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[강연] 제 31회 서울대 자연과학 공개강연_'세상을 바꾼 과학, 과학이 여는 미래' (1) by 박건웅, 안광석 l 서울대학교&카오스재단 | 1부

서울대학교 자연과학 공개 강연은 1994년부터 시작된 대표적인 과학 나눔 프로그램으로, 올해 31회를 맞이했습니다. 이번 강연의 주제인 '과학자의 꿈과 도전'은 세상을 바꾼 과거의 과학적 성취를 돌아보고, 앞으로 다가올 미래를 과학이 어떻게 열어갈지 탐구하는 데 목적이 있습니다. 인공지능부터 전염병, 탄소 중립, 초전도체에 이르기까지 현대 과학의 핵심 화두를 다루며 청중들에게 과학적 설렘을 전달합니다. 특히 이번 강연은 단순한 지식 전달을 넘어, 과학적 사고가 우리 삶과 사회를 어떻게 변화시키는지 깊이 있게 성찰하는 기회를 제공합니다. 데이터는 현대 인공지능을 움직이는 핵심 원료입니다. 과거에는 실험을 통해 소수의 데이터를 얻었지만, 이제는 매분 엄청난 양의 정보가 쏟아지는 빅데이터 시대에 살고 있습니다. 이러한 데이터는 스마트 팩토리의 생산성을 높이고 마케팅 전략을 최적화하며, 심지어 스포츠 경기에서 승리 확률이 높은 위치를 예측하는 데 활용됩니다. 농구 선수 스테픈 커리의 사례처럼, 데이터를 기반으로 한 기대 득점 분석은 현대 스포츠의 패러다임을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 결국 데이터는 인공지능이 올바른 판단을 내릴 수 있도록 돕는 가장 중요한 기반이 됩니다. 인공지능은 인간의 지적 능력을 컴퓨터로 구현하는 기술로, 시행착오를 거치며 스스로 학습하는 과정을 통해 발전합니다. 자율 주차 프로그램이 수만 번의 사고를 겪으며 완벽한 주차 방법을 익히는 것처럼, 인공지능은 방대한 데이터를 바탕으로 인간의 업무를 효과적으로 대체해 나가고 있습니다. 현재의 인공지능은 시각과 청각을 넘어 후각, 미각, 촉각 등 오감을 정복하려 시도하고 있으며, 이는 궁극적으로 인간과 소통하고 공감하는 자율주행 시스템으로 이어질 것입니다. 이러한 기술적 진보는 인류의 노동을 획기적으로 줄여줄 것으로 기대됩니다. 하지만 현재의 인공지능은 데이터 편향성과 예측의 신뢰성이라는 한계에 직면해 있습니다. 특정 지역이나 문화권에 치우친 데이터는 잘못된 결과를 도출할 수 있으며, 복잡한 모델은 결과의 원인을 설명하지 못하는 '블랙박스 문제'를 야기합니다. 단순히 상관관계를 파악하는 것을 넘어, 사건의 인과관계를 추론하고 인간이 납득할 수 있는 설명을 제공하는 '해석 가능한 AI'의 개발이 시급합니다. 이를 위해서는 수학과 통계학 같은 기초 과학의 발전이 필수적이며, 미래의 인공지능 연구자들은 이러한 근본적인 문제들을 해결하는 데 도전해야 합니다. 인류의 역사는 전염병과의 끊임없는 전쟁이었습니다. 흑사병이나 천연두 같은 질병은 제국의 몰락을 가져오고 세계 지도를 바꾸는 결정적인 역할을 했습니다. 과거에는 과학적 지식의 부재로 기도나 무속 신앙에 의존했지만, 존 스노의 콜레라 역학 조사와 코흐의 세균 발견을 기점으로 전염병 대처 방식은 과학적으로 변모했습니다. 제너의 백신과 파스퇴르의 미생물학 연구는 인류의 평균 수명을 획기적으로 연장하는 기틀이 되었습니다. 이러한 과학적 성취 덕분에 인류는 보이지 않는 적에 맞서 싸울 수 있는 강력한 무기를 갖게 되었습니다. 현대 과학은 mRNA 기술을 통해 코로나19와 같은 팬데믹에 신속하게 대응할 수 있는 플랫폼을 구축했습니다. 하지만 기후 변화와 생태계 파괴로 인해 동물의 바이러스가 인간에게 전파되는 인수공통감염병의 위협은 더욱 커지고 있습니다. 앞으로의 과학은 변이 바이러스에도 대응할 수 있는 범용 백신과 코에 뿌리는 점막 백신 개발에 집중해야 합니다. 팬데믹은 더 이상 예기치 못한 사건이 아니라 충분히 예상 가능한 '회색 코뿔소'와 같습니다. 따라서 기초 과학 연구를 통해 새로운 병원체를 조기에 탐지하고 대응하는 능력을 기르는 것이 무엇보다 중요합니다. 과학의 발전은 단순히 기술의 진보를 의미하는 것이 아니라, 인류가 직면한 거대한 문제를 해결하려는 꿈과 도전의 과정입니다. 인공지능의 한계를 극복하고 새로운 전염병에 맞서기 위해서는 탄탄한 기초 과학 지식과 더불어 세상을 바라보는 넓은 시야가 필요합니다. '코이'라는 물고기가 환경에 따라 크기가 달라지듯이, 과학자의 꿈의 크기가 곧 인류 미래의 한계를 결정합니다. 미래를 이끌어갈 세대들이 기초 과학에 관심을 가지고 끊임없이 질문하며 도전할 때, 과학이 여는 미래는 더욱 밝고 풍요로워질 것입니다.

