공학의 눈으로 미래를 설계하라

피부에 부착해 사람과 기계를 직접 연결하는 웨어러블 전자소자부터 병원에 가지 않고도 언제 어디서든 통증 없이 치료 가능한 마이크로니들 패치, 나노 기술을 이용해 만드는 투명 망토와 침체된 거리를 부활시키는 도시 설계까지.
우리가 살아가는 세상과 미래를 바꾸는 기술의 중심엔 공학이 있다. 세상의 작동과 변화가 공학의 토대 위에 이루어지며 우리 삶 깊숙이 영향을 미치고 있다. '공학'은 사회의 다양한 문제들에 대한 기술적 해법을 제시하는 동시에 융합의 시대를 대표하는 학문이기도 하다.
이처럼 공학이 산업 발전에 크게 기여하고 있으며, 4차 산업혁명 시대에는 기술에 대한 이해가 무엇보다 중요함에도, 지금까지 공학은 '인문계와 이공계'라는 카테고리 안에서 전공자들만의 전유물로 여겨지곤 했다. 혹은 단순히 취업이 잘 되는 분야, 하이테크놀로지의 화려한 환상만을 좇기도 한다. 그러나 이제는 전공과 상관없이 누구에게나 '공학적 눈' '공학적 사고방식'이 필요하다.
?공학의 눈으로 미래를 설계하라?는 연세대학교 공과대학 교수들이 바라본 '세상을 바꾸는 공학의 미래 기술과 우리의 내일'에 대한 생각을 한데 모은 책이다. 전기전자공학부터 컴퓨터과학 및 산업공학까지 11개 전공의 교수 22명이 각자 자신의 영역에서 공학이 무엇에 관심을 갖는지, 사회가 던진 질문들에 어떻게 응답하는지, 그리고 각 분야의 미래 과제는 무엇인지에 대해 다양한 미래 기술을 통해 설명했다. 산업과 교육 현장에서 활발하게 활동하고 있으며 세계에서 인정받는 대한민국 대표 공학자들이 참여해 각자의 전공 분야에 대해 밝힌 진솔한 생각과 전망 또한 읽는 재미를 더해준다.
특히 이 책은 인공지능과 빅데이터를 기반으로 인간-사물, 사물-사물 간의 '연결'과 학문과 산업의 경계를 넘나드는 '융합'을 지향하는 4차 산업혁명을 개략적으로 소개하고, 공학이 그것을 어떻게 주도하고 뒷받침하는지 알려준다. 이제 우리에게도 친숙한 5G로 나아가는 모바일 혁명에서부터 컴퓨터처럼 보편화된 로봇의 개발까지, 인간을 배려하는 지능을 갖게 된 거주공간부터 평범한 생활용품이 첨단의 소재로 재탄생하는 과정까지, 상상을 현실로 바꿔가는 다양한 기술의 이면을 볼 수 있다.
이 책은 총 5장으로 구성되어 있다. 1장은 연결의 혁신을 통해 각 영역 간 장벽이 어떻게 사라지고 재편되고 있는지 살폈다. 2장은 지능이라는 소재를 중심으로 이루어지고 있는 최근의 이슈들을 인공지능, 기계, 건축 등의 분야에서 소개하였다. 3장에서는 과학지식 및 기술 혁신과 관련된 보다 근본적인 내용이 등장한다. 인간의 인식능력, 메타물질, 유전자, 소재, 에너지와 관련된 최근의 기술적 추세와 관심사를 접할 수 있다. 4장에서는 질문의 전환을 통해 건축, 컴퓨터, 생태계, 신기술 등 지금까지 익숙했던 개념들을 새롭게 바라보고 있다. 끝으로 5장에서는 오래전부터 탐구되어 왔지만 최근 새로운 방식의 솔루션을 활발히 모색하고 있는 화학공정, 도시 물 관리 변화 등을 다뤘다. 또한 책의 결론처럼 기술이 주도하는 앞으로의 공학 및 기술 발전과 함께 우리가 놓쳐선 안 될 사회적?윤리적 합의에 대해서도 다룬다.

