소프트웨어가 소프트웨어를 만든다? 창조는 신의 영역이다. 이제 인공지능(AI) 기술이 신의 영역을 넘보려 한다. 아널드 슈워제네거 주연의 터미네이터가 등장한 지 벌써 30년이 훌쩍 넘었다. 지금 보아도 여전히 장면구성, 스토리, 연기 등 어느 면에서도 감탄을 금할 수 없는 명작이다. 자의식을 가진 AI 시스템 ‘스카이넷’이 지구상의 모든 컴퓨터 시스템을 완전히 장악한다. 로봇과 무기를 만든다. 현대 AI 기술이 궁극적으로 지향하는 바는 사고와 창조 능력을 겸비한 ‘스카이넷’과 궤를 같이한다.AI 기술은 세 가지 요소로 구성된다. ‘사람’, ‘데이터’, ‘기계’이다. 감정인식 프로그램을 예로 들자. 감정인식 프로그램은 사람의 표정을 보고 기쁨, 슬픔, 분노 등의 감정상태를 추측하는 프로그램이다. 사람의 역할은 AI 프로그램 개발이다. AI 전문가는 감정인식에 적합한 AI 학습기법을 설계한다. 원유집 한양대 교수·컴퓨터공학학습단계의 개수, 각 단계별 학습인자의 개수 등을 결정한다. 프로그램이 완성되면 데이터와 기계가 필요하다. 컴퓨터가 여기서의 기계에 해당한다. 컴퓨터에 표정과 감정 정보가 담긴 사진을 입력한다. AI 프로그램은 다양한 표정으로부터 각 감정상태의 공통점을 추출한다. ‘학습’까지 마치면 끝이다. 감정인식 프로그램을 이용하면 AI 비서가 주인의 기분에 맞춰 거실 조명의 조도를 조절하고, 서재의 하이파이 시스템에서 적절한 음악을 선곡해 플레이한다. 표정뿐만 아니라 음성으로부터 감정을 파악하는 프로그램도 개발이 가능하다. 애교만점, 눈치 삼단의 AI 아내, AI 비서가 나올 판이다.최근 구글, MIT 미디어랩, 미국 버클리대학, 캐나다의 몬트리올대학 등 AI 연구의 선두 그룹은 놀라운 화두로 새해를 열고 있다. AI 엔진을 만들 수 있는 슈퍼 AI 프로그램의 개발에 성공했다는 소식이다. 영화 터미네이터의 선입견이 있어서인지 소식이 왠지 반갑지만은 않다. 슈퍼 AI, 소프트웨어를 만들어내는 소프트웨어이다. AI는 ‘학습’능력이 있다. 이제까지 AI에서, 공부하는 법은 여전히 사람이 알려줘 왔다. 수학, 물리, 국사 등 과목에 적합한 공부법을 사람이 알려주었다. 슈퍼 AI는 공부하는 법을 스스로 터득한다. 유태인 경전 탈무드는 “자식에게 물고기를 주지 말고 물고기 잡는 법을 가르쳐라”라고 말하고 있다. 물고기 잡는 법을 스스로 깨치는 ‘슈퍼 AI’시대의 서막 소식이 날아들고 있다.MIT 미디어랩의 굽타 박사팀의 슈퍼 AI 소프트웨어는 물체인식 전문가가 개발한 소프트웨어와 동일한 수준의 소프트웨어를 자동으로 생성한다. 구글의 AI팀이 개발한 슈퍼 AI 시스템은 전문가가 개발한 음성인식 프로그램보다 더 높은 인식률을 가진 음성인식 소프트웨어를 자동으로 만들어낸다. 지난주 캘리포니아주의 샌타클래라에서 ‘AI 학회’가 개최됐다. 구글의 AI 연구를 이끌고 있는 제프딘 선임연구원은 이 행사에서 슈퍼 AI 프로그램이 AI 연구자들을 대체할지도 모른다는 의미심장한 메시지를 던졌다. AI 기술이 AI 전문가의 일자리마저 위협하는 웃지 못할 상황이 벌어지는 것이다.소프트웨어를 자동으로 만드는 소프트웨어 기술은 학계의 오랜 염원이었다. 어느 만우절 날, “AI 프로그램이 이메일을 썼다”라는 가짜 기사를 읽은 적이 있다. 2009년으로 기억한다. 현재 구글의 ‘인박스’(inbox)라는 메일 프로그램은 전체 답장 중 약 10%는 AI 엔진이 작성한다. 머지않은 미래에 소프트웨어를 생성하는 소프트웨어 기술이 완벽히 실현될 것이다. 끝없는 기술의 혁신에 경외감이 든다. 하지만 지치지 않는 기술개발에의 열정이 혹시나 또 하나의 바벨탑을 쌓게 되지 않을까 조심스럽다. 인간의 냉철한 이성과 따뜻한 감성이 기술발전을 현명하게 인도할 것으로 믿는다.원유집 한양대 교수·컴퓨터공학

북한은 2017년 신년사에서 대륙간탄도미사일(ICBM) 시험발사 준비가 마감단계에 이르렀다고 주장했다. 또한 최고 수뇌부가 결심하는 임의의 시각과 장소에서 발사될 것이라고 위협했다.북한이 발사 준비가 마감 단계라고 주장하는 ICBM은 어떤 것일까. 북한이 준비하는 고정식 ICBM은 대포동 2호, 이동식 ICBM으로는 KN-08과 KN-14가 있다. 3단으로 구성된 대포동 2호 ICBM 개발은 1990년대 중반에 시작됐다. 2006년 7월 대포동 2호 미사일은 시험비행에서 40여초 만에 폭발했다. 2009년 4월에는 대포동 2호 미사일을 위성발사체로 전환한 은하 2호 로켓을 발사했지만 역시 실패했다. 2012년 4월 북한은 은하 2호를 업그레이드한 은하 3호 로켓을 이용해 위성발사를 시도했다. 발사는 1단 엔진의 연소 종료시점에서 폭발하며 로켓 추진체는 서해 앞바다로 추락했다. 그해 12월 은하 3호 로켓을 재발사해 소형위성을 궤도에 올려놓았다. 북한은 2016년 2월에도 광명성호라 명칭을 바꾼 동일한 성능의 은하 3호 로켓을 성공적으로 발사했다.