KOFAC SNS-VIEW

TREND REPORT

연구의 ‘사회적 영향력’, 어떻게 표현할까 미 국립과학재단이 밝힌 5가지 팁 외 4건 BRIEF REPORT/ FORUM 100만 명 달하는 데이터 빈곤층, 사회문제로 격상 외 4건

GLOBAL KEYWORD

꿈의 ‘양자 컴퓨터’ 개발 연대기 글로벌 기업의 양자 컴퓨터 개발 현황

호

한국과학창의재단에서 발행하는 정책지원 간행물 SNS-View(Science Network Society VIEW)는 과학기술을 바탕으로 국민과 소통하고, 배움을 나누는 분들께 국내외 트렌드 및 정보 중 유익한 내용만을 선별하여 전달하고 있습니다.

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발행일 2021.10.12.(제28호)

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Contents

TREND REPORT

과학기술문화

과학융합인재

BRIEF REPORT/FORUM

과학기술문화

GLOBAL KEYWORD

연구의 ‘사회적 영향력’, 어떻게 표현할까… 미 국립과학재단이 밝힌 5가지 팁

“과학적 증거 기반으로 정책 수립해야”… ‘과학자문 국제컨퍼런스’서 전문가 강조

STEM Learning Anywhere! 가정에서 함께 하는 STEM 교육

과학·수학·정보교육 미, 학교교육 품질평가… 100점 만점에 76.2점

STEM 분야 진로 추구, 코딩 학습 도입… 수학교육과정 개정한 캐나다 온타리오 주

100만 명 달하는 데이터 빈곤층, 사회문제로 격상

과학·수학·정보교육 팬데믹 겪은‘교육 불평등’… 얼마나 심각할까

“과학혁신도 이제는 국제협력 시대”

과학교육 위상을 높여라! …‘교육 불평등 해소’위한 미 한림원의 권고

인공지능, 미래 인재 양성의 ‘중추’로 자리매김

슈퍼 컴퓨터보다 1000배 빠른 컴퓨터, 게임체인저 ‘양자컴퓨터’의 등장 글로벌 기업의 양자 컴퓨터 개발 현황

TREND REPORT

과학융합인재

과학·수학·정보교육

· STEM Learning Anywhere! 가정에서 함께 하는 STEM 교육

· 미, 학교교육 품질평가… 100점 만점에 76.2점 · STEM 분야 진로 추구, 코딩 학습 도입… 수학교육과정 개정한 캐나다 온타리오 주

연구의 ‘사회적 영향력’, 어떻게 표현할까… 미 국립과학재단이 밝힌 5가지 팁

미 국립과학재단(NSF)은 연구개발과제 선정의 중요한 평가요소인 ‘광범위한 영향력’ 관련 가이드라인을 공개했다. 이와 함께 연구자들을 위한 5가지 팁도 준비했다.

활동주체 공공기관

활동사례 연구조사

https://beta.nsf.gov/science-matters/nsf-101-five-tips-your-broader-impacts-statement#hero-credit-caption

광범위한 영향력(Broader Impacts, 이하 BI)이란, 연구개발이 가진 ‘지식을 발전시킬 가능성(지적 탁월성: Intellectual Merit)’에서 한 발짝 더 나아간 개념이다. 이를 바탕으로 ‘사회에 얼마나 광범위한

영향을 미칠 수 있는지’에 대한 잠재적 가능성을 고찰한다. NSF는 연구 제안서 제출 시 반드시 이 두 가지 기준에 대해 별도로 기술하도록 요구하고 있다. 이와 관련해 NSF가 밝힌 5가지 팁은 다음과 같다.

1. 연구의 잠재적인 결과에 대한 9가지 예시 제공 ① 과학, 기술, 공학 및 수학(STEM)에서 여성, 장애인 및 소수 민족의 완전한 참여 ② 모든 수준에서 STEM 교육 개선 및 교육자 역량 강화 ③ 대중의 과학 문해력 증가 및 과학기술에 대한 대중의 참여 확대 ④ 사회에서 개인의 복지 향상 ⑤ 다양하고 세계적으로 경쟁력 있는 STEM 인력 개발 ⑥ 학계, 산업 및 기타 파트너십 증가 ⑦ 국가 안보 개선 ⑧ 미국의 경제 경쟁력 강화 ⑨ 연구 및 교육을 위한 인프라 향상

#Broader Impacts #연구개발 선정평가 #사회적 영향

작성자 이혜경 선임연구원

#28-1

2. NSF가 지원하는 추가리소스 참고 NSF는 연구자들이 BI에 대해 더 깊이 이해할 수 있도록 지원하고, 관련 활동을 촉진하기 위해 (https://www.researchinsociety.org/) ARIS(the Center for Advancing Research Impact in Society)라는 기관을 설립했다. 온라인을 통해 광범위한 최신 정보를 제공하고 있기도 하다.

3. 연구 분야 특성에 맞는 활동 제안 연구 분야에 따라 사회에 미치는 영향이 다르다. 예를 들어, 직접적으로 사회에 기여하는 연구가 있는 반면, 교육활동이나 커뮤니티 등 사회를 보완하는 활동에 더 유용한 연구도 있다. NSF 홈페이지에서 최근 수상한 사례들을 참조할 수 있다.

4. ‘광범위한 영향’과 ‘광범위한 참여’를 구분할 것 ‘참여 확대’는 ‘광범위한 영향’의 핵심요소다. 다만 ‘반드시 필요한’ 요소 혹은 ‘사회적 영향력을 끼치는 유일한’ 요인은 아니다. 5. 연구과제 검토자의 ‘광범위한 영향’ 평가 기준 검토자의 구체적인 기준은 다음과 같다. ‘제안된 활동이 대상에 맞는 적합한 방법인지’, ‘알려진

현황 분석

접근방식을 토대로 더 확장된 효과성을 추구하는지’, ‘연구자가 가지고 있는 강점이나 자원을 충분히 활용하는지’ 등이다.

미국, 유럽 등지에선 ‘과학적 연구가 사회에 미치는 영향’을 중시한다. 이에 연구과제 선정 시 평가지표에 ‘사회적 영향력’을 반영하고 있다.

