스마트폰은 혁명이라 불릴 만큼, 사람들의 일상을 변화시켜 왔다. 이러한 스마트폰 시대에 대한민국은 글로벌 테크 산업을 선도하며 5세대 이동통신(5G) 세계 최초 상용화라는 상징적 결과물도 낳았다. 이는 단순히 스마트폰 기기 산업만이 아니라 반도체, 디스플레이, 카메라 등 소재·부품 산업, 소프트웨어(SW)와 서비스 산업 등 스마트폰 생태계가 함께 성장하며 선도했기 때문이다. 스마트폰 그다음 시대도 있을 텐데, 그때도 우리는 글로벌 테크 리더십을 유지할 수 있을까? 이 질문에 답하기 위해 ‘스마트폰 그다음은 무엇인가’와 ‘그 무엇을 우리는 잘 준비하고 있는가’로 나눠 생각해봐야 한다. 스마트폰 다음은 무엇인가? 단도직입적으로 확장현실(XR)이다. XR은 영화 ‘레디플레이어원’에서 본 가상현실(VR), 구글 글라스와 같은 증강현실(AR), VR과 AR을 혼합한 혼합현실(MR)을 포괄하는 개념이다. XR이 스마트폰 다음인 이유는 미디어 진화 또는 이동통신 기술 진화에서 찾을 수 있다. 첫째, 미디어 관점에서 XR은 지금까지 스마트폰이 구현한 2차원 스크린 안에 갇힌 멀티미디어를 넘어 3차원 360도 공간 콘텐츠를 구현할 수 있다. 그리고 지금까지 미디어는 텍스트→이미지→음성→영상을 구현하는 방식으로 진화해 스마트폰 시대까지 왔다. 둘째, 멀티미디어 구현을 위한 이동통신 기술 관점에서 5G는 XR을 위한 기술이다. 스마트폰을 위해서는 4세대 이동통신(4G) LTE로도 충분하다. 그 예로 넷플릭스 또는 티빙 등 온라인동영상서비스(OTT)를 보는 데 스마트폰으로도 전혀 불편함이 없다. 하지만 5G가 4G보다 이론적으로 20배 더 빠른 이유는 2차원을 넘어 3차원 360도 콘텐츠가 감싸는 XR을 뒷받침하기 위해서다. XR 시대 우리 일상은 어떻게 달라질까? 첫째, 디지털 문맹이 없어져 누구나 쉽게 디지털 현실을 이용할 수 있다. 예를 들면 기존에 스마트폰으로 은행 업무를 보려면, 애플리케이션(앱) 마켓에서 은행 앱을 검색해 다운로드하고 설치해 원하는 업무 메뉴도 직접 찾고 키보드로 입력하는 등 스마트폰과 앱 사용법 모두를 익혀야 한다. 그래서 디지털 문맹이 생길 수밖에 없다. 하지만 XR은 기기를 착용하고 말로 은행 이름을 말하면, 디지털 현실 속 은행 문 앞에 와 있고 그 문을 열면 아바타 은행원이 있어 실제 은행 점포에서 하듯 업무를 처리하게 된다. 둘째, 현실과 디지털 간 경계가 없어지는 메타버스 일상이 된다. 제약과 경계가 없는 메타버스 세상에서 더 다양한 도전과 활동을 할 수 있다. XR 시대 우리는 잘 준비하고 있는가? 글로벌 리서치 기관인 카운터포인트 리서치에 따르면 XR 시장에서 1위는 메타의 오큘러스다. 시장점유율은 2020년 1분기 34%에서 2021년 4분기 80%에 다다르고 있다. 다음으로 DPVR과 PICO가 있다. 그 외에 마이크로소프트(MS)의 홀로렌즈가 비싸지만 높은 기능성을 인정받고 있으며, 애플도 2023년 XR 기기 출시설이 나온다. 애플은 2015년 말부터 팀을 꾸려 준비하고 있으며, 다양한 인수합병(M&A)과 인력 확보로 주목받고 있는 상황이다. 하지만 대한민국은 스마트폰 시장 수준의 리더십을 XR 시장에서 기대하기는 어려운 상황이다. 삼성전자도 독자 개발이 어려워 2021년 말부터 MS와 협력하는 수준이니 말이다. 현 상황이 유지된다면 어쩌면 스마트폰에 적응 못한 노키아의 핀란드 상황을, 우리가 XR 시대에 겪을지도 모른다. 이는 단순히 기기 산업 몰락이 아닌, 기기가 이끌어 왔던 부품·소재 산업 등 생태계 몰락까지 가져올 수 있다는 위기감을 가져야 한다. 이에 XR 산업 성장을 위한 글로벌 협력과 정책적 지원이 절실하다. 그 예로 과거 퀄컴의 코드분할다중접속(CDMA) 기술 난제를 우리가 풀어 함께 모바일 시장을 개척했던 것처럼, 현재 사업 모델 문제로 위기에 봉착한 메타를 활용하는 방법도 있을 것이다. 또 정부가 XR 생태계에 함께 협력하여 시너지를 갖추도록 하되, 한국형 또는 국내 중심의 시야에서 벗어나 글로벌 협력을 지원하는 한 단계 높은 정책 역량도 발휘해야 할 것이다.