장영근 한국항공대 교수·항공우주기계공학북한은 지리적 제한 때문에 ICBM 시험발사 대신 위성발사체로 전환된 은하 3호 발사를 통해 다양한 ICBM 기술을 검증했다. 필자는 대포동 2호 ICBM에 대해 북한이 보유한 스커드 계열의 엔진조합을 기준으로 시뮬레이션을 통해 사거리를 추정했다. 성능이 낮고 구조 무게가 상대적으로 무거운 이 엔진조합으로는 사거리 7000㎞를 도달하기도 어려웠다. 대포동 2호 미사일은 군사적 용도로 최적화돼 있지 않아 크기가 너무 크다. 게다가 고정식발사대에서 발사되기 때문에 손쉽게 노출돼 무기체계로서의 효용성도 떨어진다. 북한은 2012년 4월 군사 퍼레이드에서 은밀성과 신속성을 자랑하는 이동식 ICBM인 소형 경량의 KN-08을 선보였다. 2015년 10월에는 KN-08을 업그레이드한 KN-14도 보여줬다. KN-14는 KN-08에 비해 전장이 짧고 3단이 아닌 2단 로켓으로 구성된 엔진을 장착한 것으로 추정된다. 또한 페어링을 뭉뚝한 형상으로 바꿔 핵탄두의 형상 변경을 예고했다.필자는 KN-08, KN-14의 외부 제원을 기준으로 북한이 보유하고 있는 다양한 미사일 엔진조합을 구성해 사거리 분석을 수행했다. 스커드 계열의 엔진을 탑재하는 경우에 어떠한 엔진조합에서도 미국 본토를 타격할 수 있는 수준의 사거리는 얻을 수 없었다. 북한은 2016년 4월 새로운 타입의 ICBM용 엔진 지상연소 시험을 수행했다. 엔진은 소련의 잠수함발사탄도미사일(SLBM)인 R-27의 4D10 엔진과 유사한 것으로 보였다. 이 엔진은 작년에 무려 8차례나 발사를 시도한 무수단미사일의 엔진으로 추정되고 있다. 무수단 엔진은 고에너지 추진제를 사용하고 고도의 엔진 성능을 제공한다. 하지만 무수단 엔진 탑재 시뮬레이션 결과 250㎏의 소형 경량 탄두를 장착해도 최대사거리는 9000㎞ 이하였다. 작년 9월에 북한은 80톤급의 고추력 대형 액체로켓엔진을 개발해 지상시험을 수행했다. 1기의 80톤 엔진 및 무수단엔진 탑재 시의 시뮬레이션 결과 1만2000㎞ 이상의 사거리를 얻을 수 있었다.북한은 그동안 신속성과 은밀성이 보장되는 소형 경량의 이동식 ICBM인 KN-08과 KN-14 개발에 총력을 기울여왔다. 하지만 스커드 계열의 재래식 엔진조합으로는 목표 사거리 획득이 불가능하다는 결론을 얻었을 것이다. 현재는 무수단 엔진 또는 80t급 엔진을 탑재하는 KN-08과 KN-14를 고려하고 있을 것이다. 북한의 이동식 ICBM은 아직 개발 단계에 있는 것으로 추정된다. 설사 이들 새로운 엔진을 탑재해 시험발사를 한다고 해도 신뢰성을 검증하기까지는 상당한 기간이 소요될 것이다. 물론 정상 궤적으로 발사할 수 없는 북한의 상황에서 핵미사일 위협을 보여줄 목적으로 재래식 엔진을 탑재한 ICBM을 시험발사할 개연성도 있다.장영근 한국항공대 교수·항공우주기계공학

설날이나 추석이면 차례에 쓸 놋그릇을 반짝거리게 닦느라 고생이 이만저만이 아니었다. 실수로 옹기나 유리그릇을 떨어뜨려 박살내는 일도 흔했다. 먼 과거 일이 아니다. 지금은 광 낼 필요도, 깨뜨릴 걱정도 없고, 더군다나 무겁지도 않은 플라스틱 그릇이 우리 식탁을 점령했다. 내구성이 강해 한번 쓰기 시작하면 싫증이 나서 버리면 버렸지, 못쓰게 돼 버리지는 않는다. 그릇뿐만이 아니다. 우리 주변을 둘러보면 플라스틱이 없는 곳이 없다.플라스틱은 우리 생활을 편하게 해주었다. 그러나 편리함을 담보로 심각한 환경문제가 생겨났다. 플라스틱은 인공적으로 만든 것이라, 미생물에 의해 자연 분해가 안 된다. 썩지 않고 그대로 남아있다 보니, 환경오염 문제가 생긴다. 무심코 버린 플라스틱 낚싯줄은 600년이나 간다고 한다. 만약 고려시대에 플라스틱이 있었다면 그때 버린 쓰레기가 아직도 남아있는 셈이다. 미래를 보자. 우리가 버린 낚싯줄은 서기 2600년이 지나도 남아있다. 600년 뒤에도 해양생물이 지금 버려진 낚싯줄에 목숨을 잃을 수 있다.김웅서 한국해양과학기술원 책임연구원·한국해양학회장이런 문제점을 해결하기 위해 그동안 많은 연구가 있었다. 미생물에 의해 분해되는 생분해성 플라스틱이 개발되기도 했다. 녹말처럼 분해가 가능한 물질을 섞어 시간이 흐르면 잘게 부서지도록 만든 플라스틱 봉지가 그 예다. 분해되는 것처럼 보여도 플라스틱이 없어지는 것은 아니다. 작아져 눈에 잘 띄지 않을 뿐이다. 크기가 아주 작은 미세플라스틱은 오히려 더욱 심각한 환경 문제를 일으킨다. 요즘 치약이나 각질제거제 등에 들어있는 미세플라스틱 알갱이가 일으키는 오염에 사회적인 관심이 부쩍 높아졌다.얼마 전 우리나라 연구팀이 해조류에서 환경 친화적인 바이오플라스틱을 만드는 기술을 개발했다는 뉴스가 있었다. 녹조류나 미세조류에서 얻는 지방과 지방산을 원료로 플라스틱 제조에 사용되는 증쇄 카복실산을 만든 것이다. 