미 NSF는 1997년부터 ‘광범위한 영향지표(Broader Impact Criterions, BIC)’를 통해 연구계획의 사회적 영향에 관한 사전적 평가를 수행하고 있다. 유럽연합은 책임연구(Responsible Research

시사점

RRI)라는 개념을 국제 공동연구 프로그램인 ‘European Framework Programme’과 ‘Horizon 2020’ 바탕으로 채택해 적용하고 있다.

국가연구개발 투자 규모가 확대되면서, 사회적 책무성 확보에 대한 관심도 커지고 있다. 이에 미국, 유럽 등은 연구의 ‘사회적 영향력’에 대해 연구기획 과정에서 제도화하고, 구체적인 방법론을 발전시켜 나가고 있다. 반면 국내에서는 여전히 연구와 논의 차원에 그치고 있다. 이는 그 필요성에 대한 공감대만 형성됐을 뿐, 사회적 영향에 대한 개념이 아직 모호한 상태이기 때문이다. 따라서 정량적인 측정 역시 불명확한 상황이다. 일부 전문가들은 “세부적인 평가기준 수립보다는, 연구과제 제안 시 아웃리치 계획을 ‘기술’하게 하는 것만으로도 연구자들의 인식 변화를 이끌어낼 수 있다”고 말한다. 거창한 계획보다는 점진적 변화를 위한 계기가 필요하다.

“과학적 증거 기반으로 정책 수립해야”… ‘과학자문 국제컨퍼런스’서 전문가 강조

코로나 팬데믹 사태를 맞아 ‘과학적 증거기반 정책결정’이 화두로 떠오르고 있다. 얼마 전 열린 제4회 과학자문 국제컨퍼런스(2021 INGSA)는 이를 중점적으로 다뤘다.

활동주체 국제기구

활동사례 국민인식개선

https://www.genengnews.com/news/science-advisors-issue-global-call-for-evidence-based-policy-making/

국제과학위원회(International Science Council)는 지난 8월 30일부터 9월 2일까지 과학자문에 대한 국제 컨퍼런스(International Conference on Science Advice to governments, INGSA)를

캐나다 몬트리올에서 개최했다. 이번 컨퍼런스는 팬데믹 상황을 맞아 더욱 강조되는 ‘과학적 증거기반 정책결정’이 그 화두가 됐다.

코로나 팬데믹 상황은 과학적 증거기반 정책결정에 대한 대중의 막대한 관심을 불러일으켰다. 행사에 참여한 전문가들은 이 상황에 대해 “높은 기대치에는 결과 달성에 대한 큰 의무가 따른다”라며 “현재의 위기와 미래 상황을 극복하기 위해선 국제적인 소통이 필요하다”고 주장했다. 피터 글럭맨(Peter Gluckman) INGSA 초대 의장은 “INGSA와 같은 국제 컨퍼런스는 정책 수립 과정에 있어 과학적 증거의 역할을 강조하고 있다”라며 “이번 팬데믹 상황은 다양한 분야의 거버넌스 체계에서 증거 기반 정책 결정의 장점과 부족한 부분을 함께 보여주고 있다”고 말했다.

#팬데믹 #과학적 증거기반 정책결정 #국제과학위원회

작성자 이석태 연구원

#28-2

미래사회의 다양한 변화에 대응하기 위해 여러 국가에서는 ‘증거기반’ 정책 수립을 강조하고 있다. 이는 객관적인 데이터와 정보를 바탕으로 사회문제를 진단하고, 합리적 정책을 수립하는 것을

현황 분석

말한다.*

* 증거기반 정책결정과 성과주의 예산에 관한 소고(한국재정정보원, ’19.12월)

과학적 증거기반 정책결정은 직관이 아닌 객관적인 데이터와 과학적 증거를 활용했다는 점에서 비효율적인 정책을 개선해 국민의 신뢰도를 높인다. 또한 정책 추진 과정에서의 실패와 갈등 역시 최소화할 수 있다. 이에 우리나라에서도 보건·교육·사회 등 다방면에서 증거기반 정책 수립을 통해 시정 효과를 높여야 한다는 목소리가 나오고 있다. 또한, 미 미국은 2016년 증거기반 정책결정위원회(the Commission on Evidence-Based Policymaking)를 설립했다. 이어 2018년에는 ‘증거기반 정책결정 기초법’을 제정해 그 효율성을 높이고 있다.

증거기반 정책 수립의 대표적인 사례가 최근의 사회적 거리두기 방역 대책이다. 이는 코로나-19 관련 빅데이터와 국내 의료수준 및 사회경제적 특성 등을 모두 고려해 수립된 정책이다. 현재 다양한

시사점

정책이 과학적 증거를 기반으로 하여 수립되고 있으며, 중앙정부와 지자체 등에서는 이를 통해 ‘과학행정’을 구현하고 있다.

기후변화와 환경문제, 코로나-19 팬데믹은 우리에게 많은 변화를 가져오고 있다. 이와 함께 재해·재난 발생, 경제·사회 구조의 재편 등 빠르게 변하는 미래사회는 필연적으로 국민들에게 불안감을 안겨 준다. 이런 상황에서, 국가·사회와 국민 간의 소통이 갈수록 중요해지고 있다. 이에 증거기반 과학정책 수립을 요구하는 목소리가 점차 커지고 있다. 증거기반 정책수립 결정은 미래사회 리스크 관리 차원에서 국민의 불안감을 해소할 수 있다. 이는 국가 위기에 선제적으로 대응할 수 있는 매뉴얼 역할도 함께 수행한다. 과학기술계는 증거기반 정책수립이 활성화 및 정착될 수 있도록, 과학기술 신뢰체계를 확보해야 한다. 이를 위해 다양한 데이터 및 정보의 신뢰성을 확보할 수 있는 검증체계를 마련하는 한편, 검증된 정보를 국가와 국민들에게 공유해야 한다. 또한, 과학기술 신뢰체계 구축을 통해 각 개인, 조직, 사회는 보다 책임감 있고 유연한 대처를 할 수 있는 주체로 성장을 촉구하여 국가와 개인의 혁신을 위한 사회적 자본으로써 과학기술·문화의 융합도 함께 필요하다.