혹시 여러분은 우리나라 남해 바닷속에 해양생물을 연구하는 ‘수리솔’이란 연구소가 있다는 것을 알고 있는지? 이는 2019년 국립현대미술관 ‘올해의 작가상’ 참여 작가인 김아영 작가의 2021년도 작품 ‘수리솔 수중연구소 관광 안내’에 등장하는 가상현실 속 공간이다. 김 작가는 ‘사변적 픽션’(speculative fiction)을 창작 방법론으로 활용하는데, 이는 과학적 사실이나 이론을 바탕으로 이야기를 창작하는 SF와 달리 온전히 작가의 상상력이 그 한계가 된다는 점에서 유사하나 다르다. 그런 점에서 예술가와 과학자 모두 창의적이길 바라나, 그 방법론에선 다소 결이 다른 것 같다는 생각이 들었다. 지난 8월 말 국립현대미술관 주관으로 김 작가와 염지혜 작가, 그리고 뇌과학 커뮤니케이터 장동선 박사와 뇌과학자인 필자가 모여 예술과 뇌과학을 주제로 대담할 기회가 있었다. 사실 현대미술, 특히 사변적 픽션을 바탕으로 풀어가는 작가들의 무한한 상상력은 늘 무언가 설명할 수 있는 과학적 근거를 기반으로 이야기를 풀어가는 과학자들에겐 불편할 수도 있어, 대담이 쉽지 않을 것이라 예상했다. 그런데 대담이 시작된 지 5분도 안 돼 기분 좋게 어긋나 버렸다. 현대미술 작품 감상이 너무 어렵다는 말에 ‘당신에게 좋으면 좋은 것입니다’란 답은 생소한 분야를 접하며 뇌를 팽팽하게 조이던 긴장 고무줄을 탁 하고 끊어버렸다. 이후 필자는 작품에 대해 자유롭게 생각을 나눌 수 있었고, 작가들 역시 스스로 상상한 사변적 픽션 세상의 실현 가능성에 대해 자유롭게 질의했다. 방법론적 차이는 있으나 창의적인 것을 갈구한다는 점은 예술가나 과학자가 크게 다르지 않다는 것을 깨닫고, 더불어 예술가와도 이런 즐거운 대화가 가능함을 경험한 아주 행복한 날이었다. 대담을 준비하며 현대미술과 뇌과학의 통섭을 다룬 에릭 캔들 교수의 저서 ‘통찰의 시대’, 그리고 ‘예술과 뇌과학에서의 환원주의’가 떠올랐다. 20세기 초, 뇌가 인간의 지성과 감정을 조절하는 기관이란 사실이 과학적으로 증명되며 예술 창작 등 모든 정신활동이 뇌에서 유래한다는 이론이 서서히 자리를 잡기 시작한다. ‘통찰의 시대’에서 캔들 교수는 이 시기 과학자들과 예술가들의 활발한 상호작용을 다루며, 인간이 예술작품을 감상하는 경험을 뇌과학자의 시선으로 관찰한다. ‘예술과 뇌과학에서의 환원주의’에서는 인간 시지각(視知覺)의 두 경로인 ‘상향처리’(감각기관을 통해 뇌로 전달되는 정보의 처리)와 ‘하향처리’(주의·연상·기억 등이 동반된 고차원적 정신 기능)를 상기시키고, 현대미술 작가들이 의도적으로 하향처리를 요구하는 정보를 강조하여 작품을 감상하는 관객들에게 다양성과 모호함이란 ‘감상자의 몫’을 제공한다는 점을 제시한다. 이를 통해 관객은 자신만의 아주 주관적인 감상이 가능하다. 2011년 미국 UC버클리 잭 갤런트 교수는 사람들에게 영화를 보여주고 기능성 자기공명장치(MRI)를 이용해 그들의 뇌신호를 측정한 다음 이 신호를 역으로 해석해 그가 영화 속 무슨 장면을 보고 있는지 재현해내는 데 성공했다. 영화를 보는 것은 상향처리, 이를 재현하는 것은 하향처리가 각각 요구된다. 그런데 뇌신호를 재현한 논문 속 영상은 원본 영상과 달리 초점이 맞지 않는 그림처럼 흐릿하게 보인다. 당시에는 이를 기술적 한계라고 했지만, 어쩌면 이는 사람들마다 다른 경험과 학습, 그리고 기억을 바탕으로 형성된 주관적 하향처리 회로가 제공한 다양성과 모호함 때문일지도 모른다. 영국 테이트 미술관의 마리아 발쇼 관장은 미술관을 ‘열린 질문을 하는 곳’, ‘생산적 논쟁을 위한 안전지대’ 등으로 표현했다. 한 작품을 놓고 느낌과 해석에 관해 치열하게 논쟁하는 미술관에서의 한 장면은, 과거 신경세포가 염색된 슬라이드를 놓고 카밀로 골지 교수와 라몬 카할 교수가 ‘신경 그물설’과 ‘신경 연접설’을 놓고 치열하게 논쟁하던 연구실의 한 장면과 똑 닮아 있다. 이처럼 열린 질문을 하며 생산적 논쟁을 즐긴다는 점에서 어쩌면 뇌가 보기에는 예술가와 과학자는 같은 일을 하는 사람들이란 생각을 해본다.

올해 우리나라 여름은 6월의 강한 더위, 전형적 특성을 벗어난 7월의 장마 패턴, 그리고 8월 예상치 못한 집중호우로 기억될 수 있을 것 같다. 한 가지 흥미로운 점은 8월 제주를 제외한 전국 평균 누적 강수량이 311.5㎜로 평년 강수 백분위의 55.4%에 불과하다는 것이다. 8월 강수 대부분은 중부 지방에 집중되었고 전남 등 남부 지방의 경우 평년 강수 백분위의 30% 미만에 불과해 중부와 남부 지방 강수량 분포가 극단적 대조를 보였다. 강수 현상의 복잡성을 보여주는 단적인 예라 하겠다. 우리나라와 멀리 떨어져 있긴 하지만 파키스탄에서는 가공할 만한 소식이 들려오고 있다. 우기가 시작된 6월부터 3개월 가까이 호우가 지속되면서 사망자만 1100명을 넘어섰으며 누적 이재민은 570만명에 달한다. 피해액이 100억달러(약 13조5000억원)를 훨씬 넘어서고 재건에만 최소 5년이 걸릴 것이라고 한다. 한반도 면적보다 3.5배 정도 큰 파키스탄의 3분의 1이 물에 잠겼다고 하니 그 피해 상황을 상상하기가 쉽지 않다. 파키스탄 대홍수의 원인은 기후과학계의 비상한 관심을 끌고 있는데 그 이유는 기후변화 영향이 연쇄적으로 나타난 결과이기 때문이다. 초기 연구 결과에 의하면 파키스탄 대홍수의 시발점은 4∼5월 시작된 열파였다. 파키스탄을 중심으로 남아시아 국가들에서 4∼5월에 40도 이상 기록적인 고온이 오래 지속되는 열파가 관측되었다. 열파로 인해 한껏 가열된 대기는 평소보다 매우 많은 양의 수증기를 품을 수 있었다. 이렇게 대기에 축적된 수증기는 이 지역에서 매년 반복되는 우기가 시작되자 홍수를 유발하는 방아쇠 역할을 했다. 열파의 역할은 수증기 축적에 한정되지 않았다. 강력한 열파는 파키스탄 북부의 높은 산악 지역에 존재하던 빙하를 녹이는 결정적 역할을 한 것으로 추정된다. 빙하가 녹은 물이 강으로 유입되면서 우기의 강수와 함께 국토의 3분의 1이 잠기게 된 것이다. 열파는 또한 이 지역 대기 순환의 변화를 가져온 것으로 추정된다. 