급진적 풍요

해제_ 원자정밀제조가 4차 기술혁명을 일으킬 것인가
꼭 필요한 서문


1부 예상치 못한 세상

1장 원자, 비트, 그리고 급진적 변화
정보혁명에서 APM으로

2장 여정의 출발
도서관을 향한 여정
제조를 위한 과학과 우주
아서 칸트로비츠와의 만남
정량화된 꿈의 문화

3장 분자에서 나노 시스템으로
갈등의 엔진
전망과 도전


2부 기술혁명의 역사

4장 세 번의 혁명과 네 번째
최초의 농업혁명
산업혁명
정보혁명
APM혁명

5장 나노세계의 모습과 느낌
시간을 같은 비율로 확장하기
확대경으로 바라본 원자 수준의 질감
원자정밀기계 표면의 질감
화학과 분자생물학에서의 열운동
왜 APM 시스템은 그토록 평범한가

6장 우리가 사물을 만드는 방식
부분, 기계, 자동화된 제조의 힘
비트, 원자, 그리고 디지털 시스템의 힘
생명공학과 분자 나노기계의 힘
화학을 통한 원자정밀기술
기계, 디지털, 분자, 그리고 APM


3부 심원한 기술세계 탐구하기

7장 과학과 시간을 초월한 기술 잠재력
세계에 관한 위대한 이야기
기술의 물리학
일상 속에서 시험받는 교과서적 과학
보편적이지만 유한한 물리 지식
양자역학에서 스프링과 탄성을 가진 구체로
알지 못하는 것과 예측할 수 없는 것
제한된 지식의 영역 안에서의 공학
잠재적 기술의 땅에서 APM의 위치

8장 공학과 과학의 충돌
코끼리와 자동차: 과학과 공학에 관한 쌍둥이 우화
왜 과학과 공학은 서로 반대 방향을 향하는가
시스템공학의 전략
불필요한 충돌의 문제점
공학적 관점 적용하기

9장 기술의 잠재력 탐험하기
우주: 1899
우주시스템공학에서 배울 점
지식을 생산하는 공학
지금 여기에서 APM에 이르는 길


4부 급진적 풍요의 기술

10장 급진적 풍요를 낳는 기계
최종 제품 관점에서 생산 과정 돌아보기
공정을 좀 더 자세히 들여다보기
마이크로블록의 문턱 넘어서기
분자에서 마이크로블록까지
에너지 요구에 대하여
지금 내놓을 수 있는 최선의 답

11장 급진적 풍요의 생산물
세 가지 근본적 질문
급진적 성능 향상의 원천
실용적 적용에서 갖는 의미
급진적 비용 절감의 원천
성능, 비용, 변화 압력


5부 기술의 궤적

12장 오늘날의 원자정밀기술
화학이 가미된 공학
자연의 도구와 모델을 이용하는 원자정밀공학
약간의 원자정밀성을 보이는 재료 가공 방법
탐침으로 결정 위에 패턴 만들기
분자 시스템 조작하기
조각 이어 붙이기: 복합분자시스템
중대한 기술: 설계를 위한 연산 도구
혁명에 이르는 길

13장 미래로 가는 길에 일어난 우스꽝스러운 사건
두 종류의 나노기술
목적, 성공, 그리고 몬스터-밈의 탄생
과학, 공학, 그리고 기회

14장 진보를 가속화하는 방법
경로 탐색을 위한 로드맵


6부 미래로 나아가는 길

15장 문명의 물질적 기초의 변혁
소비자 제품에 관하여
생산수단의 변혁
정보기술의 변혁
하부구조의 변혁
에너지, 자원, 농업의 변혁
환경 문제의 변혁
안보기술의 변혁
의료의 변혁
소화하기 힘든 진실의 만찬