STEM Learning Anywhere! 가정에서 함께 하는 STEM 교육

3M, 마스터카드, 지멘스, 아스트라제네카 등 글로벌 기업들이 가정에서 함께하는 STEM 프로그램을 개발, 지원하고 있다.

분야 과학융합인재

활동주체 기업

활동사례 콘텐츠 및 프로그램

https://finance.yahoo.com/news/discovery-education-social-impact-partners-130608445.html

다양한 글로벌 기업과 온라인 교육 플랫폼 디스커버리 에듀케이션(Discovery Education)은 무료 STEM 교육 콘텐츠를 가정에 보급하고 있다. 학부모와 아이들은 전문 기업들이 개발한 다양한 STEM

디지털 리소스를 가정에서 즐기며 STEM에의 흥미를 키워가고 있다. 3M이 운영하는 ‘가정에서 함께하는 과학(Science at Home)’은 3M 소속 과학자가 가정용품을 활용해 STEM 학습을 최대한 쉽게 알려주는 프로그램이다. 마시멜로를 이용한 엔지니어링, 베이킹 소다로 만드는 화학반응 등 아이들이 일상적인 물건을 통해 과학의 핵심원리를 알아가도록 한다. 마스터카드(Mastercard)는 ‘걸스포테크(Girls4Tech)’라는 여학생 대상 STEM 프로그램을 운영 중이다. 마스터카드 소속 사이버보안 팀이 민감한 데이터를 안전하게 보호하는 ‘암호학’, 악성 온라인 활동을 분석하는 ‘사기탐지’ 등의 콘텐츠를 진행한다. ‘최고의 보안 전문가 만나기’, ‘채용정보 제공’ 등 직업 탐색 콘텐츠도 같이 제공하는 것이 특징이다.

지멘스(Siemens)는 K-5∼12 학생들이 실습할 수 있는 ‘지멘스 STEM 데이(Siemens STEM Day)’를 운영하고 있다. 학생들은 움직이는 공을 탐구하며 2차 함수를 학습하고, 센서를 활용해 사회문제를 해결하는 로봇의 프로토타입을 설계할 수 있다. 더불어 차량 설계의 기본 구조를 배우고, 화성 탐사선을 설계하는 등 다양한 STEM 프로그램이 준비돼 있다.

작성자 김원일 선임연구원

#28-3

코로나 백신으로 많은 관심을 받고 있는 아스트라제네카(AstraZeneca)는 ‘재택실험(At-Home Experiments)’ 프로그램을 운영 중이다. 회사 소속 과학자들이 ‘집에서 세균과 박테리아 탐색하기’

① 3M “Science at Home” : https://www.youngscientistlab.com/students/science-at- home

‘곰팡이가 핀 빵 실험’, ‘딸기 DNA 추출하기’ 등 다양한 실험을 이끈다. 학생 및 학부모들은 이를 통해 종양학, 심혈관 및 호흡기 분야의 주요 건강 문제에 대한 솔루션을 탐구할 수 있다.

<참고 : 글로벌 기업들의 STEM 프로그램 운영 사이트>

② Mastercard “Exploring Cybersecurity and Artificial Intelligence” : https://girls4tech.discoveryed.com/

③ Siemens “Siemens STEM Day” : https://www.siemensstemday.com/ ④ AstraZeneca “ At-Home Experiments”

: https://www.howsciencepowersus.com/education-resources/home-experiments

이 외에도 구글(Google), 시스코(Cisco) 등 다양한 글로벌 기업들이 STEM교육에 참여하고 있다. 구글은 ‘코드 위드 구글(Code with Google; https://edu.google.com/)’ 프로그램을 통해 컴퓨터

공학 기초 커리큘럼 및 온라인 수업 자료를 무료 제공하고 있다. 구글 엔지니어들이 주도하는 고등학생 대상 여름 캠프도 매년 운영된다.

시스코는 ‘시스코 네트워킹 아카데미(Cisco Networking Academy)’*를 통해 청소년들에게 네트워크, 보안, IOT, 인공지능 교육을 제공하고 있다.

* Cisco Networking Academy 사이트 : https://www.cisco.com/c/m/en_sg/partners/cisco-networking- academy

시사점

대상을 고려한 배려도 이뤄지고 있다. 이를 통해 STEM을 알고 싶은 학생은 누구나 참여할 수 있다.

글로벌 기업들이 제공하는 STEM 프로그램은 자사의 전문 인프라를 적극 활용한 것으로, 그 수준이 높다. 또한 여성만을 위한 프로그램을 운영하거나, 소외계층을 참여시키는 등 특정

무엇보다 가정에서 쉽게 STEM에 참여하고, 이를 통해 가족이 함께 성장할 수 있다는 점이 긍정적이다. 글로벌 기업의 참여와 헌신을 바탕으로 ‘학교를 벗어난 STEM 교육’이 가정에서

지속가능한 교육으로, 가족이 함께 성장하는 교육으로 자리 잡아 가고 있다.

미, 학교교육 품질평가… 100점 만점에 76.2점

미국 교육전문지 에듀케이션 위크(Education Week)가 학교교육 품질평가 21(Quality Count 21) 결과를 지난 9월 발표했다. 미국 학교의 평균 학점은 C학점이다.

분야 과학·수학·정보교육

활동주체 비영리단체

활동사례 조사분석

https://www.edweek.org/policy-politics/nation-gets-a-c-on-latest-school-quality-report-card-while-n-j-again- boasts-top-grade/2021/09

에듀케이션 위크가 진행하는 학교교육 품질평가는 학업, 재정, 사회경제적 요인을 종합하여 이뤄진다. 지난 9월 발표된 미국 전체 학교의 평균 점수는 76.2점으로, 작년 대비 0.3점 상승했다.

이번 평가는 미국의 교육 연구기관인 에드위크 리서치 센터(EdWeek Research Center)가 분석한 지난 3년(2018~2020)간의 데이터를 기반으로 진행됐다. 성공 가능성, K-12 성취, 학교 재정이라는 3가지 범주에서 총 39개 지표를 평가했다. 그 결과 미국에서 학교교육이 가장 잘 이뤄지는 지역은 뉴저지 주로 나타났다. 88.1점을 기록한 뉴저지 주는 3년 연속 1위를 차지했다. 꼴찌는 66.7점을 기록한 뉴멕시코 주다.