열파로 엄청나게 데워진 육지가 대기 순환에 영향을 줘 인도양 북부 지역에 강한 저기압이 오랫동안 지속됐다. 연속적인 이 순환은 따뜻한 바다에서 증발한 막대한 양의 수증기를 계속 파키스탄 등 남아시아 지역에 공급했고 결국 우기와 맞물려 대홍수로 이어진 것이다. 흥미로운 것은 인도양에서 증발된 수증기가 남아시아를 거쳐 북서태평양으로 이동하며 이 지역에서 발생하는 태풍의 세력 유지 및 발달에도 영향을 주게 된다는 것이다. 향후 연구를 통해 밝혀져야 하겠지만 우리나라 남부 지방에 막대한 피해를 끼친 태풍 ‘힌남노’의 발달 과정 역시 인도양의 역할을 배제할 수 없을 것이다. 파키스탄 대홍수는 기후위기 대응을 위한 전략 수립에 몇 가지 중요한 시사점을 던져준다. 그중 하나는 우리나라에서 발생하는 기후변화에 기인한 이상 기상·기후 현상과 그 영향을 최소화하기 위한 전략적 대응은 개별 현상에 대한 이해를 넘어 기후 시스템 내부의 복잡한 상호 관련성에 대한 진단·이해·예측 결과에 기초해야 한다는 것이다. 파키스탄 대홍수는 단순히 지역적인 강수 현상이 아니라 다양한 해양·대기 현상의 복잡한 상호 작용의 결과이기 때문이다. 즉 우리나라의 기후위기 대응을 위한 전략도 반드시 전 지구 기후 시스템의 진단과 이해를 기반으로 접근할 때 올바른 방향성을 찾을 수 있을 것이다. 최근 정부는 탄소중립·녹색성장 기본법을 제정해 기후위기 대응을 위한 본격적 발걸음을 내디뎠다. 특히 온실가스를 다량 배출하는 계획 및 개발사업은 기후변화에 미치는 영향이나 기후변화로 인하여 받게 되는 영향에 대한 분석·평가, 즉 ‘기후변화영향평가’를 포함해 실시해야 한다고 명시했다. 아직 구체적 시행령이 제정되지는 않았지만 기후변화영향평가는 기후위기 대응을 위한 첫걸음이 될 것이다. ‘삼천리도 첫걸음’부터라는 속담처럼 첫걸음이 가장 중요하다. 올여름 1000만 인구의 거대도시 서울에서 발생한 물난리에 비춰볼 때 기후변화영향평가는 전 지구 기후 시스템의 진단·이해·예측에 기반해 매우 정교하게 수립되어야 할 것이다.

대기의 영향을 없애고 도시의 불빛을 최소화하기 위해 우주에 올린 첫 망원경이 허블 우주망원경이다. 우주가 팽창한다는 이론을 처음 발표한 천문학자 허블을 기리기 위해 그의 이름을 붙였다. 이 망원경은 무게 12.2t, 지름 2.5m, 길이 13m로 설계 수명은 15년 정도였다. 1990년 4월25일 우주 관측을 위해 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구 상공 600㎞ 궤도에 올려졌다. 허블 우주망원경은 지구에서 관측하는 것보다 50배 이상 상세하게 별을 관찰할 수 있었다. 우주망원경의 컴퓨터는 천문학자가 원하는 방향으로 망원경을 향하게 하고 고감도 광감지계를 통해 지상에서는 관측할 수 없었던 인상적인 우주 관측 결과를 많이 얻었다. 그러나 망원경 성능을 좌우하는 반사경 크기가 2.4m짜리여서 먼 우주를 관측하는 데 한계가 있었다. 천문학자들은 더 큰 크기의 반사경을 가진 차세대 우주망원경을 우주에 올리고 싶었다. 미 나사(NASA·항공우주국)가 유럽우주국, 캐나다우주국과 손잡고 25년간 13조원을 투입해 차세대 우주망원경 개발에 나섰다. 명칭은 나사의 2대 국장 이름을 따 ‘제임스웹(James Webb) 우주망원경’이 되었다. 주 반사경 직경은 6.5m로 허블 우주망원경보다 면적이 7배 정도 넓다. 현재의 우주발사체로는 이렇게 큰 반사경을 부착한 우주망원경을 우주로 발사할 수 없어 반사경을 18개 조각으로 조립하여 발사한 후 우주에서 펼쳐지게 제작하였다. 나사와 노스럽그러먼(Northrop Grumman)이 공동 개발한 제임스웹 우주망원경의 무게는 6.5t인데, 반사경과 태양이나 지구, 달로부터 반사되는 빛과 열을 막아주는 테니스 코트 크기만 한 5겹의 태양 가림막이 달려 있고 특히 중적외선 기기를 이용하여 관측하므로 가시광선으로 관측하던 허블 우주망원경보다 성능이 수십 배 이상 뛰어날 것으로 보고 있다. 중적외선 기기는 오래된 별에서 나오는 긴 파장의 중적외선을 관측하는 장비로 영하 266도에서 작동시켜야 한다. 제임스웹 우주망원경은 작년 12월25일 프랑스령 기아나 우주센터에서 발사돼 한 달간 160만㎞를 비행하여 라그랑주점(L2) 근처에 도착하였다. 라그랑주점은 지구와 태양의 중력이 균형을 이루는 지역으로 5곳이 있는데, 이 중 L2는 지구에서 태양의 반대쪽으로 150㎞ 떨어진 곳에 있어 태양과 지구, 그리고 달에서 반사되는 빛을 최소화할 수 있는 곳이다. 이곳은 제임스웹 우주망원경이 자세 조종용 추력기 연료 사용을 최소화할 수 있는 지역이어서 10년 이상 머물 수 있을 것이다. 라그랑주점(L1)은 지구에서 태양 방향으로 150㎞ 떨어진 지점인데 8월5일 발사된 우리나라 달탐사선 다누리호가 비행하고 있다. 초속 10㎞로 지구 궤도에서 출발한 다누리호는 현재 L1을 향해 초속 0.2㎞로 비행하고 있고 지구에서 156만㎞까지 멀어졌다가 다시 지구로 접근하며 12월쯤 달 궤도에 진입하게 된다. 나사는 7월11일 드디어 제임스웹 우주망원경이 찍은 우주 사진 5장을 공개했다. 그중 조 바이든 미국 대통령과 함께 공개한 사진은 131억년 전 초기 은하단(SMACS 0723)의 모습이다. 딥필드(Deep Field), 즉 심우주라는 별명이 붙은 이 공간은 원래 지상에서 망원경으로 보면 아무것도 없는데, 허블 우주망원경을 270시간 노출하여 수천 개의 은하를 발견했던 곳이다. 그런데 제임스웹은 허블과 비교해 20분의 1에 불과한 12시간30분 동안 촬영해 수십 배 더 선명한 딥필드 사진을 만들었다. 천문학자들은 138억년 전 빅뱅이 일어나고 1억∼2억년 후 생겨난 별을 찾고 있는데, 그 후보 지역 중 하나가 바로 첫 사진을 공개한 지역이다. 이곳에서 131억년 전에 탄생한 은하를 관측하였다. 최근에 공개한 목성 사진에서는 목성의 남극과 북극에 녹색의 오로라가 있는 멋진 광경을 볼 수 있었다. 상상도 못했던 우주의 신비가 계속 공개되길 기대하며, 차세대 우주망원경 사업에는 우리나라도 참여하여 인류의 지식을 늘리는 데 일조하는 나라가 되길 소망해본다.

