가 있다. 이 가운데 바닷물을 가열해 만들어진 수증기를 식혀서 민물을 얻는 증발법과 삼투현상을 반대로 이용해 바닷물을 반투막을 통과시켜 민물을 얻는 역삼투법이 가장 흔하게 쓰인다. 바닷물이 증발해서 구름이 만들어지고 비가 내리는 자연적인 현상은 증발법과 같은 원리이다. 지구는 거대한 해수담수화 공장을 가지고 있는 셈이다. 증발법은 물을 가열할 때 에너지가 많이 든다는 단점이 있는 반면 다량의 물을 만들 수 있다는 장점이 있다. 역삼투법은 에너지는 적게 들지만 기술적 난이도가 높다는 단점이 있다. 요즘은 증발법과 역삼투법을 같이 쓰는 하이브리드 방법도 개발됐다.해수담수화 기술은 우리나라가 앞서가고 있다. 우리나라 기업이 아랍에미리트(UAE)에 하이브리드 방식으로 만든 대규모 해수담수화 플랜트에서는 하루 45만t의 민물을 만들어내고 있다. 사막의 나라 UAE에서는 해수담수화 플랜트가 사막의 오아시스가 아닐 수 없다. 중동처럼 건조한 지역에서는 해수담수화 방법이 물 부족을 해결할 수 있는 가장 좋은 방법이다. 일부 지역에서 방사성물질 때문에 해수담수화 시설에 논란이 있는데 해수담수화 기술 자체가 부정적으로 비쳐지지 않았으면 한다.김웅서 한국해양과학기술원 책임연구원·한국해양학회장

구글 딥마인드의 인공지능(AI) 프로그램 알파고와 프로기사 이세돌 9단의 바둑대결이 몰고 온 AI 신드롬이 우리 사회 전반에 큰 파장을 미치고 있다. 반신반의했던 알파고의 위력이 예상을 뛰어넘으면서 과연 AI가 학습의 범위를 초월하는 창의적인 판단을 할 수 있는가라는 명제가 큰 화두가 됐다. 이런 가운데 딥마인드의 창업자인 데미스 하사비스가 밝혔듯이 의료 분야의 응용 가능성에 대해 초미의 관심이 모아지고 있다.이미 IBM의 AI 컴퓨터 왓슨은 뉴욕의 한 병원에서 암환자의 임상데이터를 학습하기 시작했으며 1년이 경과된 시점에는 90%의 정확도로 진단을 내릴 수 있었다고 한다. 최근 다국적 제약회사인 아스트라제네카는 생어연구소, IBM과 손잡고 대규모의 항암제 반응 세포실험데이터를 공개한 뒤 기계학습을 통해 공개하지 않은 실험데이터를 누가 더 정확히 예측해내는지 ‘드림(DREAM)챌린지’라는 국제경진대회를 개최해 전 세계 많은 과학자로부터 큰 관심을 모으고 있다. 그렇다면 과연 AI는 인류의 건강과 질병치료에 얼마나 도움을 줄 수 있을까.조광현 KAIST 교수·바이오및뇌공학AI의 구현은 다양한 형태로 이루어질 수 있으나 기본적으로 미지의 시스템을 충분히 복잡한 함수의 연결로 표현한 뒤 시스템으로부터 관측된 입출력 데이터를 잘 표현할 수 있도록 함수에 포함된 수많은 계수의 값을 가능한 한 최적으로 추정함으로써 구현된다. 그러므로 AI의 성능은 학습데이터에 의존적일 수밖에 없다. 또한 학습된 데이터는 잘 모사할 수 있더라도 학습데이터와 매우 다른 새로운 입력이 주어질 경우 실제와 동떨어진 엉뚱한 출력값이 예측될 수도 있다. 무엇보다 큰 한계는 입출력 데이터 사이의 내부관계를 분석할 수 없다는 것이다. 데이터가 부족하더라도 스스로 강화학습을 통해 전략을 개선할 수 있는 게임의 경우와는 달리 그 정답이나 규칙을 미리 알 수 없는 바이오 의료 분야의 응용에서는 아직 여러 한계점이 남아 있는 것이다. 특히 생명을 다루는 경우에는 단 한번의 잘못된 예측도 매우 심각한 결과를 초래할 수 있기에 그 응용의 한계는 더욱 명확하다.