이번 평가 결과는 정책 입안자들에게 하나의 큰 과제를 제시하고 있다. 코로나19가 초래한 심각한 교육 혼란을 극복하고, 교육 격차를 해결하는 것이다. 주요 내용은 아래와 같다.

#미국 #Education Week 학교교육

작성자 박예은 연구원

< 학교교육 품질평가 주요 결과 > 첫째, ‘학생 성취도’가 ‘교육 자원 투입’, ‘광범위한 사회적 여건’보다 낮은 점수를 기록했다. 둘째, 일반적으로 ‘학생 성취도’ 점수가 ‘학교 재정’, ‘교육 환경’ 점수보다 낮았지만, 플로리다, 네바다 주는 학생 성취도에서 더 나은 점수를 받았다.

셋째, 빈곤한 지역일수록 교육격차가 크게 나타났다. 그 해결을 위해선 빈곤율이 높은 지역에 더 많은 교육 자원을 투입해야 하지만, 대부분은 그렇게 하지 않는다(알래스카 주 제외).

넷째, 평가 범주에서의 결과가 일관적이지 않고 불균등하게 나타났다. 다섯째, 소수의 주(켄터키, 워싱턴, 컬럼비아 특별구, 조지아)만 작년보다 높은 점수를 받았고, 그 외의 주는 작년보다 낮은 점수를 받았다.

#28-4

교육부는 전국 시도교육청을 대상으로 ‘시도교육청 평가결과’를 실시하고 있다. 공교육 혁신 강화, 교육의 희망사다리 복원, 안전한 학교 구현, 학교 구성원 만족도 제고 등 4가지 영역 30개 지표를

중심으로 평가한다. 지난 6월 교육부는 ‘국가수준 학업성취도 평가 결과’ 및 ‘학습 지원 강화를 위한 대응 전략’을 발표했다. 이는 코로나19로 야기된 교육 공백이 학습 성취수준을 낮췄다는 분석에 따른 것이다.

시사점

교육부는 이에 ‘교육회복 종합방안’을 추진하기로 했다.

3년 연속 교육 선두를 차지한 뉴저지 주의 성공 요인은 기본에 충실한 것이다. 뉴저지 주에선 ‘교육적 성공을 지원하는 사회경제적 환경’, ‘강력한 자금 지원’, ‘견고한 학생 성취도’가 모두 균형있게 나타나고 있다. 이는 우리에게 큰 시사점을 준다. 지난달 발표된 ‘OECD 교육지표 21’에 따르면, 우리나라 초‧중‧고등학생의 공교육비는 OECD평균보다 많지만, 기초학력은 떨어진 것으로 나왔다. 코로나19등 어려움이 아직 공존하고 있으나, 공교육의 질을 끌어올릴 수 있는 강력하고 종합적인 전략과 대응이 필요한 시점이다.

STEM 분야 진로 추구, 코딩 학습 도입… 수학교육과정 개정한 캐나다 온타리오 주

캐나다 온타리오 주는 최근 코딩, 데이터 문해력, 수학적 모델링, 금융 문해력을 강조하는 새로운 9학년 수학교육과정을 도입했다.

분야 과학수학정보교육

활동주체 정부

활동사례 법령 및 제도

https://news.ontario.ca/en/release/1000301/modernized-math-course-prepares-students-for-jobs-of-the-future- and-life-skills

캐나다의 청년 실업률은 2020년 기준, 주요 7개국(Group of 7) 평균보다 훨씬 높다. 많은 청년들이 실직 상태거나, 자신이 가진 기술과 관련이 없는 일을 하고 있다. 불완전 고용 상태에 있는 청년들도

적지 않다. 이번 개정 교육과정은 취업시장의 요구를 적극 반영한 것이다. 고용주와 교육 전문가가 권고하는 사항을 바탕으로 실생활에서 수학의 활용 가능성을 강조했다. 온타리오 주의 이런 변화는 2005년 교육과정이 개정된 이후 무려 16년 만이다. 개정된 교육과정의 목표는 학생들이 수학 능력과 수리력(일상 생활에서 활용하기 위한 수학적 개념을 파악하는 능력)을 높이는 것이다. 이를 위한 구체적인 개정 방향은 다음과 같다.

#캐나다 #수학교육 #코딩 #STEM

담당부서 수학융합교육팀

작성자 이호 연구원

< 캐나다 온타리오 주 교육과정 주요 개정방향 > 첫째, 이자, 부채, 예금, 개인 예산 책정, 가격 비교 등 실용적인 생활 수학에 중점을 두고 취업시장과의 연관성을 높였다.

둘째, 1~8학년 수학교육과정을 바탕으로, STEM 분야의 대학 진학과 취업 경로를 모두 추구할 수 있도록 했다.

#28-5

셋째, 복잡한 수학을 이해하고 예측하기 위한 코딩 기술을 배움으로써, 학생들이 미래의 직업을 준비할 수 있도록 했다. 이 과정은 실제 상황을 표현하고 분석하기 위한 ‘데이터 학습 및 이해’를

포함한다.

온타리오 주에서 도입한 새로운 9학년 수학교육과정은 코딩과 수학적 모델링 과정을 필수로 하는 캐나다 최초의 과정이다. 현재 우리나라도 ‘국민과 함께하는 2022 개정 교육과정 추진계획(’21.4월

현황 분석

시사점

교육부)’을 발표하고 교육과정 연구를 본격적으로 진행하고 있다.

온타리오 주의 사례처럼, 우리나라도 과감한 혁신과 변화를 바탕으로 한 수학과 교육과정 개정이 필요하다. 단순히 ‘어떤 내용을 교육과정에 담을 것이냐’, ‘학습량을 어느 정도로

조절할 것이냐’, ‘수학 몇 과목을 필수로 이수해야 하느냐’와 같은 근시안적인 시야에서 벗어나야 한다. 미래 사회를 살아갈 학생들에게 진정으로 필요한 수학은 무엇일지 고민이

필요한 시점이다.