16장 파국적 성공 관리하기
속도와 방향에 관한 질문
지구적 문제에 대한 파괴적 해법
일관성 있는 기대, 관심, 반응

17장 새로운 미래의 안보
혼란의 가능성: 군사적 비대칭성
급진적 국가 안보의 역설
국가이익의 상호 조화
불확실성, 위험, 전망

18장 미래에 대한 논의의 변화
도전적 논의
크고 작은 효과적 행동
뒤돌아보기와 앞을 내다보기


부록 1_ 원자정밀가공의 분자 수준의 물리적 원리
부록 2_ APM에 이르는 점진적 경로


감사의 글
참고문헌
찾아보기

만일 우리가 제품을 (더 나은 제품을) ‘정말’ 잘 만들 수 있다면, 그것도 깨끗하고 비용이 적게 드는 방식으로, 전 세계에서 그렇게 한다면 세상은 과연 어떤 모습이 될지 상상해보자. 엄청나게 효율적인 태양전지판을 만드는 데 판지나 알루미늄 포일을 만드는 정도의 비용밖에 들지 않는다면? 슈퍼컴퓨터급 노트북을 만드는 데도 그 정도 비용이라면? 그뿐만이 아니다. 고성능 자동차와 조명, 그리고 산업 문명을 떠받치는 눈에 보이지 않는 기간산업 역시 탄소발자국을 거의 남기지 않으면서 저렴한 비용으로 만들어 공급하고 운영할 수 있다면 과연 어떻게 될까? 사물을 제조하는 우리의 능력이 정말로 그 정도로 뛰어나다면 미래 세계에 대한 전망에는 빈곤과 결핍 대신 전례 없는 풍요(급진적이고 개혁적이며 지속 가능한 풍요)가 자리 잡을 것이다. 사람들이 원하는 것을 과거에는 꿈도 꿀 수 없었던 정도로, 더 많이, 더 낮은 비용(경제적 의미에서든 환경적 의미에서든)으로 만들어낼 수 있을 것이다. _<꼭 필요한 서문> 중에서

디지털 매체를 다운로드받는 경우와 마찬가지로 제품 한 단위당 들어가는 경영, 금융, 마케팅, 판매, 사무 지원, 법무 지원 등의 한계비용은 사실상 0에 가깝다. 따라서 APM은 오늘날의 디지털 매체와 비슷한 비용 구조라고 볼 수 있다. APM 시스템에서 최초의 제품을 생산하는 데 드는 비용은 새로운 이미지, 비디오, 소프트웨어 응용 프로그램 등을 만드는 데 드는 비용과 비슷하다. 그러나 제품을 유통하거나 배송하는 데 드는 비용은 낮고 분산되어 있으며 필요한 경우에만 발생한다. 오늘날 주문형 출판과 마찬가지로 재고 문제가 사라져버린다. 소비자는 창고에 쌓여 있는 재고 중에서가 아니라 잠재적으로 무궁무진한 제품 목록에서 원하는 제품을 고를 수 있다. _<급진적 비용 절감의 원천> 중에서

폐쇄 환경 농업(enclosed agriculture, 예를 들어 온실)은 농업을 온도, 토양, 물의 제약에서 자유롭게 해 식물 산출량을 크게 증가시키고 안정시킬 수 있다. 특정 장소의 특성과 기후가 농작물의 성장 조건을 결정하는 노지 재배와 비교할 때 통제된 환경은 농지의 생산성을 10배 이상 증가시킬 수 있다. 농작물의 성장 조건을 최적화하려면 외부와 차단된 공간에서 온도(너무 뜨겁거나 춥지 않고 대개 따뜻한 정도로), 습도(대개 높은 편이지만 포화될 정도는 아니도록), 햇빛(밝으나 직사광이 아닌 분산된 형태로)을 조절하고, 토양에는 질소, 인, 칼륨을 풍부하게 공급한다. 적절하게 조절된 폐쇄 환경은 살충제를 쓰지 않아도 해충을 막아주고, 질소와
인을 하천으로 방출하지 않고 재활용해서 농작물에 영양을 공급하면서 환경오염도 막는다. _<에너지, 자원, 농업의 변혁> 중에서