이 물질은 자연에 없는 물질로 섭씨 200~300도 고온에서 독성물질을 이용해 만들기 때문에 제조 과정이 위험하고, 환경에도 악영향을 미친다는 단점이 있었다. 기술은 개발됐지만 실용화하려면 생산 단가를 낮춰야 하는 문제가 남는다. 우리가 사용하는 플라스틱은 석유와 같은 화석연료를 기반으로 만들어진다. 그러나 바이오플라스틱은 재생 가능한 생물 소재로 만들어진다. 생물이 가지고 있는 물질로 만들기에 플라스틱이라도 세균에 의해 분해돼 친환경적이다.우리는 예로부터 바닷말(해조류)을 식용으로 해왔다. 해조(海藻)라 하면 바닷새 해조(海鳥)와 바닷물의 흐름 해조(海潮)와 헷갈리기 쉽다. 해조류를 우리말인 바닷말로 사용하는 것이 좋겠다. 산모는 아기를 낳고 미역국부터 먹는다. 참기름 바르고 소금 뿌려 구운 김은 맛이 최고다. 김을 보고 ‘검은 종이’라고 하던 서양 사람들도 좋아하게 됐다. 다시마튀각, 파래무침, 매생이국도 낯설지 않다. 뿐만 아니다. 바닷말에서 추출한 알긴산, 카라지난, 한천 등은 산업적으로 다양하게 활용된다. 우리가 모르고 사용해서 그렇지 식품, 의약품, 화장품, 치약 등에 바닷말이 들어있다. 우리는 알게 모르게 매일 바닷말을 만나고 있다.우리 조상은 바닷말을 이처럼 지혜롭게 이용할 줄 알았다. 서양에서는 바닷말을 바다의 잡초란 뜻으로 ‘시위드’(seaweed)라 한다. 이름에서 바닷말을 보는 서양인들의 시선을 알 수 있다. 바닷말을 바다에서 나는 쓸모없는 잡초로 여겨왔다. 지금은 바닷말을 더 다양하게 활용한다. 미세조류로부터 바이오디젤이나 바이오에탄올을 만들어 연료로 사용한다. 하찮게 보이는 바닷말이 자동차를 움직인다. 그뿐인가. 바닷말은 종이로도 다시 태어난다. 이렇게 효용가치가 높은 바닷말은 더 이상 바다의 잡초가 아니다. 서양에서도 이제는 바다의 채소라고 부른다. 바닷말이 친환경 플라스틱의 원료로 사용되면 더욱 귀한 대접을 받을 것이다.김웅서 한국해양과학기술원 책임연구원·한국해양학회장

혼돈(chaos)의 상황을 극복하는 지혜로운 방법은 본질의 원리를 파악하고 이를 제어함으로써 질서를 회복하는 것이다. 생명은 언제나 질서를 추구하며 진화를 거듭했지만 우리가 관측하는 생명현상은 종종 혼돈의 모습을 보일 뿐 그 내재된 질서는 실체를 잘 드러내지 않는다. 그런데 이러한 혼돈의 생명현상이 야기하는 불확실성과 복잡성이 바이오산업에 미치는 영향은 때론 매우 심각하다. 기대를 모았던 국내 한 제약회사의 연이은 해외 기술수출 계약해지는 이러한 생명현상의 복잡성에 따른 산업화의 어려움을 바로 보여주는 예이다.생물학은 전통적으로 채집과 기술(description), 분류의 학문이었으나 분자수준의 측정을 통해 현상의 기원을 추구하는 현대의 생명과학은 점차 내재된 질서를 파악하는 데 접근해가고 있다. 그러나 다른 물리적 현상과 달리 여러 구성요소들의 상호작용에 의해 비로소 발현되는 특징을 지닌 생명현상은 이렇듯 단일 인자를 규명하는 환원주의적 접근으로는 숨겨진 질서를 파악해낼 수 없는 근본적인 한계를 지니고 있다. 이를 극복하기 위해 도입된 복잡계 과학에서는 생명이 혼돈의 가장자리에서 새로운 질서를 추구하는 진화적 특성을 가진 것임을 점차 밝혀내고 있다.조광현 KAIST 교수·바이오및뇌공학기초과학은 아니지만 미지의 시스템에 내재된 질서를 찾아내고 이를 조절해 원하는 대로 시스템이 동작되도록 입력신호를 설계하는 공학분야가 있는데 이를 제어공학(control engineering)이라고 한다. 제어공학은 산업혁명 시대의 증기기관 속도제어로부터 세계대전과 냉전시대의 각종 무기제어, 현대의 로봇제어, 항공우주시스템제어, 생산공정제어, 이동통신망의 트래픽제어, 마이크로시스템의 동작제어 등 다양한 산업분야에 지대한 영향을 미치며 발전했으나 특성상 여러 응용분야에 결합돼 숨겨져 있어서 겉으로 잘 드러나지 않는 궁극의 공학이다.다양한 산업분야에서 확립된 성과를 거둔 제어공학은 새로운 진화를 시작하고 있다. 미지의 영역으로 남아 있는 생명현상의 제어에 도전장을 낸 것이다. 사실 역사적으로 거슬러 올라가면 이러한 시도가 전혀 새로운 것은 아니다. 동적 계획법을 고안해 최적 제어기술을 개발하고 현대 제어공학에 수많은 업적을 남긴 리처드 벨만은 생애 마지막에 생물학이야말로 궁극의 과학이라 생각하고 제어공학을 생물학 연구에 응용하는 시도를 했으나 당시로선 이러한 시도를 추구하기엔 정량적 실험이 제한적이어서 이론연구에 그치고 말았다. 보다 최근에는 현대 제어이론의 대가인 존 도일, 히데노리 기무라, 리처드 머레이 등이 관련된 시도를 다시 이어가고 있다.이러한 가운데 2011년 네이처에 발표된 논문 한 편은 이와 같은 시도를 본격화하는 기폭제가 됐다. 