2016년 구글 딥마인드 알파고가 이세돌 9단을 꺾으며 우리들에게 충격을 준 지도 벌써 6년이 지났다. 그 사이 인공지능(AI) 스피커나 반자율주행 자동차도 대중화되고, 스마트폰과 가전제품 등 다양한 분야에서 AI가 활발하게 사용되고 있다. 사람의 뇌신경 뉴런을 본떠 만든 것이 대표적인 딥러닝 기술인 인공신경망인 것처럼 AI는 사람을 따라 하며 발전하고 있다. 하지만 사람들도 AI에 영향을 받아 변하고 있기 때문에 AI와 사람이 서로 영향을 받아 발전하는 공진화가 이루어지고 있다. AI를 통해 예전에 상상할 수 없었던 것들이 가능해지면서 사람이 단순하거나 위험한 일을 하지 않고 더 높은 부가가치를 생산하는 데 집중할 수 있게 된 것이다. 공장에서는 AI를 활용해 생산되는 에어컨의 시운전 소리를 분석하여 불량을 탐지하는가 하면, 이제 환자의 기침 소리만 듣고도 AI가 감기 환자인지 코로나19 환자인지를 판단할 수 있는 세상이 되었다. 그러나 빛이 있으면 어둠도 있는 것처럼 AI 기술도 엄연한 한계가 있으며 이러한 한계들은 많은 경우 윤리 이슈와 연결되곤 한다. AI 기술이 우리 일상생활에 깊숙이 파고들었기 때문에 자연스럽게 사람만이 가진 가치판단 체계인 윤리와 상충되는 일들이 일어나고 있는 것이다. 이 때문에 사람과 AI 기술이 선순환적인 공진화를 이루기 위해서는 다음과 같은 문제들이 해결될 필요가 있다. 첫째, AI가 내리는 의사결정이 윤리적인가 하는 것이다. 몇 년 전 미국의 인터넷 쇼핑몰 아마존은 AI를 활용해 당일배송이 가능한 지역을 분석했다. 공교롭게도 당일배송 가능 지역이 백인 거주지, 당일배송 불가능 지역이 흑인 거주지로 예측이 겹치면서 인종차별 이슈에 휩싸인 바 있다. 이러한 결과는 AI가 고의적으로 인종을 차별했다기보다는 아직 AI가 왜 그런 결정을 내렸는지를 알지 못하기 때문이다. 우리가 알고리즘이라는 표현을 쓰고 있지만 아직 AI의 자기학습 과정은 속을 알 수 없는 블랙박스처럼 이해되고 있다. 예를 들어, 수많은 데이터 학습을 통해 AI가 강아지와 고양이를 구별하게 되더라도 AI가 왜 고양이라고 답했는지 정확히 모른다. AI가 뾰족한 귀나 수염, 역삼각형 얼굴처럼 고양이라고 생각한 판단 근거를 우리에게 제공하는 ‘설명 가능한 AI 기술’이 개발 중이지만 아직은 완전하지 않다. 또한, 가짜뉴스처럼 고의적으로 조작된 잘못된 데이터가 분석에 사용될 가능성도 있기 때문에 AI의 결정을 그대로 신뢰하는 데 한계가 있다. 둘째, AI에게 도덕적으로 옳은 가치를 학습시킬 수 있는가 하는 것도 문제이다. 요즘 전기차뿐 아니라 내연기관 자동차에도 부분적인 자율주행 기술이 탑재되어 있다. 하지만 완전한 자율주행이 된다면 AI가 인명사고가 불가피한 상황에서 어떻게 행동하는 것이 바람직한가가 문제가 될 수 있다. 얼마 전 모 자동차회사 관계자는 고객인 운전자의 안전을 AI의 최우선 가치로 삼겠다고 발표했다가 여론의 뭇매를 맞은 적이 있다. 사고 상황에서 운전자만을 보호하겠다고 해석될 여지가 있었기 때문이다. 이와 관련해서 미국 매사추세츠 공과대학(MIT)은 도덕적 기계(Moral Machine)라는 재미있는 실험을 한 적이 있다. 사람들에게 두 가지 상황을 주고 바람직한 상황 하나를 택하게 하는 간단한 실험이다. 예를 들어, 완전자율주행 자동차가 직진하게 되면 1명의 노인, 1명의 사회지도층, 1명의 여자가 죽게 되고, 핸들을 틀게 된다면 대신 1명의 젊은 학생, 1명의 노숙자, 1명의 강아지가 죽게 될 때 어떤 것이 더 바람직한지를 판단해보라는 것이다. 이 시뮬레이션의 결과는 도덕적으로 올바른 가치를 정한다는 것이 어렵다는 것을 시사한다. 어떤 유형의 사람을 더 보호해야 할지가 나라마다 개인마다 상이하기 때문에 우리가 AI에게 바람직한 기준을 제시할 수 없다는 딜레마에 이르게 되기 때문이다. AI가 우리 사회에 큰 파급효과를 가져오고 있는 만큼 앞으로 고민해야 할 이슈가 많다. 우리 사회가 AI의 가치를 십분 활용할 수 있도록 AI 기술과 윤리의 공존에 대해 생각해 볼 때이다.