[여는 글]
함께 공유하고 융합하는 미래를 향하여

기존 전공의 경계를 넘어, 그리고 대학의 벽을 넘어 산업과 지역, 세계의 각 기관들과 상호협력하고 무엇인가 새로운 것을 만들어낸다는 건 결코 쉽지 않다. 이는 단순히 기술과 지식의 한계 때문이 아니라 오히려 서로가 가진 문화적?사회적 규범과 가치의 차이 때문인 듯하다.
그러나 지금의 세계가 직면하고 있는, 그리고 우리가 해결해야 할 많은 사회적?기술적?경제적 문제들은 본질적으로 서로 연결되어 있다는 점에 주목해야 한다. 요즘 인기 있는 4차 산업혁명의 분야, 예를 들어 빅데이터, 인공지능, 블록체인 등을 살펴보더라도 얼마나 많은 문제들이 복합적으로 얽혀 있는지 알 수 있다.
공학은 이러한 종류의 문제들을 사회가 이해하고 받아들일 수 있는 방식으로 정의하고 해결해 나가는 것이 중요하다. 『공학의 눈으로 미래를 설계하라』를 통해 공학이 얼마나 다양한 지식과 가치를 결합하며 발전하고 있는 분야인지, 어떤 문제와 질문들에 도전하고 있는지를 이해하고 함께 공유할 수 있기를 바란다.
홍대식 ? 연세대학교 공과대학장

[프롤로그]
새로운 세대와 함께 공학의 도전을 이어가다

이 책의 저자들은 각자 자신의 영역에서 공학이 무엇에 관심을 갖는지, 어떤 분야를 어떤 방법으로 다루고 있는지, 사회가 던진 질문들에 어떻게 응답하는지, 그리고 각 분야의 미래 과제는 무엇인지를 이해하기를 바라면서 글을 써 내려갔다.
그래서 단순히 중?고등학교 때 수학, 과학 성적이 나쁘다고 좌절하지 않기를, 성적 때문에 공학은 갈 길이 아니라며 지레 포기하지 않기를, 그리고 마찬가지로 수학, 과학 성적이 좋다고 공학을 잘할 수 있는 것도 아니라는 것을 이해하길 바란다. 젊은 학생들의 미래가 대기업이나 안정적인 직장 하나로 결정될 일이 아니라는 것을 믿고 조금 더 도전적이 되길 바란다. 수학 문제를 푸는 것과 공학의 문제를 해결하는 것에 큰 차이가 있다는 것을 체험할 수 있길 바란다. 공학이라는 이름으로 매우 다양한 분야가 존재한다는 것과 각 분야는 서로 영향을 주고받으며 발전하고 있다는 것을 이해하기를 바란다.
그렇기 때문에 공학은 단순하고 경직된 것이기보다는 오히려 복합적이고 유연하며 본질적으로 창의적인 것이라는 사실을 알아주길 바란다. 그리고 그렇게 된 원인은 공학이 사회의 문제를 해결하는 데 관심을 갖고 있기 때문이고 따라서 공학은 사회가 가진 여러 숙제만큼이나 풀어야 할 끝없는 도전에 직면해 있다는 것을 인식하고 함께해 주길 바란다.
한경희 ? 연세대학교 공학교육혁신센터 교수

여는 글_ 함께 공유하고 융합하는 미래를 향하여 _홍대식
프롤로그_ 새로운 세대와 함께 공학의 도전을 이어가다 _ 한경희

1장 연결의 혁신으로 장벽을 부수다
빠르고 안전한 연결, 모바일 혁명의 미래 _ 홍대식
장벽을 넘어 인체와 기계가 직접 통신하다 _ 안종현
정확하고 신속하게 치료하는 세상, 스마트 헬스케어 _ 정형일
사물 인터넷으로 '재난'을 제어하다 _ 정상섬

2장 지능에 대한 인간 독점을 깨다
사람보다 똑똑한 바보, 인공지능 이해하기 _ 김선주
로봇과 협업하는 인간의 미래를 상상하다 _ 양현석
산업 시대의 상징, 자동차는 어떻게 진화할 것인가? _ 전광민
거주공간이 인간을 배려하는 지능을 갖는다 _ 김태연

3장 근본으로 돌아가 뿌리부터 바꾼다
VR의 미래, 상상하면 볼 수 있다 _ 이상훈
인간의 감각을 기만하는 소재의 승리, 투명 망토 _ 김경식
영화 속에서 뛰쳐나온 생명공학 기술 _ 김응빈
평범한 생활용품이 첨단의 소재로 재탄생하다 _ 심우영
태양 에너지를 완벽하게 수확하는 법 _ 박종혁

4장 다시 생각하고 또 다른 질문을 던지다
컴퓨터가 할 수 있는 일을 밝히다 _ 한요섭
우리가 살아가는 생태계의 가격은 얼마일까? _ 강호정
질문에 대한 해답을 찾는 과정, 건축 _ 최문규
신기술이 만들어내는 산업의 미래 _ 이영훈

5장 오래된 화두에 새로운 방법으로 화답하다
철의 진화는 아직도 끝나지 않았다 _ 민동준
화학공정의 예술, 화학의 축복을 더 많은 사람들에게 _ 문일, 이광희
걷는 사람들의 공간으로 스마트한 도시를 만들다 _ 이제선
초연결 사회, 도시 물 관리의 혁신을 모색하다 _ 박준홍
4차 산업혁명을 어떻게 맞이할 것인가? _ 박희준

연세대학교 공과대학 연세대학교 공과대학은 1950년 공업화학과 및 전기공학과를 시작으로 현재까지 약 70여 년 동안 미래를 선도하는 공학인과 글로벌 지도자를 양성하기 위해 끊임없는 도전과 연구를 지속해 왔다. 우리나라 산업 각계에서 중추적 역할을 하는 것은 물론, 세계를 선도하는 융합 연구와 교육을 통해 공학의 새로운 비전을 만들어가고 있다.