이 논문은 통계역학의 대가인 앨버트 바라바시와 비선형 제어공학의 대가인 자쿠스 슬로틴이 생명체의 분자네트워크를 포함한 일반적인 복잡계 네트워크의 구조적 특징으로부터 네트워크의 상태를 원하는 방향으로 변화시킬 수 있는 제어타깃을 간단한 수학적 알고리즘을 통해 찾아낼 수 있음을 보인 연구인데, 발표 이후 매년 100회 이상의 인용을 거듭하며 제어공학 분야에 복잡한 생체 분자네트워크의 제어라는 새로운 도전을 부추기고 있다. 이는 생명과학이 추구하는 바가 원리의 이해를 뛰어넘어 결국 생명현상을 제어하는 것임을 간파한 결과이다.궁극의 과학인 생명과학과 궁극의 공학인 제어공학의 만남은 어쩌면 예견된 것인지 모른다. 혼돈의 모습으로 비치는 복잡한 생명현상을 지배하는 내재된 질서를 찾아내고 이를 제어해 원하는 방향의 생명현상을 유도하는 이 만남은 신약개발과 환자맞춤형 치료, 항노화 물질 발굴 등 여러 방면에서 현재의 어려움을 극복하고 바이오산업의 패러다임을 새롭게 재편할 지각변동을 예고하고 있다.조광현 KAIST 교수·바이오및뇌공학

미국 대선에서 공화당의 도널드 트럼프 후보가 당선되고 두 달 가까이 된 지금, 트럼프의 새정부가 실시하게 될 정책에 대해 많은 관심이 쏠리고 있다. 특히 에너지와 첨단기술산업 관련 정책 부문에서 오바마정부와는 다른 노선을 취할 것으로 예상된다.그동안 트럼프는 환경문제를 경시하는 태도를 보이며 친환경에너지에 대해 부정적인 입장을 보여 왔다. 그는 직접적으로 “‘지구온난화는 거짓말’이며 기존의 화석에너지를 더욱더 개발해야 한다”는 주장을 펴왔다. 더불어 실리콘밸리의 정보기술(IT) 업계에 대해서도 오바마 대통령보다 훨씬 덜 우호적인 모습을 보여 왔으며, 현재 웨스트 코스트(West-Coast) 지역에 집중돼 있는 부를 중부의 쇠퇴한 공업단지인 러스트 벨트(Rust Belt)로 재분배하겠다는 입장을 보이기도 했다. 또한 4차 산업혁명을 이끌 핵심기술로 여겨지는 인공지능(AI)에 대해서도 부정적인 입장을 가지고 있는 것으로 전해진다. 특히 그는 “AI로 움직이는 자율주행차 등의 신기술이 운전기사와 같은 수많은 일자리를 없앨 것”이라고 주장하고 있다.강진아 서울대 교수·기술경영학트럼프의 이러한 정책적 성향으로 인해 가장 큰 영향을 받을 것으로 여겨지는 분야가 바로 자동차산업이다. 최근의 저탄소 환경보호 기조하에 전기차 개발에 박차를 가하던 자동차업계는 앞으로 닥쳐올 산업환경의 변화에 촉각을 곤두세우고 있다. 실제로 미국 자동차제조협회는 트럼프의 당선이 에너지 연료 관련 정책에만 영향을 미치는 것이 아니라 오바마정부가 주도해 왔던 친환경차 정책의 중단으로 이어질 가능성이 있다며 우려를 표하기도 했다.현 오바마 대통령은 2025년까지 자동차 평균 연비 기준을 지금의 2배 수준인 갤런당 54.5마일(약 리터당 23.4㎞)까지 높이겠다는 계획을 발표한 바 있는데, 트럼프는 이러한 기준이 너무 과도하며 이로 인해 기존의 자동차산업이 큰 타격을 받게 돼 수많은 실직자들을 낳게 될 것이라고 주장해 왔다. 전기차를 구입하는 고객에게 7500달러를 보조금으로 지급하는 현 연방정부의 지원책을 국고 부족 등의 이유로 없앤다면 전기차를 구매하고자 했던 소비자들에게 매우 큰 타격이 될 수 있다. 하지만 미국 참여과학자모임 친환경자동차 프로그램 부서의 수석연구원인 데이브 리치머스는 “장기적으로 보았을 때 어떤 일이 일어날지 그 누구도 장담할 수 없다”고 말한다. 트럼프정부로 인해 정책적인 면에서는 부정적인 영향을 받을 가능성이 분명히 있지만 글로벌시장에서의 전기차의 성장과 친환경기술 개발의 흐름을 역행할 수는 없을 것이라는 전망이다.현재 미국 내 전기차 점유율은 3% 이내이며, 테슬라와 같은 배터리 충전식 전기차의 점유율은 0.4% 수준으로 미미하다. 하지만 유럽과 아시아 주요국의 전기차 시장 육성에 대한 의지가 매우 확고해 세계시장의 요구를 무시할 수는 없다는 것이다. 일본, 영국, 프랑스, 스웨덴, 노르웨이, 캐나다 등이 이미 관용차에 전기차 비율을 확대하는 구체적인 계획을 세우고 있고, 세계 최대 시장인 중국 역시 급격한 대기오염을 방지하기 위한 방안으로 전기차를 꼽고 있기 때문이다. 테슬라뿐만 아니라 GM과 같은 전통적인 자동차 제조업체도 이미 전기차 개발에 상당히 많은 투자를 해왔으며, 그에 따른 기술 성능 향상도 상당부분 이뤄낸 상황이다.이로 미루어 볼 때 비록 트럼프가 친환경에너지에 대해 부정적인 견해를 가지고 있고, 휘발유와 같은 화석에너지 산업에 대한 선호도가 높다 할지라도 현재 글로벌산업의 흐름을 바꾸기는 어려울 것으로 전망된다. 대규모 충전 인프라의 구축이 필수적인 전기차산업이 다른 의미로는 사회간접자본 투자를 통해 새로운 일자리를 창출해 경제를 활성화시키겠다는 트럼프의 기본적인 정책기조와도 부합되는 면이 있기에 오히려 긍정적인 방향으로 입장을 선회할 가능성도 있어 보인다.강진아 서울대 교수·기술경영학