2019년 대한민국은 세계 최초로 5G 상용화에 성공했다. 이는 1990년대 CDMA 기반 2G 기술을 세계 최초로 상용화한 이후 우리만의 성공 방정식을 발전시켜 온 결과다. 한국은 새로운 이동통신 기술의 전국망을 빠르게 구축하고 이를 기반으로 빠른 시행착오를 거쳐 반도체와 같은 부품 산업과 스마트폰, 소프트웨어 서비스 산업 등에서 글로벌 경쟁력을 쌓고 세계 IT 시장을 이끌어 왔다. 정부는 이러한 성공 방정식을 기반으로 5G에 이어 6G까지도 세계 최초 상용화를 이룩하겠다는 의지를 드러내고 있으나, 현 상황이 그리 녹록지만은 않다. 첫째, 대한민국도 이동통신 기술 분야에서 이른바 ‘승자의 저주’에 빠져들 위험이 있다. 새로운 이동통신 기술의 ‘세계 최초 상용화’는 이전 기술로 글로벌 시장을 석권한 국가의 영예로 인식된다. 일본은 2G에서 ‘i-mode’로 글로벌 모바일 시장을 이끈 NTT도코모와 손잡고 세계 최초로 3G 상용화를 이뤘다. 이후 스웨덴은 3G 시대 세계 이동통신 장비 시장을 선도한 에릭슨과 4G 세계 최초 상용화에 성공한다. 허나 일본은 끝내 3G 시대에 적응하지 못했고, 스웨덴도 4G 시장에서 점차 중국 화웨이에 선두 자리를 내줬다. 소위 ‘세계 최초 상용화의 저주’라고 부르는 이 현상은, 이전 기술로 한 시대를 풍미한 국가가 세계 최초 상용화 기록에 도취되어 신기술이 요구하는 변화에 적절하게 대응하지 못했기 때문에 일어난다. 이는 한국에서도 목격된다. 지난 정부의 5G+ 전략은 세계 최초 상용화를 과시하기 위한 성격이 강했고, 그 결과 5G 스마트폰과 이동통신장비 시장에서 한국 기업의 최고 순위는 2019년 1위에서 2021년 5위로 하락했다. 이 와중에 5G 세계 최초 상용화에 실패한 중국은 시장 확대에 집중하고, 미국은 밀리미터웨이브 등 새로운 기술 적용에 집중하며 칼을 갈고 있다. 둘째, 6G 기술이 상용화하기까지 오랜 시간이 필요한 탓에 현 정부가 이를 투자하고 준비할 유인이 적다. 현 정부의 임기는 2027년 5월 끝나는데 비해 6G 기술 투자 성과는 2030년 즈음에나 나타나 다음 정부의 공으로 해석될 수 있기 때문이다. 6G는 5G까지와는 전혀 다른 ㎔ 주파수 대역을 활용하는 새로운 기술이 핵심이므로 그간 한국이 축적해 온 기술 상용화 역량을 쉽게 적용하기 어렵다. ㎔ 주파수 영역 연구를 선도해 온 일본과 유럽은 이를 기회 삼아 6G 시장에서 글로벌 모바일 리더십을 재탈환하겠다는 의지를 드러내고 있다. 셋째, 5G와 6G 상용화에 적합한 단말, 부품 등 생태계가 부재하다. 사실 폰으로 넷플릭스를 시청하는 정도는 이미 4G로도 충분하다. 4G보다 20배 이상 빠른 5G와 6G는 이를 넘어 VR(가상현실), AR(증강현실)을 포함한 XR(확장현실)과 IoT(사물인터넷)를 제대로 구현하는 것을 목적으로 한다. 그러나 한국에는 이를 글로벌 시장에서 선도하는 기업과 기술 생태계가 부재한 상황이기에, 설사 세계 최초로 6G를 상용화하더라도 실용성 낮은 빛 좋은 개살구가 될 확률이 높다. 요약하면, 그간 이동통신 기술과 망에 대한 선도적 투자를 바탕으로 한국을 IT 선진국으로 만든 기존 성공 방정식에 비추어볼 때 6G 기술시장을 선도하기 위한 준비가 잘 진행되고 있다고 보기 어렵다. 이에 모바일 혁신 성장의 기반인 망 투자와 관련 산업의 경쟁력 확보를 위한 국가전략 재검토가 요구된다. 정부는 이동통신 인프라 사업자들이 대한민국 IT 산업 미래에 투자한다는 조건으로 공공자원인 주파수를 독점적으로 활용한다는 점을 상기하고 기업들이 이러한 책임을 잘 실행할 수 있도록 압박과 지원을 병행할 필요가 있다. 또 전 세계가 6G를 새로운 성장 기회로 삼는 만큼, 우리가 이들을 넘어서는 본격적 투자를 하지 않는다면 한국도 세계 최초 상용화의 저주를 피할 수 없다는 위기 의식을 갖고 6G 통신 기술을 선도할 수 있도록 구체화한 목표와 전략을 포함한 정책을 재수립할 필요가 있다.