한편 현대의 생명과학에서는 그동안 축적된 방대한 실험결과를 토대로 생명체의 동작원리를 거대한 분자네트워크의 다이내믹스로 이해하고 분석하는 시스템생물학(systems biology)이 큰 주목을 받고 있다. 이를 위해 시스템생물학에서는 전통적인 생물학실험, 수학모델링, 그리고 컴퓨터시뮬레이션 분석을 융합해 접근한다. 이러한 시스템생물학은 생명체라는 시스템의 모델을 그 내부의 동작원리에 대한 메커니즘을 기반으로 조각조각의 실험적 정보를 집대성함으로써 구현하는 이른바 ‘화이트박스’ 모형을 추구한다. 이러한 접근을 통해 생명체가 어떤 환경에서 주어진 자극에 대해 어떠한 반응을 일으키는지 원인을 분석하며 접근해갈 수 있지만 여전히 정확한 모델을 구축하기에 정보가 부족한 부분이 그 한계로 남아있다. 이러한 한계는 물론 시간이 지남에 따라 데이터가 더욱 축적되면서 빠르게 극복될 것이다.만일 블랙박스 모델에 기반한 AI와 화이트박스 모델에 기반한 시스템생물학이 융합돼 새로운 ‘그레이(grey)박스’ 모델이 개발된다면 바이오 의료 분야에 일대 혁신이 일어날 것이다. 이러한 접근을 통해 우리는 그동안 인류가 쌓아온 방대한 바이오 의료 빅데이터로부터 생명의 본질에 좀 더 다가갈 수 있을 것이며 인체질환에 대한 새로운 이해를 하게 될 것이다. 또한 환자맞춤형 치료를 통해 삶의 질을 크게 향상시킬 수 있고, 의료에 소요되는 사회적 비용을 효율적으로 절감할 수 있을 것이다. 알파고의 열풍이 단지 AI 그 자체에만 쏠리기보다 과학을 바라보는 보다 큰 안목과 통찰을 통해 AI가 시너지를 창출할 수 있는 새로운 미래를 내다보아야 한다.조광현 KAIST 교수·바이오및뇌공학

일본에서 내년부터 인공지능(AI)이 탑재된 무인 택시가 시범 운행될 것이라는 보도가 나오고 있다. 얼마 전 한국에서는 AI와 인간의 ‘세기의 대국’이 대중적으로 큰 관심을 모은 바 있다. 하지만 세계적으로 더 큰 이목을 끌고 있는 사건은 따로 있다. 바로 지난달 미국 캘리포니아주에서 시험운행을 하던 구글의 자율주행차가 옆 차선의 버스와 충돌한 사고가 그것이다. 비록 사상자가 없는 가벼운 추돌 사고였지만, 이 사고는 구글이 자율주행 시스템의 과실을 처음으로 인정한 사안이라는 측면에서 그 의미가 매우 크다. 그동안 자율주행차의 뛰어난 주행성에 찬사를 보내던 사람들은 이 사고로 자율주행차가 탑승자와 보행자의 절대적인 안전을 보장할 수 없다는 사실을 인지하기 시작했으며, 자율주행 시스템의 윤리적 판단 기준은 무엇인가에 대한 논의가 중요한 이슈로 떠오른 것이다.가령 자율주행차가 운전자와 가족을 동승한 채 빠른 속도로 도로 위를 달리고 있던 중, 다수의 보행자가 갑작스레 나타나는 상황을 가정해보자. 보행자를 피해 운전 방향을 바꾸면 가드레일과 충돌해 탑승자가 모두 사망하게 되며, 방향을 바꾸지 않는다면 충돌한 보행자가 모두 사망하게 되는 극단적인 시나리오이다. 이 상황에서 자율주행차가 선택할 논리적 판단은 탑승자의 생명을 살리기 위해 방향을 바꾸지 않고 보행자를 충돌하고 지나가는 선택과, 보다 다수인 보행자를 살리기 위해 방향을 틀어 가드레일과 충돌해 탑승자를 희생시키는 두 가지이다. 두 가지 선택 모두 쉽지 않은 결정임은 자명하다. 