미국의 인터넷 쇼핑몰 업체 아마존은 최근 계산대와 계산원이 없는 신개념 마트를 발표했다. 본격적인 영업은 2017년 초에 시작할 것이란다. 이름하여 아마존 고(Amazon Go)이다. 아마존 고는 장보기 패러다임을 근본적으로 변혁시키는 무인 마트다. 여기에는 두 가지가 없다. 대기 줄이 없고, 계산대가 없다. 마트에 들어가는 순간 자동으로 스마트폰 앱이 켜진다. 진열대에 다니면서 내가 원하는 물건을 카트에 담는다. 콩나물 한 봉지, 등심 500그램, 두루마리 휴지 한 상자, 라면 6개짜리 한 봉지까지. 마트에서 판매되는 모든 제품은 오이, 수박에서 삼겹살에 이르기까지 모두 전자태그가 부착돼 있다. 콩나물 한 봉지를 카트에 싣는 순간, 스마트폰 앱이 거리 인식 센서를 통해 콩나물 한 봉지가 카트에 실렸다는 것을 인식한다. 카트를 밀고 마트 밖으로 나오면 출구에 장착된 센서가 내가 담은 물건의 금액을 계산해 자동으로 결제한다. 들어가서 장보고 나오면 된다. 모든 게 자동이다. “봉투 필요하세요”를 묻는 계산원의 멘트는 곧 역사책의 한 줄로 남게 될 것이다.아마존 고는 정보기술(IT)의 총아다. 소비자가 카트에 어떤 물품을 넣었는지를 오류 없이 정확히 파악해야 한다. 지극히 당연한 요구사항이지만 여기에 엄청난 기술장벽이 존재한다. 모든 상품에 전자태그가 부착돼 있다. 해당 상품을 카트에 싣는 순간 전자태그의 신호를 감지해 소비자가 실은 상품을 파악한다. 항상 그렇듯 사소한 오차가 전체 문제를 어렵게 만든다. 신호가 약해 소비자가 어떤 상품을 카트에 담았는지 정확한 파악이 불가능한 상태가 발생한다. 이의 해결을 위해 아마존은 무인 마트에 인공지능(AI), 빅데이터, 컴퓨터 비전, 센서 융합 등의 온갖 첨단 기술을 총동원했다. 전자태그를 이용한 상품 파악에 실패하면, 매장 내 소비자 위치와 해당 위치 주변에 진열돼 있는 상품목록을 컴퓨터가 추출한다.원유집 한양대 교수·컴퓨터공학해당 위치에 10여종의 소시지, 베이컨, 치즈가 진열돼 있었다 가정하자. 그다음 해당 소비자의 과거 구매내용을 추출한다. 마트 데이터베이스(DB)에 해당 소비자의 구매내용 5년치가 저장돼 있다. 이를 기반으로 현재 위치에 진열된 물품 중에서 해당 소비자가 과거에 구매한 이력이 있는지를 검색한다. 해당 소비자가 특정 상표의 치즈를 여러 번 구매했다는 기록을 발견한다. 불과 1초 이내에 소비자가 카트에 넣은 상품이 치즈라는 것을 파악한다. 정확도를 더욱 개선하기 위해 각종 센서를 사용하기도 한다. 아마존은 AI 기술과 빅데이터 기술 등 현재 자율주행 자동차에서 사용되는 첨단 기술을 그대로 마트 자동화에 적용했다. 소비자는 더 이상 계산대 앞에서 기다릴 필요가 없고, 마트는 더는 계산원을 고용할 필요가 없다. 소비자는 시간이 단축되고, 마트는 인건비를 절약해 물건값을 낮출 수 있다.20여년 전 IT를 이용해 온라인 매장이라는 유통혁명을 불러일으킨 장본인이 아마존이다. 아마존이 이제는 IT를 이용해 오프라인 매장의 개념을 뒤엎는다. 이른바 유통혁명 시즌2인 셈이다. 어렵고 복잡하게만 느껴졌던 IT가 순식간에 우리 눈앞에 다가서더니 이제는 흔적없이 우리네 일상에 스며들고 있다. 마트에, 장바구니에, 자동차에 용해돼 삶의 형태를 광속으로 변혁시키고 있다. 실리콘 밸리에서 하루가 멀다 하고 신기술이 쏟아져 나온다. 이제는 베이징과 상하이에서도 대박을 꿈꾸며 기술과 패기, 그리고 대륙의 자본으로 무장한 신예 기술인들이 출사표를 던지고 있다. 내수시장이 없다시피 한 낀 나라 대한민국에 선도기술 확보는 선택 아닌 필수다. 불행히도 작금의 여러 가지 사회 문제로 우리네 IT생태계는 사실상 동작 그만 상태다. 파편화된 사회의 상처가 깊고 크지만 속히 떨치고 일어나는 시간이 오기를 바란다. 이번에도 우리네의 저력을 보여줄 시기가 왔다. 지난 수세기 동안 그래왔듯이 말이다.원유집 한양대 교수·컴퓨터공학

얼마 전 일본의 미쓰비시사는 장거리 무선전력송신실험을 성공적으로 수행했다. 55m 떨어진 수신안테나에서 1.8㎾의 전력을 성공적으로 수신한 것이다. 이는 우주에서 태양광 발전을 통해 얻은 전력을 지상으로 무선 송수신하는 기반실험이다. 중국도 최근 우주태양광 발전소 건설계획을 세웠다.2011년 대지진과 해일로 발생한 일본 후쿠시마 원자력발전소의 방사능 유출사고는 충격적이었다. 그동안 청정에너지를 싸게 공급했던 원전에 대한 국민의 의식은 공포감으로 바뀌었다. 중국의 베이징과 같은 주요 도시들은 화석연료에 의한 오염문제로 골머리를 앓고 있다. 중국 정부는 에너지 문제를 해결하는 대안으로 우주로 눈을 돌리고 있다.장영근 한국항공대 교수·항공우주기계공학지구온난화의 심화와 화석연료의 고갈 등으로 재생에너지의 중요성과 비중은 점차 증가하고 있다. 재생에너지에는 태양력, 수력, 풍력, 조력, 지열, 바이오연료 등이 있다. 하지만 지구상에 존재하는 재생에너지의 대부분은 태양에너지의 변형이기 때문에 양이 한정돼 있다. 태양에너지는 지구상 에너지의 근원이 되는 무궁무진한 에너지이다. 