홍대식 전기전자공학과 교수

퍼듀 대학교에서 전기전자공학 박사학위를 받았다. 정보통신 분야 중 이동통신과 통신 시스템을 연구하고 있다.



안종현 전기전자공학과 교수

포항공과대학교에서 신소재공학 박사학위를 받았다. 나노 소재를 활용한 차세대 전자소자를 연구하고 있다.





정형일 생명공학과 교수

코넬 대학교에서 생명공학 박사학위를 받았다. 마이크로니들을 이용한 약물 전달을 연구하고 있다.



정상섬 건설환경공학과 교수

텍사스 A&M 대학교에서 토목공학 박사학위를 받았다. 건설 환경 분야 중 지반재해, 기후변화 적응 토목 기술 등을 연구하고 있다.



김선주 컴퓨터과학과 교수

노스캐롤라이나 대학교 채플힐 캠퍼스에서 전산학으로 박사학위를 받았다. 인공지능 분야 중 컴퓨터 비전을 연구하고 있다.





양현석 기계공학과 교수

MIT에서 기계공학 박사학위를 받았다. 로보틱스와 제어공학을 연구하고 있다.



전광민 기계공학과 교수

MIT에서 기계공학 박사학위를 받았다. 내연기관 오염물질 배출저감에 대해 연구하고 있다.



김태연 건축공학과 교수

도쿄대학교에서 건축학 박사학위를 받았다. 인간 중심의 건축 실내환경 조절에 관한 연구를 하고 있다.



이상훈 전기전자공학과 교수

텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스에서 전기전자공학 박사학위를 받았다. 신호처리 분야 중 지능형 인지 영상 정보처리를 연구하고 있다.



김경식 기계공학과 교수

미시간 대학교에서 응용물리학 박사학위를 받았다. 광학소재, 포토닉스와 메타물질을 연구하고 있다.



김응빈 시스템생물학과 교수

럿거스 대학교에서 환경미생물학 박사학위를 받았다. 미생물 소재 개발 연구와 함께 생물학과 철학의 융합 연구를 시도하고 있다.



심우영 신소재공학과 교수

노스웨스턴 대학교에서 재료공학 박사학위를 받았다. 신소재 개발 및 다양한 센서 소자를 연구하고 있다.



박종혁 화공생명공학과 교수

KAIST에서 화학공학 박사학위를 받았다. 태양광 변환 기술 및 이차전지 에너지를 연구하고 있다.



한요섭 컴퓨터과학과 교수

홍콩과학기술대학에서 컴퓨터공학 박사학위를 받았다. 컴퓨터 이론 분야 중 오토마타 이론과 알고리즘 설계를 연구하고 있다.



강호정 건설환경공학과 교수

영국 웨일즈 대학에서 생태학으로 박사학위를 받았다. 기후변화와 자연생태계의 반응에 대해 연구하고 있다.





최문규 건축공학과 교수

컬럼비아 대학교에서 건축학 석사학위를 받았다. 건축 설계 전공으로 쌈지길, 현대카드 뮤직 라이브러리 등을 설계했다.



이영훈 산업공학과 교수

컬럼비아 대학교에서 산업공학 박사학위를 받았다. 생산제조 운영, 시스템 최적화, 공급망 경영 등을 연구하고 있다.



민동준 신소재공학과 교수

도쿄대학교에서 금속공학 박사학위를 받았다. 미래 철강을 비롯한 첨단 신소재를 연구하고 있다.



문일 화공생명공학과 교수

카네기멜론 대학교에서 화학공학 박사학위를 받았다. 공정시스템에서 최적화와 안전을 연구하고 있다.



이제선 도시공학과 교수

워싱턴 대학교에서 도시 설계 및 계획 박사학위를 받았다. 도시 설계, 도시 재생 및 건강한 도시 공간에 관한 연구를 진행하고 있다.



박준홍 건설환경공학과 교수

미시간 대학교 앤아버 캠퍼스에서 환경공학 박사학위를 받았다. 도시 물 순환과 오염정화 기술을 연구하고 있다.



박희준 산업공학과 교수

조지워싱턴 대학교에서 공학경영 박사학위를 받았다. 혁신경영 및 성과평가 방법론을 연구하고 있다.