BRIEF REPORT/FORUM

· 100만 명 달하는 데이터 빈곤층, 사회문제로 격상

※ 과학기술 분야 지원을 목표로 하는 각 국 정부 문서 및 기업 보고서, 국제 포럼 등의 주요 내용을 짧게 소개하기 위한 것으로, 보다 자세한 내용은 원문 링크를 참고해주시기 바랍니다.

과학·수학·정보교육

· 팬데믹 겪은‘교육 불평등’… 얼마나 심각할까 · “과학혁신도 이제는 국제협력 시대” · 과학교육 위상을 높여라!… 교육 불평등 해소’ 위한 미 한림원의 권고 · 인공지능, 미래 인재 양성의‘중추’로 자리매김

100만 명 달하는 데이터 빈곤층, 사회문제로 격상 스코틀랜드와 웨일스의 데이터빈곤 사례 연구 결과

작성자 미래전략팀 최경철 연구원

과학기술문화

조사결과보고서

발 행 일 2021.4.20.

관련 문서 명 스코틀랜드와 웨일스의 데이터 빈곤 (Data Poverty in Scotland and Wales)

발행 기관 NESTA(National Endowment for Science, Technology and Arts)

원문 링크 https://media.nesta.org.uk/documents/01-FS_NEST_DPENG_Book_Ho3AqpW.pdf

⊙ 코로나19 이후, 세계적으로 새로운 정보격차인 데이터 빈곤(Data Poverty)이 생겨나 사회문제로 대두 ⊙ 관련 실증사례 보고서가 영국의 혁신재단 NESTA를 통해 전 세계 첫 발표

① 데이터빈곤(Data Poverty)이란 무엇인가? - (의미) 필수적인 온라인 정보를 찾기 위해 모바일 및 PC 인터넷을 사용하기 어려운 상황에 놓인 개인 및 가정 - (문제점) 개인 및 가정의 인터넷 사용이 제한되면, 온라인으로 얻을 수 있는 다양한 혜택에서 소외됨 예) 온라인 커뮤니티 활동, 광범위한 사회적 문제 참여, 온라인 업무 수행, 온라인 구직 활동 등

② 스코틀랜드와 웨일스의 데이터빈곤 현황 - 코로나19로 많은 오프라인 활동이 온라인으로 전환되면서 개인 및 가정의 인터넷 필요량이 늘어남 - 팬데믹으로 인한 소득감소 및 실직은 많은 이들에게 경제적 부담을 전가함. 이에 사람들이 인터넷을 끊거나, 데이터 용량이 낮은 가격대를 구매하게 되면서 ‘데이터 빈곤’ 심화 - 하지만 새로운 개념인 데이터 빈곤과 관련, 그 규모와 깊이를 정량화할 수 있는 자세한 자료가 현재까지 없었음. 이에 영국 NESTA는 스코틀랜드와 웨일스에서 2,000명 이상을 설문조사해 데이터 빈곤 현황보고서를 발표함

- 본 보고서에서 발견된 중요한 점은 다음과 같음

1. 스코틀랜드, 웨일즈 성인 7명 중 1명, 데이터 빈곤 경험 · 거의 백만 명의 성인이 인터넷을 충분히 사용하지 못하고 있음 2. 데이터빈곤은 사회적 불평등을 확대함 · 데이터빈곤에 빠진 사람은 여러 사회적 기회가 줄어들고, 고립됨. 이는 개인의 웰빙에 영향을 미치고 경제적 기회를 제한시킴 3. 인터넷 사용량의 경우 수요가 충족되지 않는 경우가 많음 · 10명 중 1명은 월말 이전에 정기적으로 핸드폰 데이터 사용량이 부족함. 특히 데이터 사용량이 많은 대가족의 경우, 이를 낮추기 위해 더 큰 어려움을 겪고 있음 4. 금융 및 인터넷 활용 능력은 데이터빈곤과 관련이 높음 · 디지털 및 금융 지식이 낮고 구매력이 약한 사람들은 인터넷을 통해 더 나은 거래가 가능하다는 것을 깨닫지 못함. 이는 높은 거래비용으로 이어져 악순환이 반복

⊙ 평등한 인터넷 사용은 지속가능한 소비, 학습, 건강·웰빙, 기술혁신 등 여러 방면의 정보 및 접근성을 보장한다. ⊙ 데이터 빈곤이 중요한 이유는 인터넷을 접근할 수 있는 개인과 가정이 사회 혁신의 원동력이자 동인이기 때문이다.

팬데믹 겪은‘교육 불평등’… 얼마나 심각할까 교육 형평성 현황 : 6가지 이슈

작성자 미래전략팀 한준우 사무행정원

국제기관 보고서

관련 문서 명 2021년 교육 형평성 관련 6가지 이슈 (Six key takeaways on equity from Education at a Glance 2021) 발행 기관 OECD Education and Skills Today 발 행 일 2021.9.16. 원문 링크 https://oecdedutoday.com/six-key-takeaways-equity-education-2021/

⊙ OECD는 코로나19가 전 세계 교육에 끼친 영향력을 측정하기 위해「2021년 한눈에 보는 교육(Education at a Glance 2021)」보고서를 발표하고, ‘교육 형평성’을 주요 주제로 관련 통계를 제공

성인 5명 중 1명, 중졸로 학력 마감 1 - OECD 회원국 평균 성인 20%, 청소년 15%가 상위 중등교육(upper secondary education)을 받지 못함 - OECD 회원국 1/4에서 10% 이상의 어린이들이 중퇴를 경험 학교 폐쇄, 학년 높아질수록 ‘심각’ 2 - 평균적으로 유치원 55일, 초등학교 78일, 중학교 92일, 고등학교 100일가량 휴교 - OECD 회원국 중 1/4은 150일 이상 고등학교 완전 폐쇄 조치 시행 (2020.1월 ~ 2021.5월 기준)