인류는 태양이 내뿜는 에너지의 1%도 제대로 활용하지 못하고 있다. 지표면에서 태양전지셀을 이용해 태양빛을 전기로 바꾸어 에너지를 얻고 있다. 하지만 밤에는 태양이 없고 기상이 나쁘면 햇빛이 지표면에 도달하지 못한다. 우주에서 태양광 발전을 하면 높은 에너지 수집효율과 장시간의 에너지 수집이 가능하다. 공기가 희박한 우주에서는 대기 효과, 구름 등에 의한 방해가 없고 밤이 없어 지속적으로 태양빛을 획득할 수 있다. 지표면에서는 하루 중 약 29%의 시간 동안 태양빛을 수집할 수 있다. 우주에서는 99%의 시간 동안 가능하다.우주태양광 발전이 수많은 장점을 가지고 있지만 아직 극복하기 어려운 몇몇의 문제에 직면해 있다. 대표적으로 위성 및 태양광을 수집하는 수만 t의 무게에 달하는 초대형의 집적패널 및 안테나를 우주에 배치해야 한다. 이를 위해서는 100회 이상에 걸친 로켓발사를 해야 한다. 현재 발사비용은 ㎏당 4만5000달러 수준이나 비용 측면에서 효용성을 가지기 위해서는 10분의 1 수준으로 낮추어야 한다. 우주태양광 발전을 통해 수집된 전기를 지구로 전송해야 하는데 크게 두 가지 방법이 있다. 하나는 마이크로파 전송이고, 다른 하나는 레이저 빔 전송이다. 레이저 빔의 경우 상대적으로 소형 및 저비용의 레이저 전송 위성을 우주에 배치해야 한다. 하지만 위성 1기당 수 메가와트(㎿) 정도의 전력을 전송할 수 있기 때문에 충분한 전력을 공급하기 위해서는 많은 수의 위성이 필요하다. 레이저 전송의 경우 구름과 악천후에서 빔 전력전송이 어렵다는 것도 문제다. 마이크로파 전송의 경우 대기상태에 따른 영향 없이 전송이 가능하고 기가와트(GW)급의 전력을 제공할 수 있다. 현재 우주태양광 발전과 관련한 기술은 대부분 가용하다. 하지만 이들 제한사항을 모두 고려하면 실제 활용까지는 수 세기가 걸릴 수도 있다. 일본은 2040년대에 원자력을 완전 폐기하고 우주태양광 발전을 통해 에너지를 공급하겠다고 발표했다. 중국도 2040년쯤에는 우주태양광 발전기술 개발을 통해 에너지 공급을 하겠다는 계획이다. 독일도 일본의 후쿠시마 사고 발생 후 자국 내 원전 탈피 정책을 쓰고 있다.우리나라의 경우 원자력 발전량은 국내 총발전량 중에서 약 27%를 차지하고 있다. 만일 모든 원전 가동이 중단된다면 국내 총발전량의 1.65%를 점유하고 있는 수력발전소가 17배 이상 가동돼야 한다. 우리나라는 지형적인 한계로 수력발전을 포함한 재생에너지원이 대체에너지가 되기 어렵다. 결국 화석연료를 포함한 자연자원이 부족한 우리나라 입장에서도 우주태양광 발전에 의한 에너지 공급은 매우 중요해 기초연구라도 빨리 시작해야 한다.장영근 한국항공대 교수·항공우주기계공학

가을 단풍이 들 무렵이면 바다에 살던 연어가 동해안 하천으로 몰려든다. 산은 단풍으로 울긋불긋 물들고, 하천은 연어로 붉게 물든다. 연어가 알을 낳으러 강으로 오면 몸 색깔이 붉은 혼인색으로 바뀐다. 성스러운 번식을 위해 예복을 갖추려는 듯.우리나라 사람이 가장 좋아하는 생선은 광어(넙치)나 우럭(조피볼락)이겠지 하는 생각과 달리 최근 한 조사에서 고등어와 연어가 선정됐다. 연어는 세계적으로 가장 많이 소비되는 물고기다. 우리나라에서는 그다지 주목받지 못했지만 10여 년 전 노르웨이와 칠레에서 대량 수입되면서 우리 입맛이 길들여지기 시작했다. 빛깔부터 남다른 주홍색 연어 살은 보는 것만으로도 식욕이 돋는다. 비행기를 타고 날아온 탓에 비싸서 귀한 대접을 받았다. 연어 스테이크나 회는 유명 호텔 식당에서나 맛볼 수 있었지만 지금은 웬만한 뷔페 식당에도 다 있는 약방의 감초가 됐다.김웅서 한국해양과학기술원 책임연구원·한국해양학회장연어 소비량이 빠르게 늘자, 공급이 달렸다. 대안은 광어나 우럭처럼 양식으로 수요를 맞추는 것이다. 얼마 전 강원도 고성군 앞바다 가두리 양식장에서 기른 연어 500t이 출하됐다. 연어를 기르려면 수온이 낮아야 하는데 우리나라 주변 바다는 수온이 높아 그동안 양식이 어려웠다. 그러나 수심 25m까지 내려 수중에서도 양식할 수 있는 가두리를 개발해 적정 수온인 15~18도를 맞출 수 있었다. 바다 수온은 수심이 깊어지면서 낮아지기 때문에 표면보다는 깊은 곳이 차다. 양식에 성공한 연어는 노르웨이에서 생산하는 대서양연어가 아니고 은연어 같은 태평양연어 종류다. 은연어는 최대 길이가 1m가 넘고 무게는 15㎏까지 나가며 수명은 최장 5년이다. 대서양연어에 비하면 크기가 작고 수명도 절반정도밖에는 안 된다. 그러나 대서양연어보다 지방이 적어 담백해 우리 입맛에는 더 잘 맞는다. 연어는 대부분 수입에 의존하고 있는데, 이번 국내 양식 성공으로 향후 수입대체 효과가 클 것으로 기대된다.연어는 참으로 신비한 물고기다. 모천회귀, 즉 자기가 태어난 하천으로 돌아오는 습성이 있다. 연어의 이런 습성을 이용해 우리나라에서는 자원관리 차원에서 1967년부터 동해안 하천을 찾는 연어를 포획한 뒤 인공수정해 부화한 치어를 방류해왔다. 