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머리말 4
발간사 8

1장. 대한민국의 미래를 열 질문, 그랜드 퀘스트
혁신적 기술의 탄생 원리 _ 이정동 15

2장. 초미세·초저전력 반도체
차세대 초전도 반도체 _ 김장우 33
반도체 패러다임을 바꿀 수 있는 아날로그 컴퓨팅 _ 김상범 49
초미세·초저전력 반도체에 관한 대담 64

3장. 차세대 배터리
배터리의 발전과 차세대 리튬 기반 배터리 _ 강기석 79
다가 이온 기반의 차세대 배터리 _ 최장욱 94
차세대 배터리에 관한 대담 111

4장. 효소모방촉매
탄소중립을 위한 수소기술의 현황과 난제 _ 성영은 123
자연모사 비귀금계 산소발생촉매의 개발 _ 현택환 134
효소모방촉매에 관한 대담 143

5장. 환경 적응적 로봇
체화된 지능을 보유한 기계 _ 김현진 155
물리적 지능으로 비정형 환경에 적응하는 로봇 _ 조규진 172
환경 적응적 로봇에 관한 대담 182

6장. 체화 인지 구조 인공지능
열린 세계로 들어서는 체화 인지 구조 인공지능 _ 장병탁, 이인아 197
체화 인지 구조 인공지능에 관한 대담 215

7장. 추론하는 인공지능
인공지능의 생각을 알아야 하는 이유 _ 김용대 229
챗GPT와 같은 인공지능의 현재와 미래 _ 윤성로 247
추론하는 인공지능 기술에 관한 대담 260

8장. 동형암호
데이터를 보호하는 동형암호의 원리와 발전 _ 천정희 269
동형암호의 이론적 정립과 실제화 _ 안정호 285
동형암호에 관한 대담 290

9장. 항노화기술
노화란 무엇이고 어떻게 극복할 수 있을까 _ 김광일 309
노화 세포를 탐색하고 제어할 수 있을까? _ 강찬희 323
항노화기술에 관한 대담 340

10장. 인공지능 기반 항체 설계
알파폴드와 로제타폴드로 항체 신약을 설계할 수 있을까 _ 윤태영, 백민경 353
인공지능 기반 항체 설계에 관한 대담 375

11장. 양자정보과학
양자과학 기술의 현재와 미래 _ 박제근 387
집적 회로 기반 양자 컴퓨팅 _ 김도헌 396
집적 회로 기반 양자 컴퓨팅에 관한 대담 411

감사의 글 422

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출판사 책소개

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2024 세종도서 교양부문

★ 《축적의 시간》 서울대 이정동 교수 총괄 기획
★ 〈사이언스〉, 〈네이처〉 등 세계적으로 주목받는 서울대 석학 21인 집필
★ 서울대학교 국가미래전략원 2023년 주요 프로젝트

앞으로 세계는 어떻게 움직일 것인가?

대한민국을 대표하는 석학 서울대 교수들의
지식과 통찰을 담은 미완의 질문, 그랜드 퀘스트(Grand Quests)

아직 해결하지 못했으나 해결한다면 세상의 패러다임을 바꿀
위대한 질문을 마주하고 더 나은 미래의 가능성을 열다!

생성형 인공지능 기술로 인간의 능력과 사회의 역할이 재편성되고 과학기술은 세상을 무서운 속도로 전혀 예측하지 못한 모습으로 바꾸고 있다. 앞으로 세상은 무어의 법칙(Moore's law)에 따라 지금보다 더 빠르게 진화하게 될 것이다. 그렇다면 우리는 다가올 내일을 어떻게 마주해야 하며, 대한민국의 산업은 무엇을 대비해야 하는가? 국내 최고의 싱크탱크 서울대학교 국가미래전략원과 《축적의 시간》, 《최초의 질문》으로 대한민국을 뒤흔든 서울대 이정동 교수가 ‘그랜드 퀘스트’ 프로젝트를 시작하였다. ‘그랜드 퀘스트(Grand Quests)’란 각 분야에서 오랜 시간 해결하지 못했으나, 해결하는 순간 대한민국과 온 세상의 패러다임을 뒤바꿀 난제들을 의미한다. 《그랜드 퀘스트 2024》는 ‘그랜드 퀘스트’ 프로젝트에서 1년이 넘는 시간 동안 학계 전문가들이 논의하고, 질문하고, 그에 대한 답을 담아낸 책이다. 국내 최고의 석학들이 함께 도출한 10개 분야의 그랜드 퀘스트를 통해 독자들은 미래 산업을 예견하고 지속 가능한 세계를 만들고자 하는 모든 이들에게 훌륭한 길잡이가 되어 줄 것이다.