특히 자율주행 시스템에서 행동을 결정하는 주체는 운전자가 아닌 프로그래밍된 알고리즘(논리설계도)이기 때문에, 이와 같은 극단적 상황에서 어떠한 대처를 하도록 알고리즘을 구성할 것인지에 대한 문제가 구글을 비롯한 개발사를 윤리적 딜레마에 빠뜨리고 있다. 강진아 서울대 교수·기술경영학실제로 이러한 자율주행차의 윤리적 딜레마와 관련해 설문조사를 실시한 연구가 해외에서 화제를 모으고 있다. 설문 결과에 따르면 응답자의 대부분이 자율주행 알고리즘은 보다 다수의 보행자를 살리기 위해 탑승자를 희생시키도록 프로그래밍되는 것이 옳다고 답했다. 그러나 실제로 자기 자신과 가족을 희생해 타인을 보호하도록 설계돼 있는 자율주행차를 구매할 것인지에 대해서는 부정적인 답변을 하는 모순적인 모습을 보였다. 실로 이율배반적인 태도라고 볼 수도 있다. 하지만 대부분의 심리학자들은 이러한 설문 결과가 인간의 매우 보편적인 모습이라고 설명할 것이다. 앞으로 자율주행 알고리즘을 설계할 엔지니어를 위해 공대에서 윤리학뿐 아니라 심리학까지도 가르쳐야 할 판국이다.모든 사람이 생명의 위험을 느끼는 상황에서 자기 자신을 가장 먼저 보호하고자 하는 본능을 지니고 있기에, 이와 같은 설문에 대한 응답은 모순적일 수밖에 없다. 더욱 걱정스러운 것은 이러한 자율주행 알고리즘을 결정하는 데 참고할 만한 현실적 근거가 설문조사라는 매우 불완전한 연구 방식 정도밖에는 존재하지 않는다는 것이며, 최종 결정의 주체가 과연 누가 되느냐는 또 다른 논의거리이다.실제로 사고가 불가피한 상황이 발생했을 때 다수의 이익을 위해 탑승자들을 희생하도록 프로그래밍된 자동차를 그 누가 구매할 것이라고 기대할 수 있을까. 반대로 탑승자를 최우선적으로 보호하도록 프로그래밍된 자동차가 사고를 일으킬 때 그로 인해 발생한 손해의 법적 책임을 운전자에게 물을 수 있을까. 미국에서는 이미 자율주행차가 일으킨 사고의 법적 책임을 운전자에게 부과한 판례가 있다. 이와 같은 딜레마가 해결되지 않는다면 자율주행차 시장의 활성화는 기대할 수 없을 것이다. 앞으로도 이처럼 전혀 생각지도 못한 윤리적 문제가 AI 시장이 나아갈 길을 가로막고 어려운 선택을 강요할 것이기에, 더 이상 AI 알고리즘에 대한 기술적 완벽성의 추구만이 능사가 아님을 알려주는 대목이다.강진아 서울대 교수·기술경영학

이세돌 9단과 인공지능(AI) 알파고의 대국이 끝나고 후폭풍이 거세다. 대통령이 직접 팔을 걷어붙였다. 지능정보 분야에 향후 5년간 1조원 투자계획을 발표한 것이다. 포스트 스마트폰시대를 견인할 신동력을 찾아헤맨 지 2년여다. 이 난세에 이세돌은 1200개 중앙처리장치(CPU)로 무장한 기계와의 대결에 몸을 던지면서 대한민국 정보기술(IT) 방향을 단번에 정리했다. 바로 AI다. 쎈돌 이세돌은 IT 분야의 ‘프랑스를 구한 영웅’ 잔다르크다. 칠흑 어둠이 순식간 개명천지가 됐다. 늦었지만 정부의 과감하고 신속한 투자결정을 환영한다.이번 우리나라를 뒤흔든 AI 기술은 세계적인 IT 기업 구글의 미래전략 중 지극히 일부분이다. 구글은 풍력·태양광 등 청정에너지 기술개발에 이제까지 1조2000억원을 투자했고, 앞으로 총 3조원을 투자할 계획이다. 2013년 12월에는 로봇회사 ‘보스턴 다이내믹스’를 인수했다. 등짐을 지고 산길을 오르는 나귀같이 생긴 로봇 ‘빅독’으로 우리에게 잘 알려진 기업이다. 