우리나라에 사는 연어의 한살이를 살펴보자. 가을에 하천으로 올라온 암컷 연어는 알을 낳고 수컷은 알에 생명을 불어넣는다. 부화한 새끼 연어는 겨울을 나며 몸길이 5㎝ 정도까지 자란다. 이듬 해 봄에 더 넓은 세상을 찾아 바다로 나간다. 동해를 거쳐 북태평양으로 나간 새끼 연어는 베링해와 알래스카 부근 바다에서 3~5년 동안 자란 후 자기가 태어난 하천으로 돌아온다. 그러나 하천을 떠난 연어가 모두 돌아올 수는 없다. 2만여㎞에 달하는 험난한 대장정에서 살아 남아야 한다. 회귀에 성공할 확률은 1000분의 1도 안 된다. 연어의 짝짓기는 죽음을 앞둔 마지막 의식이다. 번식을 마치면 후대를 위해 죽음을 맞이한다.참고할 지형지물이 전혀 없는 망망대해에서 산란을 위해 고향을 찾아가는 연어의 능력은 경이롭기까지 하다. 인공위성을 이용해 위치를 찾는 위성항법장치(GPS)를 갖고 있는 것도 아닌데 말이다. 만물의 영장이라는 우리도 요즘 내비게이션이 없으면 길치가 되고 마는데. 연어의 회귀 능력에 대해서는 후각, 지구 자기장 등 여러 설이 있다. 새끼 연어가 하천을 떠나 바다로 갈 때 강물 냄새를 기억했다가 돌아온다는 것이 후각설이다. 연어의 남획, 강의 오염, 댐 건설로 인한 수로 차단 등은 연어의 귀향을 방해한다. 연어를 보니 우리 모습이 대비된다. 요즘 우리 사회는 길을 잃고 어수선하다. 가야 할 곳이 안 보인다. 방향타를 잡은 조타수가 없는 배는 난파한다. 연어는 오리무중 바다에서도 길을 잘 찾는데, 자신을 희생하는 연어 한살이에서 지금 우리는 어떤 지혜와 교훈을 얻어야 할까.김웅서 한국해양과학기술원 책임연구원·한국해양학회장

최근 국내 한 제약회사의 폐암 신약 임상시험 도중 중증부작용으로 인해 환자 2명이 사망하면서 독일 제약회사와 체결한 기술이전과 임상시험 개발이 모두 중단된 사태는 그간 큰 관심을 모으며 급성장해온 국내 바이오산업계에 충격으로 다가왔다. 하지만 신약후보 물질의 90%가량이 임상시험 과정에서 실패하는 통계에 비춰 보면 그다지 놀라운 일은 아니다. 왜 대부분의 신약후보 물질은 임상시험에서 실패하게 되는 것일까.우리 몸에 흡수된 약물은 세포막에 도달해 수용체 단백질에 결합하거나 세포 내로 침투해 특정 분자에 결합함으로써 세포의 기능을 교란한다. 암세포와 같이 유전적 변이로 인해 세포 신호전달 체계에 변화가 유발돼 세포의 증식 신호가 비정상적으로 증폭 전달되는 경우 표적항암제는 증식신호가 전달되는 특정 신호전달 경로의 단백질에 결합해 그러한 증식신호를 차단하는 것을 목표로 한다. 이러한 접근은 매우 획기적이어서 때론 놀라운 치료 결과를 얻기도 하지만 많은 경우 암세포는 차단된 신호전달 경로를 우회하는 새로운 경로를 찾아내어 결국 항암제 내성을 획득하게 된다. 이를 미연에 방지하기 위해 몇 가지 항암제를 조합해 처방하기도 하지만 환자별 특성을 고려해 최적의 약물 조합을 찾아내는 것은 큰 도전과제로 남아있다. 임상유전체 연구에서는 환자별 주요 유전자 돌연변이를 파악하고 해당 유전자의 발현을 저해하는 표적항암제를 선별해 치료 적용을 시도하고 있으나 그 효과는 매우 제한적이며 근본적인 문제 해결과는 여전히 거리가 멀다.조광현 KAIST 교수· 바이오및뇌공학세포는 수많은 다양한 분자로 가득 차 있다. 이러한 분자들은 각각의 역할과 기능이 있지만 세포 내에서 이들의 활동은 이웃한 다른 분자와 끊임없이 상호작용하며 이뤄진다. 결국 세포 내 분자들의 조절과정과 작용은 거대한 분자 상호작용 네트워크를 형성하며 이러한 네트워크의 동적인 변화가 세포의 반응을 결정하게 되는 것이다. 외부에서 주어진 약물이 특정 분자에 결합하게 되면 분자 네트워크의 활동은 제한되고 변화되며 그 결과 달라지는 세포의 반응은 예측하기 어려워진다. 이와 같은 어려움을 만들어 내는 분자 네트워크의 특별한 구조가 있는데, 그것은 바로 ‘피드백’(feedback) 회로이다. 피드백이란 일반적으로 어떠한 시스템의 출력이 다시 입력에 연결돼 출력을 재조정하는 형태의 구조를 일컬으며, 미지의 시스템 내부에 이러한 피드백 구조가 숨겨져 있을 경우 원인과 결과를 분석하기가 난해해진다. 피드백 회로는 인류가 오래전부터 증기기관의 속도제어와 아날로그 앰프의 신호증폭 등에 이용해왔는데, 오늘날 다양한 공학시스템에 널리 활용되고 있다. 피드백 회로는 노이즈나 환경 변화에도 불구하고 원하는 값을 자동으로 유지시켜주는 기능을 한다. 놀랍게도 이러한 설계원리가 오랜 진화를 거쳐 자연적으로 형성된 생명체의 분자 네트워크에서도 발견되는데, 생명현상의 항상성을 유지시켜주는 핵심 장치로 사용되고 있는 것이다. 생명체의 입장에서 볼 때 약물은 시스템에 변화를 유발하는 요인이다. 이때 피드백 회로는 이러한 변화에도 원래의 기능을 유지시켜주는 기능을 한다. 