공학의 미래

코로나19가 가속화한 기술 변곡점,

4차 산업혁명 시대의 '퍼스트 무버'로 치고나갈 적기다!



오늘날 대한민국은 엄청난 사회적, 문화적, 기술적 변곡점에 직면해 있습니다. 그러나 그 변곡점이 트렌드로만 소비되어서는 안 됩니다. 진짜 변화는 거대한 강물 위에 눈에 보이는 급물살이 아니라 수면 아래 묵직하게 흐르는 물줄기가 향하는 방향에 있습니다. 4차 산업혁명이 트렌드라고 해서 모두가 동영상 크리에이터가 되어야 하고, 앱 개발자가 되어야 하며, 비트코인으로 거래를 해야 하는 것도 아닙니다. 또 혁신이 아니면 보잘것없는 것으로 취급받아서도 곤란합니다. 진짜 4차 산업혁명은 우리가 간과하고 있는 기초 시스템이 탄탄할 때 더욱 견고하게 완성될 것입니다. 거기에는 인문, 사회, 정치, 과학, 기술, 문화, 교육 등 모든 면이 포함됩니다. 제가 포함된 과학기술계는 그 과제의 상당 부분을 떠안아야 합니다. 한 명의 공학자로서, 학교의 선생으로서 저 역시 일말의 책임감을 느낍니다. _본문 p. 08~09



2019년 8월 일본 정부는 3개 품목에 대한 부품 소재 수출 제한 조치를 발동했다. 반도체 생산에 필수적인 포토레지스트(감광액), 에칭가스(불화수소), 플루오린 폴리이미드 3가지 소재에 대한 제제였다. 다행스럽게도 우리는 1년이 지나지 않은 상황에서 수입처 다변화, 국내 기업에 대한 긴급 지원을 통한 기술 개발로 이 위기를 슬기롭게 극복한 것으로 평가된다. 그런데 잠깐, 여기서 다른 복잡한 문제는 차치하고 '반도체 생산' 관점에서 짚고 넘어가야 하는 문제가 있다. 과연 이 물질들은 국내에서 생산할 수 없는 것들이었나? 정답은 '아니다'이다. 실제로 제제 대상이 된 소재 부품들은 30년 전 이미 우리나라에서 '개발'이 완료된 것들이다. 그럼 왜 기술 종속의 문제가 발생하는 걸까?

이러한 기술 종속의 배경에는 '산업화 양산 기술'의 중요도에 대한 인식 부족과 태만이 자리한다. 재료 1kg 정도를 실험실에서 소량 개발하는 단계의 기술 수준과 1,000kg 이상을 대량 생산하는 산업화 양산 기술 수준은 그 완성도에서 큰 차이가 발생하는 것이다. 마찬가지로 순도 99.99% 재료와 99.99999999% 재료를 생산하는 기술의 격차도 비교 대상 자체가 아니다. 즉, 기술력 자체보다 이러한 산업화 양산 기술 차이가 국가 간 반도체 재료 산업의 경쟁력을 가르는 것이다.

KAIST 전기 및 전자공학과 김정호 교수는 최근 출간된 《공학의 미래》를 통해서 한국 공학의 경쟁력 부족이 잘못된 정부 정책뿐 아니라 SCI 논문 등재 중심의 학계 내부 풍토와 깊은 관련이 있다고 지적한다. 그는 4차 산업혁명이 본격화되기 전이며, 코로나19 상황에서 전환점을 맞은 지금이야 말로 한국 과학기술계가 근본에서 혁신한다면 '퍼스트 무버'로 치고 나갈 수 있는 적기라고 강조한다.



새로운 기술 사회의 변곡점,

한국 산업의 전성시대가 열린다!



저자 김정호 교수는 한국 공학이 '공학적 도그마'에서 벗어나 융합적이면서도 실용적인 태도를 가져야 한다고 말한다. 특히 연구 주제의 목표가 상당 부분이 SCI 논문 등재인 경우가 많아 소규모 실험에 머물러 연구 결과물을 양산해내기 어렵고, 실제 기업에서 필요로 하는 연구인지 의문시 되는 경우도 많다는 것이다. 일례로, 미국 내에서는 상품으로서 가치가 가장 높은 연구 주제는 실리콘밸리 자체 인력으로, 군사, 우주 분야처럼 보안이 필요한 연구는 미국 내국인이, 보완 개량 연구 주제의 경우에는 해외 유학생을 활용하는 경향이 강하다. 그는 중국, 인도, 한국 등 아시아계 학생들로 채워져 있는 미국 대학원의 공공연한 비밀이라는 사실도 털어놓는다. 또 그렇게 유학에서 되돌아온 유학생이 교수가 되고 그 연구를 이어받은 제자가 진행하는 연구주제가 실제로 우리 삶에 유의미한 연구인지 살펴야 한다는 것이다.