한 달 후인 2014년 1월에는 홈 오토메이션 회사 ‘네스트랩’을 3조4000억원에 인수한다.원유집 한양대 교수·컴퓨터공학그리고 같은 달 구글은 베일에 싸인 회사 하나를 인수한다. 인수 가격은 대략 6000억원이었다. 50명 규모의 회사 가격치고는 꽤 비쌌다. 창업자 단 세 명 영입을 위해 6000억원을 베팅했다는 사실은 더 놀랍다. 이 회사가 구글기업 가치를 58조원 상승시킨 알파고 개발사 ‘딥마인드’다. 구글은 수명 연장에도 엄청난 투자를 하고 있다. 자회사 ‘칼리코’를 통해 암과 알츠하이머와의 전쟁을 위해 1800억원 규모의 연구소 설립투자안을 발표했다. 노화방지, 청정에너지, 자율주행자동차 등 ‘보다 나은 삶’이라는 거시적인 비전하에 다양한 투자를 진행하고 있다.미래창조과학부의 지능정보기술(AI 개발 SW로 대표되는 ‘지능’에 빅데이터 등 ‘정보’를 결합한 것) 1조원 투자가 발표된 이즈음 진짜 중요한 숙제가 남았다. 투자 효율의 극대화이다. 우선 선행돼야 하는 것은 소프트웨어(SW) 연구개발(R&D)에 적합한 제도, 프로세스 개선, 그리고 교육에의 투자다. 이제까지 SW R&D는 단기성과에 급급해 왔다. 이는 1960년대식 제조업 패러다임이다. 로드맵 설정, 중간보고, 연말보고, 예산 적정집행 확인 등 계속 확인하고, 들여다보고, 들추고, 뒤집는다. 초미세관리와 경직된 제도하에서 정부의 야심찬 지능정보분야에의 투자가 얼마나 유효할지 의문스럽다. 50년 이상의 관(官) 주도 산업화, 그 성공의 끝자락에는 불행히도 비대한 규정과 기존기업의 기득권 카르텔만 남았다. 6000억원짜리 딥마인드를 탄생시킬 수 있는 창조기업 육성 에코시스템은 어디에도 없다.초일류기업의 R&D 투자 및 인수합병(M&A) 규모는 우습게 수천억원 단위를 넘나든다. 투자규모면에서 우리네 R&D가 객관적 화력에서 크게 열세다. 다행히도 SW분야의 R&D는 투자규모의 전쟁이 아니다. 승산이 있다. SW분야는 천재 1명이 1000명을 당해낼 수 있다. ‘모나리자’도, ‘전쟁과 평화’도 모두 한 명의 작품이다. 음악·미술·문학은 창조라는 측면에서 SW와 본질적으로 특성을 같이한다. 제대로 된 SW 교육과정과 R&D 프로세스, 창업 에코시스템이 갖추어지면 수백배의 효과를 낼 수 있다. 투자는 그다음이다.SW교육 돌풍이 불고 있다. 초중고에서 SW가 정규교과목으로 편성되고, SW교육에 특성화된 대학 커리큘럼이 생겨나고 있다. 수년 후 SW 유전자로 프로그래밍된 특전사급 인력이 사회로 배출될 것이다. 유능한 인력을 조직의 생산성으로 연결시키는 것은 정책입안자, 경영자, 관리자의 몫이다. 두세 번씩 확인하고 이러지도 저러지도 못해 좌불안석 뒤집는 것은 그만하자. SW R&D 성과를 위해서라면 이제 충분히 시간을 주고, 믿고 맡기고, 기다려 보자.원유집 한양대 교수·컴퓨터공학

얼마 전 우리나라는 미국과 정부 차원의 우주협력협정을 체결했다. 2020년을 목표로 추진 중인 무인 달탐사 프로젝트에서 미국과의 기술협력 범위가 확장될 것으로 예상된다. 심우주 통신 및 항법, 달 탐사선 추적, 심우주 지상국 활용 등 우리가 경험하지 못한 우주탐사 관련 기술에 대한 협력이 가능할 것이다.요즘 미국, 유럽 및 러시아 등에서는 우주여행 상업화를 위한 노력을 경주하고 있다. 우주여행은 기본적으로 달탐사나 국제우주정거장 건설과 같은 유인우주탐사 기술 기반이 있어야 한다. 