치매의 전조증상으로 사람들은 후각의 상실을 경험한다. 실제 알츠하이머성 치매 환자는 100%, 파킨슨 치매 환자는 90%가 후각 상실을 경험한다. 이에 의료현장에서는 치매 조기선별을 위해 검사비용이 비싼 뇌영상 촬영보다 비용이 저렴하고 간단한 후각검사를 실시하기도 한다. 그런데 알츠하이머성 치매 환자의 경우, 전반적인 후각기능 저하보다는 특정 냄새를 맡지 못하는 경향이 있다. 2013년 미국 플로리다주립대학교 의대 연구팀은 알츠하이머성 치매 환자들은 발병 초기부터 피넛버터(땅콩잼) 냄새를 특이적으로 맡지 못한다는 사실을 발견해 학술지 ‘신경과학저널’(Journal of Neuroscience)에 발표했다. 이후 ‘피넛버터 테스트’를 통해 냄새 감지 여부로 치매 의심환자를 선별하기도 한다. 이러한 일이 가능한 것은 알츠하이머성 치매가 발병되면 후각상피와 후각망울의 특정 부위부터 퇴행이 시작되기 때문이다. 이런 조직의 부위 특이적 신경퇴행 현상이 특정 냄새 감지를 담당하는 부위에 순차적 손상을 초래하는 것이다. 코로나19가 등장한 지도 2년이 훌쩍 넘었다. 백신을 만들면 코로나19와 동행이 가능할 것이라 생각했지만 코로나19는 변이를 거듭하며 생각보다 오랫동안 우리를 괴롭히고 있다. 처음 코로나19가 등장했을 때에 비하면 상황은 다소 나아졌다고는 하지만 감염 후 회복한 사람들은 코로나 후유증으로 여전히 고통받고 있다. 대표적 증상으로는 피로감, 가슴 통증, 탈모, 브레인 포그(Brain Fog), 그리고 후각과 미각의 변화를 들 수 있다. 그중에서도 가장 대표적 증상 중 하나는 후각 상실이다. 그런데 7월 미국 샌디에이고에서 개최된 알츠하이머협회 국제 콘퍼런스에서 코로나19 감염으로 후각을 상실한 환자의 3분의 2가 인지 저하를 보인다는 연구결과가 발표되었다. 그럼 코로나19 감염으로 인한 후각 상실이 코로나 후유증으로 인한 치매 발병 위험성을 보여주는 바이오마커가 될 수 있을까. 이에 대한 단서는 아래 연구에서 찾게 된다. 올해 옥스퍼드대학교의 그웨넬 두아드 교수 연구진은 영국 바이오뱅크 참가자들의 데이터를 이용하여 코로나19 감염 후 뇌의 변화를 연구하여 ‘네이처’에 발표하였다. 연구진은 참가자들 뇌영상을 두 번 촬영하였는데, 이를 통해 코로나19에 감염된 사람들과 감염이 되지 않은 사람들 간의 뇌의 변화를 비교하였다. 감염 후 평균 4.5개월이 지난 후, 감염자들의 뇌에서는 흥미로운 변화가 있었다. 분석 결과 코로나19 환자는 전체 뇌 크기의 감소와 더불어 뇌 여러 부위에서 크기가 감소하는 것으로 나타났다. 먼저 안와전두피질(orbitofrontal cortex)과 해마곁이랑(parahippocampal gyrus)에서 회백질 두께가 감소했다. 안와전두피질은 인지 정보와 감정 정보를 통합하는 역할을 하고, 해마곁이랑은 기억을 저장하고 장기기억 형성과 관련된 영역으로 알려져 있다. 또 코로나19 환자는 후각신경세포에서 나오는 신호를 받아들이는 후각 피질에서도 조직이 손상된 흔적이 나타났다. 즉 코로나19 감염은 우리에게 후각과 기억, 인지와 관련된 뇌 영역의 위축을 가져온다는 것이다. 어쩌면 이러한 뇌의 변화는 대표적인 코로나 후유증인 후각 상실과 머리에 안개가 낀 듯한 느낌이 들며 집중력이나 인지 저하가 일어나는 브레인 포그를 설명할 수도 있다. 혹은 장기적인 후각 상실이 뇌 속 후각신호 처리 영역을 위축시키고, 그로 인해 기억과 인지 관련 영역 역시 영향을 받은 것일 수도 있다. 이는 더 많은 연구를 통해 밝혀져야 할 것이다. 코로나19 감염으로 잠시 잃어버린 후각이라 생각했는데, 후각 상실의 후유증은 우리 뇌에 예상보다 깊은 상흔을 남기는 것 같다. 이에 새로운 감염병 대비를 위해서라도 코로나19가 종식되는 그날까지 코로나 후유증에 대한 체계적인 정보 축적과 면밀한 종단 분석 연구가 필요하다.

올여름에도 어김없이 전 세계 곳곳에서 이상 기상·기후 현상이 빈번하게 관측되고 있다. 7월 중순 그린란드에서 녹아내린 빙하 규모는 60억t으로 올림픽 수영경기장 720만개를 가득 채울 수 있는 양이라고 한다. 그린란드의 기온은 1980년대 이후 10년에 약 1.5도씩 상승하고 있다. 이는 전 세계 평균기온 상승세보다 4배나 빠른 속도이다. 그린란드뿐 아니라 북서 유럽 전체가 강력한 폭염의 영향을 받고 있다. 7월 하순까지 1500명 넘는 사망자가 나왔는데 포르투갈, 스페인, 독일에서는 최고기온이 45도를 넘었고 프랑스에서는 폭염 발생 후 연속적 가뭄에 기인한 산불로 여의도 면적의 약 37배에 해당하는 지역이 불타면서 1만명 이상의 이재민이 발생하였다. 관측 사상 처음으로 여름 기온이 40도가 넘은 영국에서는 철로가 휘고, 도로 포장이 녹아 도로가 위로 솟는 현상이 곳곳에서 목격됐다. 한편 7월 평균강우량이 8㎜에 불과한 미국 네바다주 사막 한가운데 있는 라스베이거스에서 하루 250㎜ 넘는 폭우가 쏟아졌다. 흥미로운 것은 1999년 7월에도 76㎜의 폭우가 라스베이거스에 내렸는데, 당시 이 지역에서 100년 만에 처음 관측된 값으로 보도된 적이 있다. 20여년 만에 기록이 경신된 것이다. 다양한 스포츠 분야에서 열리는 전 세계 선수권대회에서 매년 신기록이 쏟아지는 것처럼 이제 우리는 매년 여름 기상·기후 분야에서 신기록(?)이 관측되는 것을 지켜보고 있는 실정이다. 스포츠 분야의 신기록이 감동과 희망, 그리고 새로운 도전정신을 일으키는 것과 달리 기상·기후 분야의 신기록은 엄청난 고통과 희생이 따르고, 막대한 피해를 주고 있는 것이 크게 다른 점이다. 과연 우리는 언제까지 스포츠 경기장의 관중처럼 전 세계 곳곳에서 기상·기후값의 신기록이 관측되는 현상을 지켜만 보고 있어야 할 것인가? 2021년 영국 옥스퍼드 영어사전에 ‘지구 가열’(global heating)이란 용어가 새로 등재되었다. 전 지구 평균기온이 상승하는 현상을 설명하기 위해 ‘지구온난화’라는 용어가 흔히 쓰이지만, 심각성을 제대로 표현하지 못하기 때문이란다. 