공공재정지원, 교육 형평성 제고에 효과적 3 - 특히 유아교육 등 사교육 비중이 큰 단계에서 기여도가 높음 - 이에 OECD 회원국 및 파트너 국가의 상당수(2/3)에서 교육재정 확대 3차 교육(Tertiary education)*을 받은 외국 태생 성인은 본토출생자에 비해 고용률이 낮음 - 전체 OECD 국가 해외출생자의 교육 성취도는 상위 중등교육 이하가 22%, 고등교육 이하 14%, 3차 교육은 18% 수준임 4 - 그러나 교육 성취도가 낮은 경우, 외국 태생 성인의 고용률이 더 높은 경우가 종종 발생. 이는 본토 출생자와

* 중등 교육 후 진행되는 대학 및 직업 교육 과정

외국태생 성인에게 요구되는 고용 수요가 다름을 의미. 또한 외국서 획득한 높은 교육 성취도가 본토에서 인정받기 어렵다는 뜻이기도 함. 교육 성취도 향상, 여성에게 더 도움 된다 - 고등학교 재수생들의 60%가 남학생이며, 고등교육을 이수하지 않고 학교를 떠날 가능성이 더 높음 5 - 3차 교육 신입생 중 남성은 45%. 현재와 같은 추세라면 30세가 되기 전에 3차 교육을 수료하는 남성은 31%에 그칠 전망(여성 46%) - 그에 비해 대부분 국가의 여성은 남성보다 낮은 고용률을 기록. 연봉 역시 더 낮게 받는 경향을 보임

2008년 금융위기와 달리, 팬데믹으로 인한 실업은 모든 집단들에게 영향을 미침 6 - 2019년과 2020년 사이 실업률은 1~2%p 증가함 - 실업률 증가폭은 집단 간 비슷한 수준으로 나타남 (ex: 중등교육 이수자 vs 3차 교육 이수자, 남성 vs 여성)

⊙ 코로나19로 인해 ‘평등한 교육자원 및 기회 제공’, ‘교육 및 디지털 기술에 대한 장기적 투자’, ‘평생학습’등의 주요 교육형평성 이슈들이 더욱 중요해졌다. 교육 분야 정책 의사 결정 시 이에 대한 적극적인 고려가 필요한 시점이다.

“과학혁신도 이제는 국제협력 시대” 글로벌 과학혁신 네트워크 현황 : 미국-영국 사례

작성자 미래전략팀 이어진 연구원

정부 문서

관련 문서 명 2021년 영국-미국의 과학 혁신 네트워크 요약 (UK Science and Innovation Network Country Snapshot-USA 2021)

발행 기관 UK Science & Innovation Network

발 행 일 2021.9.10.

https://www.gov.uk/government/publications/uk-science-and-innovation-network-country-snapshot-usa/uk- science-and-innovation-network-country-snapshot-usa-2021#us-science-and-innovation-landscape

⊙ 미국은 바이든 행정부 출범 후 EU, 영국, 캐나다 등과 기술 동맹을 추진 ⊙ 영국은 과학혁신 네트워크 ‘SIN(Science and Innovation Network)’을 통해 국가 간 협력·파트너십 구축에 나서고 있으며, 국제 자원을 바탕으로 연구 인프라 우수성과 경쟁 우위 선점 노력

① 영국의 과학혁신 네트워크(SIN) - (구성) 영국 국제 무역부(Department for International Trade, DIT) 및 기타 조직 연계 - (주요 분야)

보건 생명과학 Health and Life Sciences

청정 에너지 Clean Energy

양자 기술 Quantum Technology

사이버 및 정보통신기술 Cyber and ICT

극지방 Polar Regions

우주 Space

미래 제조 Future

식량 농업 Food and Agriculture

Manufacturing

자원 및 회복력 Resources and resilience

미래 도시 Future Cities

해양 Oceans

- (미국과의 협력 현황) ‘SIN-US’를 통해 영국과 미국은 연구 및 과학혁신 분야에서 협력하고 있음. 이는 영국에 새로운 비즈니스 기회를 제공할 수 있음. 영국은 또한 미국의 과학 및 혁신 정책을 벤치마킹하는 것도 가능

② 미국의 과학혁신(S&I) 환경

※ 미국 워싱턴D.C.에 위치한 영국 리서치 앤 이노베이션(UKRI) 파트너십 활용

· 2020 글로벌 혁신 지수 순위 : 3위 · 2021년 상위 10위권 안에 든 미국 대학 수: 8개 · 영국과 미국의 연구자에게 공동으로 수여되는 과학 노벨상 수: 30개 ※ 미국은 매년 R&D 분야에 약 5,500억 달러(GDP의 2.8%)를 투자하며, 이 중 73%를 민간 부문의 투자금으로 구성됨

- (S&I 분야 관련 기관 및 정책) 구분

기관

법안 (행정명령)

주요 내용

백악관 과학기술정책국 (The White House ·광범위한 연방 과학 이니셔티브에 대한 부처 간 우선순위를 조정

※ 관련 주요 기관 : 국립과학재단(National Science Foundatio, NSF), 국립보건원(the National Institutes of Health, NIH)

Office of Science and Technology Policy

에너지부(the Department of Energy, DOE), 국방부(the Department of Defense, DOD)

OSTP) 국립보건원(NIH) , 질병관리센터(CDC)

·예산을 대폭 증액 및 기후 변화가 건강에 미치는 영향 연구 지원 첨단보건연구사업청 ·국립보건원(NIH) 내의 첨단 프로젝트 기관으로서 신규 설립(예정)되어, (Advanced Research Projects Agency 암, 당뇨병 및 알츠하이머 등 질병의 혁신 촉진 –Health, ARPA-H)

·미국은 인공지능 기술 우위 선점을 위해 2020 국가 AI 이니셔티브법(The National AI Initiative Act of 2020)을 2021년 1월

미국 AI 이니셔티브 1일 제정 (National Aritificial ·국립과학재단(NSF)(+5년간 48억 달러), 에너지부(DOE)(+11억 5천만 Intelligence Initiative) 달러), 국립표준기술연구소(+3억 9천만 달러)를 포함한 12개 이상의

연방 기관에 AI 투자 대폭 증대 국가 양자 이니셔티브 (National Quantum ·미국 양자정보과학(QIS) 분야 개발 지원을 위해 2018년 12월 제정 ·양자 연구 및 관련 인력 양성, QIS 부문에 대한 연방 및 민간 기반 구조 Initiative)