AI, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅을 중심으로 한 4차 산업혁명은 고정관념에 빠진 공학에 위기인 동시에 새로운 활력을 제공할 것으로 보인다. 틀에 박힌 방식에서 벗어나지 않고 단순 개선을 위한 기술 개발에만 몰두한다면 위기에 빠지겠지만, 인간의 욕망이 향하는 방향을 제대로 간파한 기술이야말로 살아있는 공학의 청사진이다. 그러자면 자연과 대화할 수 있는 수학, 인간의 마음을 읽는 인문학, 영역을 넘어 소통할 수 있는 융합의 기술은 필수다. 배달의민족이 기업 가치를 극대화할 수 있었던 이유는 단순히 기술만 가졌던 것이 아닌, 사람의 욕구와 시장, 공감의 커뮤니케이션을 두루 융합할 수 있었던 김봉진 대표의 창조적 리더십이었다.

이밖에도 이 책에는 그가 미국 유학 시절 겪었던 일, 무선 배터리 충전 개발에 얽힌 일화, 반도체 개발 과정에서 느꼈던 감정들, 그리고 무엇보다 KAIST에서 후학을 길러내며 느꼈던 인재 육성에 관한 소회 등 현장감 넘치고 흥미진진한 이야기들이 담겨 있다. 그가 들려주는 사례 하나하나는 한국 공학계는 물론 우리 모두가 귀담아들을 만한 소중한 자산이다.



'공학적 안목' 너머 '인문적 감성'이 융합된

새로운 공학의 미래를 열어야 한다



온전한 눈으로 세상을 보자. 몇 년 전까지만 해도 온라인 서점 아마존, 윈도우 OS 기업 MS, 검색엔진 업체 구글로 명성을 높였던 그들은 인공지능과 빅데이터 회사로 자신의 정체성을 급격히 바꾸었다. 혁신의 아이콘 애플은 스마트폰에 멈추지 않고 자신들만의 독특한 자동차를 개발하겠다며 전 세계를 놀라게 하고 있다. 어디 그뿐인가? 이미 테슬라로 엄청난 부를 축적했음에도 일론 머스크는 화성 여행에 대한 꿈을 멈추지 않고 질주하고 있다.

세상에는 이미 '정답지'라는 것이 존재하지 않는 듯하다. 4차 산업혁명을 논하며 우리는 변화무쌍한 세상에 대한 창조성을 강조한다. 그런데 어떠한가? 여전히 우리는 방향이 아닌 속도에 초점을 맞춰 '빠른 추격자' 성장 모델에 안주할 뿐이다. 남들이 정해준 방향을 우리는 정답으로 믿고 열심히 따라갔고, 지금도 다르지 않다. 해외 신기술이 개발되면 밤을 새워 최대한 비슷한 제품을 만들어 낮은 가격에 내다 파는 것을 최선이라 여겼을 뿐이다. 그러나 이제는 우리만의 꿈과 길이 필요하다.

정해진 '이론'과 '방정식' 규칙 너머에 존재하는 세상을 두드리고 과감히 도전해야 한다. 내일의 내가 오늘의 내가 아니듯이, 내일의 공학이 오늘의 공학이 될 수 없다. '공학은 원래 그렇게 하는 거야'라는 말로는 애플, 구글, 아마존, MS, 테슬라 같은 글로벌 기업들의 화려한 변신을 설명할 길 없다. 창조성은 단단한 편견 너머 열린 마음에서 나온다. 공학이 인간을 닮은 모습을 할 때 진짜 혁신이 시작된다.

prologue┃문명사적 변곡점, 공학은 무엇을 해야 하는가



CHAPTER 1 인공지능 _새로이 찾아온 공학의 기회

파블로프의 개와 딥러닝 인공지능 | 인공지능, 과거를 타고 날다 | 인공지능은 '인식'의 기술이 결정한다 | '소통'이 공학의 미래를 좌우한다 | 윤리와 공학, 기회의 컬래버레이션 | 인공지능이 자아를 가질 때 | 인공지능을 위한 의료보험 시대가 온다 | 인공지능의 치매를 막아라 | 기술과 함께 사라지는 사람들 | 인류만의 특권, 화해와 용서 | 알고리즘과 하드웨어 파워 | 공학계가 인공지능을 어려워하는 이유 | 인공지능 전문가가 되기 위한 두 가지 방법 | 인공지능은 아름다움을 느낀다 | 거울과 꽃 그리고 인공지능 | 지금까지 없던 새로운 일자리의 탄생