최근 ‘기후변화’보다 ‘기후위기’란 말을 더 많이 쓰는 이유와 비슷하다. ‘변화’가 단지 상황을 설명할 뿐, 그 정도나 심각성을 전달하지 못한다는 문제의식에서 ‘위기’라는 용어를 쓰는 것처럼 최근 유럽의 폭염을 보면 ‘지구온난화’보다 ‘지구 가열’이 더 적절한 단어일지도 모르겠다. 참고로 ‘기후위기’는 기후변화가 극단적 날씨뿐 아니라 물 부족, 식량 부족, 해양 산성화, 해수면 상승, 생태계 붕괴 등 인류 문명에 회복할 수 없는 위험을 초래하여 획기적인 온실가스 감축이 필요한 상태를 말한다. 최근 기후과학계의 중요한 화두 중 하나는 ‘기후 티핑포인트(tipping point)’에 관한 내용이다. 티핑포인트란 균형을 이루던 것이 깨지고 급속도로 특정 현상이 커져, 작은 변화로도 돌이킬 수 없는 피해를 줄 수 있는 상태다. 많은 기후과학자는 지구의 기후 시스템이 티핑포인트에 접근해 있다고 우려한다. 그들의 연구 결과에 의하면 지구 기후 시스템에 티핑포인트를 불러일으킬 수 있는 현상으로 대서양의 대규모 해양 순환의 변화, 서남극 빙하의 붕괴, 아마존 열대우림의 파괴, 서아프리카 몬순 강도 변화, 영구 동토층의 변화, 산호초 서식지 감소, 인도 몬순의 강도 변화, 전 세계적 해수면 변화, 그리고 북극 툰드라 남쪽에 위치한 아한대 숲의 파괴가 지목된다. 이러한 연구 결과들은 아직 가설에 불과하지만 불길하게도 현재 티핑포인트를 불러일으킬 수 있는 모든 요소에서 변화가 감지되고 있다. 99도인 물과 100도인 물은 상태가 완전히 다르다. 100도는 액체 상태의 물이 기체 상태로 변하며 공기 거품이 생기고 이 거품들이 위로 솟아오르며 물이 끓는 상태이다. 그러나 99도 물은 끓는 물이 아니다. 이미 우리 지구의 기후 시스템이 티핑포인트를 지나갔는지 현재 알 수 없다. 그러나 만약 그렇지 않다면 반드시 막아야 한다. 지구가 더 가열되어 기상·기후 분야의 신기록 관측값이 매년 경신되는 것을 막아야 하지 않겠는가?

아폴로 11호는 1969년 6월20일 지구를 출발한 지 3일 만에 달 궤도에 진입했다. 착륙을 시작하기 전 휴스턴의 우주본부에서는 우주인들에게 달과 토끼에 관한 이야기를 들려주었다. “오래된 중국 전설에 의하면 달에는 ‘창어’(嫦娥)라는 미녀가 4000년 동안 살고 있는데, 그녀는 남편에게서 영원히 죽지 않는 약을 훔친 죄로 달에 귀양을 갔으며, 친구인 커다란 토끼 한 마리는 항상 계수나무 아래에서 뒷발을 버티고 서 있다고 하니 달에 내리면 한 번 찾아보라.” 아폴로 11호의 세 우주인 중 달에 내리지 않고 사령선에 계속 남아 있을 콜린스가 “좋아요! 눈여겨 찾아보겠다!”고 대답했다. 미 항공우주국(나사)에서 창어라는 이름의 미녀가 달에 산다는 중국 설화를 어떻게 찾아냈는지는 알 수는 없다. 이때 중국은 아직 첫 위성도 발사하기 전이었다. 아폴로 11호의 달 탐사 후 1972년 러시아는 무인 달착륙선 루나 20호를 달에 착륙시킨 뒤 달의 토양을 채취하여 지구로 가져왔다. 그로부터 41년 만인 2013년 중국은 달에 무인 우주선 창어 3호를 착륙시켰고 작은 달 탐사 차량(위투·옥토끼)으로 달을 돌아다니며 탐사활동을 하였다. 그리고 2018년 창어 4호를 달 뒷면에 세계 최초로 착륙시켰으며, 2019년에는 무인 달착륙선 창어 5호를 달에 착륙시킨 후 달 흙을 채취하여 2020년 12월 지구로 가지고 오는 데 성공하여 세계를 깜짝 놀라게 했다. 미국이나 러시아보다 수십년 늦게 시작하였지만, 최근 달 탐사에서 세계 최고 기술력을 보여주고 있기 때문이다. 우리나라 국산 승용차의 개발 역사를 보면 1975년 12월 포니1 양산이 시작되었고 1982년 포니2가 나올 때까지 30만대를 생산하여 그중 일부는 해외에 수출도 하였다. 포니1은 일본 미쓰비시 1238cc 새턴 엔진과 4단 수동변속기를 사용하였으니 100% 국산도 아니었다. 그러나 후발주자로 시작한 자동차 산업이 지금은 한국을 먹여 살리는 중요한 기간산업으로 발전하였고, 전기자동차 분야에서는 세계 최고 기술력을 가진 나라가 되었다. 이처럼 외국보다 많이 뒤진 분야라고 도전조차 하지 않으면 그 분야의 발전은 시간이 지나도 기대할 수 없다. 항공우주 분야에 대한 도전이 바로 그렇다. 6월21일 우주발사체 누리호를 성공적으로 발사하였을 때 ‘선진국은 50∼60년 전에 개발한 우주발사체인데 지금 우리가 개발했다고 뭐 대단하냐’는 일부 여론도 있었다. 최근 우리나라는 초음속 전투기 KF-21 초도비행에 성공하였다. 누리호나 KF-21의 개발 모두 선진국보다 많이 늦었지만 항공우주 분야의 지속적 발전을 위해 국민의 많은 격려와 성원이 필요한 이유는, 이 분야는 국력 강화에 필수적이고 청소년들이 과학기술자에 대한 꿈을 갖게 하며 후손들이 미래에 일할 새로운 분야에 대한 준비이자 도전이기 때문이다. 오는 8월3일 많이 늦었지만, 우리나라도 달에 탐사선 다누리호(KPLO: Korea Pathfinder Lunar Orbiter)를 보낸다. 무게 678㎏의 다누리호 발사는 누리호를 이용하지 않고 미국 우주발사체 팰컨9을 이용한다. 누리호가 개발되었다고 달로 탐사선을 바로 보낼 수 있는 것은 아니다. 탐사선을 어떤 방법으로, 어떤 항로를 따라 달로 보내는지 배워야 한다. 다누리호가 성공적으로 발사되면 12월 말쯤 100㎞ 높이 달 궤도에 진입한 후 각종 임무를 수행하게 된다. 다누리호에는 해상도 2.5m의 고해상도 카메라(항우연)와 달의 티탐늄 분포 지도를 작성할 광시야편광 카메라(천문연), 달의 자기장을 측정할 자기장측정기(경희대), 달 표면의 자원 탐사를 위한 감마선분광기(지질자원연), 지구와 달 궤도선 간의 인터넷을 시험할 통신장비(전자통신연), 해상도 1.7m급 달의 영구음영 지역을 정밀 관측할 섀도캠(나사)의 장비를 이용해 1년간 달을 관측하고 통신을 시험한다. 이를 위해 여주에 직경 35m짜리 대형 심우주지상안테나도 건설하였다. 이는 우주선 본체 개발 기술과 항법 시스템을 검증하고 운영 기술을 배울 중요한 기회가 될 것이다. 성공적인 발사와 임무 수행을 기원한다.