[페스티벌+어스] 우주에서 본 지구 by 폴윤, 전은지 ㅣ 2022 대한민국 과학축제(페스티벌 어스)

NASA는 우주의 신비를 밝히고 외계 생명체의 존재 여부를 확인하며, 궁극적으로 우리 지구를 보호하기 위해 다양한 탐사를 수행합니다. 이러한 활동은 단순히 과학적 호기심을 충족하는 데 그치지 않고, 새로운 기술과 지식을 창출하여 국가의 인적 자원을 풍성하게 만드는 역할을 합니다. 특히 시민들의 관심과 지지는 막대한 예산이 투입되는 우주 탐사를 지속 가능하게 만드는 가장 중요한 원동력이 됩니다. 과학적 사고를 하는 국민이 늘어날수록 국가의 생산성과 미래 경쟁력은 더욱 강화될 것이며, 이는 곧 인류 전체의 발전으로 이어집니다. 1969년 아폴로 11호의 달 착륙 이후 인류는 이제 '아르테미스' 프로젝트를 통해 다시 한번 달로 향하고 있습니다. 과거의 탐사가 국가 간의 기술 경쟁이었다면, 현재는 대한민국을 포함한 여러 국가와 민간 기업이 협력하여 새로운 우주 경제권을 형성하는 것이 핵심입니다. 특히 이번 미션은 인류 최초의 여성 우주인을 달에 보내는 상징적인 의미를 담고 있으며, 달 궤도 정거장인 '게이트웨이'를 건설하여 향후 화성 탐사를 위한 전진 기지로 활용할 계획입니다. 이는 인류가 지구를 넘어 우주로 거주지를 확장하는 중요한 발판이 될 것입니다. 화성 탐사는 생명체의 흔적을 찾는 여정에서 가장 중요한 위치를 차지합니다. 퍼서비어런스 로버는 과거 호수였던 제제로 크레이터에서 토양 샘플을 채취하며 고대 생명체의 단서를 추적하고 있습니다. 2030년대에는 이 샘플들을 지구로 가져오는 '샘플 리턴 미션'이 예정되어 있으며, 이는 외계 생명체 존재 여부에 대한 인류의 오랜 질문에 답을 줄 것입니다. 또한 화성 탐사는 지구와 유사한 환경이었던 화성이 왜 척박하게 변했는지 연구함으로써, 우리 지구의 미래 기후 변화를 예측하고 대비하는 데 결정적인 힌트를 제공하는 거울 역할을 합니다. 우주 탐사선이 행성에 안전하게 착륙하기 위해서는 '희박 유동'이라는 특수한 물리 현상을 깊이 있게 이해해야 합니다. 우주 공간은 완전한 진공이 아니라 기체 입자가 매우 적은 상태로 존재하는데, 이곳에서는 우리가 흔히 아는 연속체 역학의 법칙이 더 이상 적용되지 않습니다. 입자 하나하나의 움직임을 추적하는 볼츠만 방정식을 통해 유동을 해석해야만 탐사선이 겪게 될 저항과 열을 정확히 예측할 수 있습니다. 이러한 미시적인 분석은 고성능 슈퍼컴퓨터를 활용한 시뮬레이션을 통해 이루어지며, 극한 환경에서 작동하는 우주 비행체를 설계하는 필수 기초가 됩니다. 행성 진입 단계인 EDL(진입, 하강, 착륙)은 우주 탐사에서 가장 난도가 높은 과정으로 꼽힙니다. 탐사선이 대기권에 진입할 때 발생하는 마찰열은 태양 표면 온도보다 높으며, 속도는 마하 40에 달할 정도로 엄청납니다. 이때 희박 유동 해석을 바탕으로 한 열 보호 설계가 제대로 이루어지지 않으면 탐사선은 순식간에 파괴될 수 있습니다. 스페이스X의 재사용 로켓 기술 역시 이러한 재진입 과정에서의 열과 충격을 견디는 정밀한 설계 덕분에 가능해졌으며, 이는 우주 여행의 비용을 획기적으로 낮추고 빈도를 높이는 혁신적인 변화를 가져왔습니다. 우주 탐사 기술은 우리도 모르는 사이에 일상생활 곳곳에 깊숙이 스며들어 인류의 삶을 풍요롭게 만들고 있습니다. 안경의 긁힘 방지 코팅, 정수기의 정밀 필터 시스템, 운동화의 충격 완화 소재, 그리고 침대의 메모리폼은 모두 우주인의 안전과 편의를 위해 개발된 기술에서 파생된 것입니다. 또한 도로의 미끄럼 방지 홈이나 무선 전동 공구 역시 NASA의 탐사 과정에서 탄생한 혁신적인 결과물입니다. 이처럼 우주를 향한 도전은 단순히 먼 미래의 이야기가 아니라, 현재 우리가 누리는 삶의 질을 높이고 일상의 안전을 지키는 데 직접적인 기여를 하고 있습니다. 인류가 우주로 나아가는 이유는 지적 호기심이라는 본능적인 욕구와 더불어, 지구라는 한정된 자원을 넘어선 새로운 가능성을 찾기 위함입니다. 달의 희귀 광물 자원 탐사나 초저궤도 위성을 활용한 차세대 통신망 구축은 인류 경제의 영역을 우주로 확장하는 실질적인 변화를 이끌고 있습니다. 대항해 시대의 탐험가들이 신대륙을 찾아 나섰던 것처럼, 지금의 우주 탐사는 후손들을 위한 새로운 삶의 터전과 자원을 준비하는 숭고한 과정입니다. 결국 우주는 우리가 어디에서 왔는지, 그리고 앞으로 어디로 나아가야 할지를 알려주는 거대한 이정표와 같습니다.