항공여행을 위해서는 하늘을 나는 운송수단인 항공기가 필요하다. 라이트 형제가 세계 최초의 비행을 성공한 해가 1903년이니 한 세기 이전의 일이다. 지난 한 세기 동안 항공기의 성능과 안전성은 엄청난 진전을 이루었다. 현재 상용 여객기로 비행하면서 사고로 여행객이 죽을 확률은 0.000014%에 불과하다. 장영근 한국항공대 교수·항공우주기계공학우주는 하늘의 연장선상에 있다. 통상 우주는 고도 100km 이상으로 정의한다. 우주여행을 위해서는 우주에서 비행이 가능한 운송수단이 필요하다. 현재까지 우주에서 운송수단으로 개발된 유일한 비행체는 로켓이다. 미국의 로버트 고다드 박사가 현대식 액체로켓을 최초로 시험발사한 것이 1926년이었다. 하지만 아직도 일반 대중에게 우주여행은 꿈과 같은 일이다. 천문학적인 비용을 들여야 극히 제한적으로 가능한 상황이다. 모든 운송수단은 엔진의 동력이나 추력으로 움직인다. 지상 운송수단과 항공기는 연소를 위한 산화제로 공기에 존재하는 산소를 사용한다. 이에 운반체에 산화제를 별도로 적재할 필요가 없다. 공기가 없는 우주에서 로켓이 작동하기 위해서는 연료뿐만 아니라 산화제를 동시에 탑재해야 한다. 로켓은 항공기에 비해 아직도 안전성과 신뢰도가 낮다. 통상 무인 로켓은 평균 15회에 1회 정도 사고를 경험한다. 지금은 폐기된 미국의 대표적인 유인우주선인 우주왕복선은 30년의 비행 동안 135회의 임무를 수행했다. 이 중 두 번의 폭발사고로 약 1.5%에 해당하는 사망 사고율을 보여줬다. 여객기 사고율의 10만배에 해당한다. 이러한 사고율이 우주여행 대중화를 막는 결정적인 요소이다.미국의 사업가인 데니스 티토가 2001년 세계 최초의 민간 우주여행을 했다. 그는 러시아의 소유스 유인우주선을 타고 국제우주정거장을 방문하는 데 스페이스 어드벤처사에 2000만달러를 지불했다. 이후 2009년 가이 라리베르테가 일곱 번째로 우주여행을 했다. 당시 3500만달러를 지불했다. 이후 현재까지 더 이상의 상용 우주여행자는 없다. 고도 100km를 올라 무중력을 경험하고 둥근 지구의 경치를 즐길 수 있는 지구 준궤도 여행이 실질적인 우주여행의 첫 시장이 될 것으로 보인다. 실제 비행시간은 30분 안팎이 될 전망이다. 버진 걸랙틱, 블루 오리진, 스페이스X와 같은 민간 벤처회사는 우주여행사업의 실행을 위해 다양한 로켓을 개발 중이다. 버진 걸랙틱은 올해 100km 고도에 6명의 우주여행객을 왕복시키는 사업을 시작할 예정이다. 2014년 10월 시제품 로켓의 시험비행 중에 조종사 1명이 추락해 사망하는 사고가 있었다. 지난해 6월 스페이스X사도 시험 로켓이 실패하며 상용 우주여행 계획의 후퇴를 맛보았다.일단 우주여행이 안전하고 적정 비용이 되면 일반 대중도 우주여행을 할 것이다. 초기의 상용 우주여행자는 지구 궤도를 비행하고 하루나 이틀 정도 머물 것이다. 지구 궤도에서 여행자들은 무중력을 경험하고 아마도 사진을 촬영하며 망원경을 통해 주위를 보며 즐길 것이다. 우주여행자들은 우주에서 멀미를 경험할 수 있는 기회도 얻을 것이다. 미래의 우주여행은 달을 일주하고 궁극적으로 화성을 방문하는 일정도 포함할 것이다. 하지만 본격적으로 우주여행이 대중화되려면 안전성, 신뢰성, 적정한 여행비용이 담보돼야 한다.장영근 한국항공대 교수·항공우주기계공학