코로나19가 완화되면서 2년간 멈추었던 국제학술대회도 기지개를 켜고 있다. 7월 이탈리아 소도시 트렌토에서 ‘사람과 지역을 위한 기술 혁신’이라는 주제로 열린 연구개발(R&D) 관리 콘퍼런스도 그중 하나다. 오랜만에 전 세계 학자들이 참석해 각 나라에서 추진되는 기술 혁신 프로젝트와 여러 지역의 재미있는 기술 혁신 사례를 소개하는 자리가 있었는데, 많은 학자들이 코로나19 같은 글로벌 위기가 기술 혁신 가속화를 촉진하는 방아쇠 역할을 했다는 데 의견을 같이했다. 기술 혁신의 본질은 기존 기술을 개선 또는 대체하거나 우리 사회에서 불편한 문제를 해결하는 데 있다. 즉, 기술 혁신은 기존 시스템을 비판하고 새롭게 개선된 대안을 제시하는 것이기 때문에 성공적인 기술 혁신은 얼마나 우리 사회가 이러한 변화를 잘 수용하느냐에 달려 있다. 이 같은 맥락에서 이번 코로나19 위기는 새로운 변화를 받아들이도록 하는 촉매 역할을 했다. 제약사들은 빠른 시간에 백신을 만들기 위해 mRNA(메신저리보핵산) 백신이라는 새로운 시도를 했으며, 지역 의사가 제안한 드라이브스루 검사 방식은 우리나라뿐 아니라 전 세계로 확산되어 K-방역의 대표 사례로 각인되었다. 또한, 기업과 학교, 관공서들은 물리적으로 모일 수 없는 상황을 극복하기 위해 온라인 화상회의를 적극 활용했다. ‘난세에 영웅이 난다’는 말처럼 코로나19 같은 위기상황이 닥쳤을 때 시스템이 유연해지고 새로운 해법을 더욱 적극적으로 찾게 되는 것이다. ‘한강의 기적’을 통해 압축성장을 한 우리는 체계화에 대한 로망을 가지고 있는지도 모른다. 일에 대한 정해진 매뉴얼과 절차를 통해 시스템을 갖추려고 다분히 노력하고 있으니 말이다. 물론 체계화가 많은 분야에서 필요하다는 데 동의하지만 적어도 R&D와 기술 혁신 영역에서는 체계화가 함정이 될 수도 있음을 알아야 한다. 앞서 살펴본 것처럼 코로나19 같은 위기 상황에서 체계적인 정공법보다는 변칙과 새로운 시도가 더 효과적일 수도 있다. 생존 경쟁을 통해 이를 잘 인지하고 있는 선도 기업들은 혁신을 추진할 때 체계화된 관리를 경계한다. 정부나 공공기관과 마찬가지로 기업도 규모가 커질수록 관료화한다. 때문에 3M이나 애플 같은 혁신 기업들은 관료화로 인한 경직화를 피하기 위해 기업 내에 별동대 같은 독립된 팀을 만들어 작은 기업 흉내를 낸다. 과거 스티브 잡스는 애플의 매킨토시팀 사무실 벽에 해적 깃발을 걸면서 “해군에 합류하는 것보다 해적이 되는 것이 더 재미있다”며 새로운 접근과 혁신적 아이디어를 주문했다. 매킨토시팀이 애플 내의 괴짜 스타트업 역할을 하면서 역동적 긴장감을 유지하도록 한 것이다. 이처럼 R&D와 혁신이 체계화를 경계하는 이유는 간단하다. 혁신에서는 투입이 많다고 산출이 많아지는 선형적인 관계가 성립하지 않을 수도 있기 때문이다. 때로는 영감이, 때로는 기분 좋은 우연이 중요한 변수로 작용하여 의외의 결과를 가져오는 것이 혁신이다. 벤젠 모양에 대해 연구하던 독일 화학자 케쿨레는 어느 겨울날 따듯한 벽난로 앞에서 졸다가 자신의 꼬리를 입으로 문 채로 동그랗게 몸을 말고 있는 뱀 꿈을 꾸게 된다. 여기서 영감을 얻은 것이 유명한 육각형 형태의 벤젠고리다. 많은 사람들의 목숨을 구한 항생제 페니실린은 기분 좋은 우연의 산물이다. 1928년 포도상구균 박테리아를 조사하던 플레밍은 실험실 창문을 열고 2주간 휴가를 떠났고 뚜껑을 덮지 않은 페트리접시에 곰팡이가 생겼다. 처음엔 실험을 망쳤다고 생각했으나 다시 자세히 보니 곰팡이 주변에서 박테리아가 사멸했다는 것을 발견하고 곰팡이의 주요 부분을 추출하여 페니실린을 얻을 수 있었다. 부존자원이 부족하고 교육열이 높은 우리나라는 혁신의 중요성을 일찍이 인지하고 R&D에 적극적으로 투자해왔다. 그러나 R&D는 유연성을 먹고 산다. 경제논리만을 앞세워 산출을 지나치게 강조하거나 체계화를 통해 R&D를 관리하고 통제하려는 접근은 바람직하지 않다. 유연한 접근을 통해 창의적인 시도가 자유롭게 이루어지도록 체계화의 함정을 피해야 한다.