초미세·초저전력 반도체, 충전 한 번에 10년 가는 배터리,
인지하는 인공지능, 양자컴퓨터…

시대의 첨단을 걷는 석학들이 주목한 핵심 기술 10개!

지금 우리는 디지털 대전환 시기를 거쳐 인공지능이 일으킨 혁명을 맞닥뜨리고 있다. 변화의 물결에서 중심을 잡고 앞으로 한발 더 나아가기 위해서는 과학기술을 주목해야 한다. 다가올 시대에는 어떤 과학기술이 인류의 일상을 뒤흔들 것인가? 대한민국 최고의 서울대 교수들이 선정한 10가지 기술과 그 분야의 난제가 미래를 예측할 핵심 단서가 될 것이다.

*초미세·초저전력 반도체
인공지능, 빅데이터 등 사회가 요구하는 계산량은 기하급수적으로 늘고 있다. 그 수요를 감당하기 위해서는 크기가 아주 작고, 전력 소모량도 미미해야 하며, 디지털 방식이 아닌 새로운 연산 방식을 찾아야 한다. 이처럼 IT 산업의 패러다임을 바꿀 초미세·초저전력 반도체를 만들 수 있을까?

*차세대 배터리
배터리는 전자제품부터 전기차에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다. 하지만 기존의 배터리 구조상 충전 용량을 늘리는 동시에 수명을 연장하기에는 한계가 있다. 과언 한 번 충전에 10,000km, 10년 쓸 수 있는 궁극의 배터리를 만들 수 있을까?

*체화 인지 구조 인공지능
인공지능 기술은 짧은 시간 눈부신 발전을 이뤘지만 아직 닫힌 환경에서만 제 능력을 발휘할 수 있다. 변화하는 환경과 상호작용할 수 있도록 인간의 뇌처럼 인지 구조를 적응적으로 생성하고 활용하는 인공지능을 만들 수 있을까?

*양자컴퓨터
양자컴퓨터는 구현 가능성부터 실용성까지 검증되지 않은 미지의 기술이지만 실현할 수 있다면 정보과학 기술의 판도를 뒤바꿀 기술로 주목받고 있다. 대한민국의 강점을 살려 반도체 집적 회로를 기반으로 양자컴퓨터를 만들 수 있을까?

정답을 따라가는 사람은
문제를 만드는 사람을 이길 수 없다!

22세기 사회를 예견하고 과학과 산업의 새로운 지평을 열 도전적 질문!

이 책은 각 분야에서 누구도 해결하지 못했던, 그러나 해결하면 세상을 뒤바꿀 난제를 제시한다. ‘그랜드 퀘스트’라고 명명한 난제들은 개별 연구자가 해결하거나 단기간 내에 해결할 수 없는 문제들이다. 앞으로의 난제들은 과거와 달리 한 명의 천재가 탁월한 아이디어로 단번에 해결할 수 없을 것이다. 실패와 성공을 반복하며 연구해 내야 간신히 난제를 해결할 차세대 기술의 실마리를 얻을 수 있으며, 그 해답이 실용성이 있는지 가능성에 대한 검증을 되풀이해야 한다. 가능성을 입증한 이후에도 과학뿐만 아니라 산업, 정치, 윤리 등 복합적으로 검토한 뒤에야 비로소 우리 사회에 안착할 수 있다. 그렇기에 그랜드 퀘스트는 해결하기까지 오랜 시간이 걸리고, 다학제적인 협업이 필요할 것이다. 하지만 이를 해결해 낸다면 한국 사회, 나아가 전 인류의 삶을 뒤바꾸리라 기대한다.