확장, 국제적 협력 촉진 등을 위해 약 12억 달러 규모 지원 추진

③ 영국-미국 S&I 분야 협력 현황 - 코로나19 회복 후 증상(일명 ‘long COVID’) 연구를 위한 대한 영-미 협력 촉진 - 미 국립암연구소의 22,500만 달러 규모 자금 활용, 영-미 암 연구 파트너십 확대 - 글로벌 전력 시스템 전환(Global Power Systems Transformation, G-PST) 컨소시엄 가입 * 미국의 에너지부 장관(Jennifer Granholm) 및 산업에너지부(BEIS)의 국무장관(Kwasi Kwarteng)이 2021년 4월 바이든 기후 정상회의의 일환으로 공식적으로 출범 추진 - 조기경력 미국 과학자들의 영국 기후 조치 참여 장려 및 유엔기후변화회의(COP26*) 인식 제고 * 유엔기후변화회의(2021.10.31. ~ 11.12.) : COP26은 영국 스코틀랜드 글래스고에서 개최 - 영국 로봇 연구원들과 미국 산학계 간 협력 수립, 이동성(Mobility) 및 정밀 농업(Precision agriculture)에 관한 미국 파트너와의 연구개발 MOU 촉진, STEM 분야 성별 임금 격차를 해소하기 위한 데이터 사용 파트너십 구축 등

시사점

⊙ 국가 간 과학기술 분야 협력이 활발해지면서, 우리나라도 「2021년 과학기술혁신 정책 아젠다」를 통해 과학기술외교 및 국제협력을 강조하고 있다. 영-미 협력 등 다양한 해외 사례를 바탕삼아, 향후 정부의 과학기술 협력체계를 구축하기 위한 구체적인 계획을 수립해야 할 것이다.

작성자 미래인재양성지원팀 고수영 연구원

해외 단체 보고서

발 행 일 2021.

과학교육 위상을 높여라!… ‘교육 불평등 해소’ 위한 미 한림원의 권고

관련 문서 명 과학교육을 위한 행동 촉구 (Call to Action for Science Education)

발행 기관 The National Academies of SCIENCES, ENGINEERING, MEDICINES

https://www.nationalacademies.org/news/2021/07/science-education-should-be-national-priority-new-report- calls-on-federal-government-to-encourage-focusing-resources-on-high-quality-science-for-all-students

⊙ 2021년 7월 미국 국립과학·공학·의학 한림원은(The national Academies of Sciences, Engineering, Medicine) 양질의 과학교육을 받지 못하고 있는 미국 과학교육 문제점 분석 ⊙ 첨단 과학기술 시대에 필요한 과학적 지식·사고를 모든 학생이 함양할 수 있도록 국가·주에서 정책 입안자 및 교육 이해 관계자가 취할 수 있는 세 가지 사항을 제안

① 미국 과학교육의 주요 과제 - 과학적 지식과 사고는 STEM 분야의 인력 및 민주주의 사회의 모든 이에게 필수적인 부분. 그러나 현재 미국에서 과학교육은 국가 우선순위가 아니며 지역사회에서는 모두에게 동등한 방식의 고품질 과학교육을 제공하지 못함

주요내용

· 고등학교 졸업생의 22%만이 과학에 능숙함 · 평균 초등학교 교실은 하루에 20분 미만의 과학을 학습함 · 초등교사의 69%는 과학을 가르칠 준비가 잘 되어 있지 않다고 응답함 · 유색 인종과 백인 사이의 교육 품질 격차 존재함

② ‘과학교육 위상 강화’를 위한 4가지 권고사항

◎ 더 좋고, 평등한 과학교육을 위한 국가·주 3대 실천 영역 1) 과학교육의 위상 강화, 2) STEM 교육 기회 확대를 위한 지역 연계·지원 체제 구축, 3) 고품질의 평등한 과학교육 추진 현황 문서화

- 1) 과학기술정책국(OSTP) 리더십을 통해 과학교육의 위상을 높이고, 모든 학생이 고품질 과학 학습기회에 대한 접근성을 높일 수 있도록 조치 - 2) 의회는 다음 초·중등 교육법 재승인 시, 과학을 학업 성취도 지표에 포함(이 때, 다양한 평가 시스템 활용 필요) - 3) 주 교육부는 K-12 교육에 대한 책임 시스템에 과학으 포함하기 위한 정책을 즉시 추진 - 4) STEM 교육 국가 이해 관계자의 기회의 격차 해결을 위한 각별한 노력 촉구(과학자, 산업계 등 다양한 그룹의 공동 행동을 촉구 및 상호 연계 강화 필요)

① 국내 과학교육 현황 - (1967년) 과학교육진흥법 : 국민의 과학지식‧기능 및 창의력을 함양하여 과학교육의 진흥을 도모 - (2018년) 과학‧수학‧정보 교육 진흥법 : 과학교육뿐만 아니라 산업 환경 변화를 대비하는 핵심 교과인 수학‧정보 교과까지 포함하여 전부개정, 미래사회를 이끌어갈 융합형 인재양성에 기여하고자 함