CHAPTER 2 빅데이터 _문제는 속도가 아니라 방향이다

빅데이터 '공학' 플랫폼이 희망이다 | 4차 산업혁명은 '센서'의 시대다 | 블록체인의 시대, 비트코인이 말하는 것 | 바닷속 빅데이터 네트워크 전쟁 | 하늘 위의 빅데이터 네트워크 | 데이터 전쟁'의 최종 승자는 누구인가



CHAPTER 3 클라우드와 컴퓨터 _아직 열리지 않은 대융합의 시대

클라우드 컴퓨팅이 설계까지 하는 이유 | 클라우드 컴퓨팅의 감춰진 의도 | 통신사가 생존할 수 있는 '필수' 선택지 | 5G 시대는 아직 열리지 않았다 | 모터 이론과 휴머노이드 로봇 | 무선충전 기술, 어디까지 와 있나 | 지금까지 없던 물질혁명이 필요하다 | 비무장 지대 경계와 인공지능 센서



CHAPTER 4 반도체 _반도체 혁신이 우리가 갈 길이다

컴퓨터는 인내심이 부족하다 | 실리콘 반도체 세상은 바뀌지 않는다 | 인공지능 반도체의 미래 방향 | 반도체 기술, '경험'에만 의지할 수 없다 | 3번 만난 아인슈타인, 3번의 교훈 | '동기화 기술'에 미래가 달려 있다 | 반도체가 자주독립의 길을 이끈다



CHAPTER 5 수학 _'행렬'과 '확률'의 시대가 온다

수학이 최고의 경쟁력이다 | 유튜브에 행렬이 필요한 이유 | 미래는 2진법 세상이다 | 이산수학이 머신러닝을 이끈다 | '잘 찍는' 인재가 성공한다 | 불확정성 이론과 4차 산업혁명 | 축적의 시간, 축적의 수학 | 자연계의 위대한 곡선, 삼각함수



CHAPTER 6 인재 _누구를 어떻게 길러야 하는가

성적에 갇힌 공학의 딜레마 | 창의력 고갈과 블록체인의 발상 | 미국 박사학위가 기술 진보를 막는다 | 창의의 시대, '거꾸로 강의'가 이끈다 | 우리는 2차 산업혁명의 시간에 멈춰 있다 | 코딩은 대화의 방법일 뿐이다 | 세계는 지금 우리의 인재를 빼앗고 있다 | 추격자 모델에서 선도자 모델로 가자 |



epilogue┃공학의 미래에는 '따뜻한 인간'이 있다

김정호 KAIST 전기 및 전자공학과 교수, KAIST 글로벌 전략연구소 소장

세계적인 인공지능 반도체 컴퓨팅 융합 연구의 선구자이자 고속 반도체 설계 전문가이다. 인공지능 컴퓨터에 필요한 반도체 HBM(High Bandwidth Memory)을 개척하였다. 특히 마이크로소프트 아카데믹 (Microsoft Academic)에서 HBM 메모리 반도체 분야 세계 1위 연구자로 선정되었다. 무어의 법칙(Moore's Law)을 극복할 3차원 구조의 반도체를 제안해 인공지능 반도체의 새로운 장을 개척했다는 평가를 받는다. KAIST에서 80여 명의 석박사 졸업생을 배출하였으며, 이들 대부분이 테슬라, 애플, 구글, 엔비디아, 삼성전자, SK하이닉스에서 인공지능과 빅데이터 관련 반도체 설계 업무를 담당하고 있다. 또한, 총 600편 이상의 관련 분야 학술논문을 발표하였다.

EBS '클래스e', 〈조선일보〉 등 다양한 매체를 통해 4차 산업혁명과 인공지능이 우리 삶에 끼치는 영향을 알기 쉽게 소개하는 등 대중을 위한 강연과 기고 활동도 활발하다. 특히 인공지능 반도체 관련해서 구글, 애플, 엔비디아, 퀄컴, 인텔, 램버스, 삼성전자 등 글로벌 기업 초청 강연에 나서기도 했으며, 코로나19가 확산된 2020년에는 세계적인 석학들과 함께 팬데믹을 극복하기 위한 과학과 공학의 실천적 역할을 모색한 GSI-IF 2020 온라인 국제 포럼 시리즈를 성공적으로 개최한 바 있다.

서울대학교 전기공학과에서 학부와 석사과정을 거쳐, 미국 미시건대학교에서 박사과정을 마쳤다. 이후 삼성전자 메모리사업부에서 D램 설계 업무를 수행하였으며, 현재는 KAIST 전기 및 전자공학과 교수, AI 대학원 겸임교수, 글로벌 전략연구소(GSI) 소장, 삼성전자 산학협력센터 센터장, 한화 국방인공지능 융합연구센터 센터장을 맡고 있다. 미국 전자공학회 석학회원(IEEE Fellow)이다.