약물 저항성의 근본적인 원인이 되는 것이다. 실제 세포 내 분자 네트워크에는 이러한 피드백 구조 등이 매우 복잡하게 얽혀 있다.따라서 신약 개발의 성공률을 높이기 위해서는 생명회로의 전체적인 동작 특성을 파악하고 효과적으로 조절 기능을 제어할 수 있는 분자 타깃을 찾아야 한다. 근래에는 이와 같이 복잡하고 난해한 분자 네트워크의 구조와 기능을 계산과학 기반의 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석을 통해 파악함으로써 신약 개발의 중요한 정보를 찾아내는 연구가 이뤄지고 있다. 여러 다국적 제약회사들도 이러한 연구를 직접 시도하거나 관련 벤처회사를 인수하고 있다. 생명의 비밀을 온전히 간직한 생명회로의 베일이 벗겨지면, 신약 개발의 성공률도 곧 획기적으로 높아질 것이다. 바이오산업은 이제 새로운 전기를 맞이하고 있다.조광현 KAIST 교수· 바이오및뇌공학

오늘날 많은 기업이 새로운 제품과 서비스를 개발하며 필요로 하는 기술과 아이디어를 외부로부터 조달하는 ‘오픈 이노베이션’(open innovation) 전략을 실시하고 있다. 특히 기업이 연구 역량 및 잠재성이 뛰어난 대학 연구실과 협력해 새로운 기술을 개발하는 산학협력 전략은 지식 공유를 통한 새로운 혁신의 창출과 더불어 미래 인재 양성이라는 ‘두 마리 토끼’를 잡음으로써 장기적인 국가발전에도 이바지할 수 있는 전략으로 각광받고 있기에 정부 차원에서도 많은 장려를 하고 있는 상황이다. 하지만 모든 산학협력이 항상 원하는 만큼의 성과로 이어지는 것은 아니다. 산학협력이 잘 짜인 계획하에 올바른 방향성을 가지고 진행되지 않을 경우에는 기업과 대학 모두에게 득보다 실이 될 수도 있다.미국의 설탕 스캔들과 유사하게 작년 전 세계적으로 큰 논란을 일으킨 코카콜라의 산학협력 사례에서도 잘못된 산학협력이 가져오는 사회적 파문을 엿볼 수 있다. 세계 최대의 음료 제조업체인 코카콜라는 산학협력을 위한 비영리 단체를 조직해 2008년부터 루이지애나주립대와 사우스캐롤라이나대 등에 총 400만달러에 이르는 연구자금을 지원해 왔다. 문제는 코카콜라가 연구자금을 지원받은 연구자에게 설탕 함유 음료의 섭취와 비만 사이의 상관관계를 축소하는 쪽으로 연구의 방향성을 지시하고 이를 따르도록 강요했다는 점이다. 실제로 코카콜라의 지원을 받아 실시된 연구들이 그렇지 않은 연구에 비해 설탕 함유 음료가 비만 발생과 큰 상관관계가 없다는 결론을 내린 경우가 5배나 더 많은 것으로 나타났다. 이들은 음료에 함유돼 있는 설탕보다 주로 앉아서 업무를 보는 회사원의 생활 습관이나 운동 부족 등이 비만에 더 직접적인 원인이라는 결론을 내고 있다. 코카콜라는 이러한 연구결과를 활용해 콜라를 마시며 운동을 하자는 광고 캠페인을 대대적으로 실시해 왔다. 이는 단지 기업의 마케팅을 위해 대학 연구자를 비윤리적으로 이용했다는 면에서도 비판을 받을 수 있지만, 장기적으로는 인류의 건강을 해치는 사회적 비용을 발생시켰다는 측면에서 더 큰 문제를 야기할 수 있는 사례이다.강진아 서울대 교수·기술경영학반면 IBM의 산학협력 사례는 장기적인 관점에서 체계적으로 이루어진 모범사례로 꼽을 수 있다. IBM은 1962년부터 반세기가 넘는 기간 동안 스위스 최고의 명문대학인 취리히 연방공과대와 장기적인 산학협력 관계를 이어오고 있다. 특히 2011년에는 취리히 연방공과대의 나노테크놀로지 센터에 10년간 9000만달러를 투자하는 전략적 파트너십을 체결해 에너지 및 정보기술(IT)에 활용할 수 있는 나노 스케일 구조물 개발을 적극 지원하고 있다. IBM은 취리히 연방공과대의 엔지니어들과 필요한 부분에 한해 긴밀하게 협업을 하기도 하지만, 연구의 독립성이 보장돼야 하는 부분에 대해서는 철저하게 간섭하지 않는 전략을 고수하고 있다. 이러한 배려를 통해 취리히 연방공과대는 대학만의 창의적인 연구문화를 유지할 수 있었고, 그 결과 본래의 연구주제인 나노 기술 이외에도 슈퍼컴퓨터에서 발생하는 열을 재사용해 건물 난방에 활용하는 ‘그린 컴퓨팅’(Green Computing)과 같이 생각하지도 못했던 혁신적인 기술을 개발하고 있다.우리는 코카콜라의 비윤리적인 사례와 모범적인 IBM의 사례를 통해 오픈 이노베이션 전략의 의의에 맞는 올바른 산학협력을 위한 교훈을 얻을 수 있다. 기업과 대학 모두에게 긍정적인 효과를 기대할 수 있는 건강한 산학협력을 이루기 위해서는 장기적인 안목을 통한 안정적인 파트너십 관계를 유지하는 것이 매우 중요하며, 기업이 대학에 최대한의 연구 자율성을 보장해 주어야 한다는 것이다. 코카콜라의 사례에서 알 수 있듯이 기업의 전략적 의도가 연구에 지나치게 반영될 경우 연구의 윤리성을 해칠뿐더러 예상 가능한 뻔한 연구만을 양산함으로써 연구의 신규성과 신빙성이 떨어지는 결과를 초래하게 된다는 점을 명심해야 할 것이다.강진아 서울대 교수·기술경영학