세계 질서를 재편할 기술 선진국이 되기 위해
대한민국이 반드시 해결해야 할 과제

학문 간 융합이 이뤄지고 끊임없이 도전할 수 있는 환경을 조성하다!

대한민국은 한국전쟁 이후 기술 인프라, 교육받은 인재, 천연자원 등 모든 기반이 전혀 갖춰지지 않은 상태에서 시작했다. 그로부터 100년이 채 지나기도 전에 GDP 1.8조 달러 달성(2021), G20 가입 등 전 세계적으로 유례를 찾아볼 수 없는 성과를 이뤘다. 이제 진정한 선진국이 되기 위해 선진국의 해답에서 벗어나 우리나라만의 전략이 필요한 시점이다. 존재하지 않는 정답을 찾으려면 혁신이 탄생할 수 있는 질문을 던질 수 있어야 한다. 혁신은 기준에서 벗어나 질문하는 호기심, 한계를 뛰어넘는 의지, 수많은 실패에도 포기하지 않는 열정을 머금고 자란다. 혁신이 자랄 수 있는 환경을 만들기 위해선 사회 전반의 관심과 장기적인 투자가 뒷받침되어야 한다. 대한민국 사회가 문제를 바라보는 프레임을 바꾸어 미래 세대가 자유롭게 도전할 수 있는 환경을 조성해야 한다. 이러한 서울대학교 국가미래전략원의 포부를 담아 시작한 ‘그랜드 퀘스트’ 프로젝트는 포르체의 100번째 출간 도서인 《그랜드 퀘스트 2024》로 집대성되었다. 대한민국의 최고 수준의 지성을 응축한 이 책은 새로운 지식의 지평을 열 디딤돌이 될 것이다. 이를 기점으로 과학기술 분야를 넘어 사회 전반에 새로운 그랜드 퀘스트가 탄생하고, 혁신의 꽃망울이 만개할 수 있기를 바란다.

책속에서

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[P. 16] 혁신의 시작을 보면 이 과정의 발원지에 도전적인 질문이 있다. 최초의 도전적 질문은 의지와 희망이 가득하지만 가능성은 희미하고, 실타래처럼 엉켜 있어 어디서 시작해야 할지 막막하기만 한 상태에서 던져진다. 한 부분을 해결하면 다른 부분이 나빠지고, 조금만 들어가도 생각지도 못한 난관이 등장한다. 그 막막함에도 불구하고, 이 도전적 질문이 없으면 새로운 길을 만드는 혁신의 수레바퀴는 돌아가지 않는다. 거대한 분야로 성장할 최초의 씨앗이 되는 도전적 문제를 우리는 ‘그랜드 퀘스트’라고 부른다.
-대한민국의 미래를 열 질문, 그랜드 퀘스트
[P. 67] 우리나라는 인적 자원과 물적 자원이 부족하므로 당장에 돈이 되는 분야에 집중하는 경향이 있는데, 이는 장기적으로 국가 경쟁력을 저하시키므로 국가 차원에서의 계획과 투자가 필요하다. 대학에서는 전통적인 반도체 설계 분야 외에도 컴퓨터 구조 및 운영체제 등의 컴퓨터 시스템 분야 교육을 통합적으로 시행해야 한다. 동시에 정부 기관뿐만 아니라 민간 기업에서도 이런 분야 연구에 연구비를 적극적으로 지원해야 하며, 이런 과정을 통해 배출되는 컴퓨터 아키텍처, 시스템 아키텍처 연구자들에게 좋은 대우를 해야 한다. 연구자들은 자신이 우리나라의 해당 전공 분야를 대표한다는 사명감을 갖고 연구해야 한다.
- 초미세·초저전력 반도체에 관한 대담

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