현황분석

② 미국의 권고사항과 우리나라 교육 현황 비교 1) 과학교육의 위상 : 우리나라 과학교육의 위상은 영국 등 주요 선진국과는 다르게 교육과정 내 기초과목으로 분류되는 것이 아닌 ‘탐구’ 과목으로 분류되는 등 교과 위상이 높지 않음 ※영국은 국가교육과정에서 핵심교과로 국어, 수학, 과학 과목을 채택 ※ PISA, TIMSS 등 국제 학업 성취도 평가에서는 ‘과학’을 포함하여 평가 진행 2) 국가수준 고교 학업성취도 평가에서의 제외 : 교육부 및 한국교육과정평가원 주관으로 ‘국가수준 학업성취도 평가’를 진행하고 있음 - 과학은 중학교 단위에서만 평가에 포함하며 고등학교에서는 국‧영‧수만 평가함 - 평가문항은 교육과정에 제시된 성취기준을 얼마나 달성하였는지를 평가하는 문항들을 중심으로 구성됨 3) 과학교육 종합지표 개발 : 한국과학창의재단은 2020년 과학교육 종합 지표 개발 완료 - 교육부에서는 5개년 단위로 ‘과학교육 종합계획’을 설계‧발표하며, 국가 단위의 과학교육 정책 추진 및 성과를 점검하는 것으로, 사업들의 성과를 점검에 초점 - 과학교육 현황을 종합적으로 진단‧점검하고 분석할 수 있는 기반을 마련을 위해, 올해부터는 ‘과학교육 종합지표’를 시행 예정 4) 정부 연계 및 과기계 요구 : 국가 차원에서 과학교육을 추진하는 교육부와 과기부는 작년 7월에 ‘과학‧수학교육 발전협의체’를 구성하여, 다양한 영역에서 협업방안을 논의 - 과학기술계, 공학계 등 학계에서는 과학‧수학‧정보 교육의 강화를 촉구하며 최근 ‘수학‧과학‧정보 교육 확대’를 요구하는 성명서 발표(’21.9.13, 한국과학기술단체총엽합회)

시사점

⊙ 인공지능으로 대표되는 다양하고 복합적인 첨단 과학기술 시대, 이제 과학적 소양(Science Literacy)은 모든 학생이 갖춰야 할 필수요소다. 이는 초‧중등 교육과정에서의 잘 설계된 체험‧탐구 중심 과학교육을 통해 함양할 수 있다. 이에 우리 정부도 관련 법령을 제정하고, 종합계획을 수립하는 등 다양한 노력에 나서고 있다.

그러나 아직 과학교육은 그 중요성을 인정받지 못하고 있는 것으로 보인다. 학생의 선택권 존중, 미래 핵심 이슈, 과목 이기주의 방지 등 다양한 정책이 그 원인으로 지목된다.

⊙ 이는 최근 발표된 ‘2022 개정 교육과정 추진계획’에서도 잘 나타난다. 추진계획에는 ‘디지털 및 생태전환 교육, 민주시민 교육, 안전 교육, AI‧SW교육’을 강조했지만, 정작 기반이 되는 ‘과학교육’ 및 ‘과학적 소양’에 대한 언급은 찾기 힘들다.

⊙ ‘과학교육’은 미래를 이끌 중요한 교과로서, 현재보다 더 높은 위상을 확보해야 할 것으로 보인다. 과학은 ‘STEM 분야 인재 확보를 통한 국가 경쟁력 강화’, ‘과학적 사고를 통해 복합적이고 다양한 문제를 해결하는 민주시민 양성’이라는 2가지 미션을 수행하는 데 필수적인 역량이기 때문이다. 향후 더 많은 학생들이 고품질 과학교육을 받을 수 있도록, 우리 모두의 적극적 노력이 필요한 때다.

인공지능, 미래 인재 양성의 ‘중추’로 자리매김 AI 교육 현황 다룬 ‘K-12 인공지능 교육 특집호’

작성자 SW·AI인재양성팀 김종범 연구원

학술 논문

⊙ 최근 인공지능(AI)이 각계의 주목을 받으며 다양한 분야에서 활용되며, 경제, 사회, 문화 등 우리 생활 전 영역에 걸쳐 영향력을 넓히고 있음 ⊙ 교육 분야도 마찬가지. ‘AI를 어떻게 가르칠 것인지’, ‘AI를 어떻게 활용해야 교육에 도움이 될 것인지’ 등 다양한 주제가 논의되는 상황. 실질적으로 수업을 담당하는 교사, 교육을 지원하는 관리자, 행정가 등 모든 교육 주체가 주목하고 있음

배경

① AI 교육 사례, 각국 프로젝트 결과 등 다양한 연구 제시 - 특집호에서는 AI 교육 연구를 세 가지 영역으로 구분해 제시 - 첫 번째 영역은 ‘초‧중‧고 AI 교육에 대한 근본적 관점’을 다룸. ‘교육학적, 내용적, 기술적 능력을 중심으로 교사 역량 강화’ 사례를 분석한 우리나라 연구와 함께 ‘문화적 맥락과 AI 교육의 관련성’을 다룬 일본 연구 논문으로 구성됨 - 두 번째는 학교에서 바로 도입할 수 있는, 학교 및 수업 단위의 교수학습법 및 프로젝트 수업법을 다루고 있음 언플러그드 활동(컴퓨터를 사용하지 않고 종이, 연필 등을 이용하여 활동하는 것), 간단한 프로그래밍의 활용, 간단한 AI 시스템 제작 과정 참여, 신경망의 구축과정 설명, MOOC 활용, 현실 문제 해결을 위한 프로젝트 활용 등 AI를 가르치는 여러 방법이 제시됨 - 마지막에는 AI 교육 정책에 관한 각국 사례 제시. 예를 들어, AI 교육을 제도화하고 확대, 전문화하기 위한 헝가리 및 오스트리아의 프로젝트 결과가 있음. 또한 K-12 AI 교육에 대한 미국, 유럽, 아시아의 비교 인터뷰도 게재

구분

② 인공지능 교육 관련 서비스 및 자료

세부 내용 ·Symposium on Educational Advances in Artificial Intelligence (EAAI) (annual symposium collocated with the AAAI Conference on Artificial Intelligence) ·International Conference on Artificial Intelligence in Education (AIED) ·AAAI Spring and Fall Symposia (including tracks for AI K-12 education) ·Technical Symposium on Computer Science Education 과학저널 ·International Conference on Frontiers in Education (FIE) (educational innovations and 컨퍼런스 computing education including AI) 심포지엄 ·International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI) (annual conference where certain tracks and workshops also deal with AI K-12 education) ·International Journal of Artificial Intelligence in Education ·International Journal Computers & Education: Artificial Intelligence ·German Journal of Artificial Intelligence (special issue on Education in Artificial Intelligence K-12)

·Artificial Intelligence for K-12 initiative (AI4K12) ·Regular updated list of AI K-12 resources by the AI4K12 initiative ·Elements of AI online course ·ReadyAI artificial intelligence education for K-12 ·AI4ALL Open Learning—AI curriculum and teacher resources 이니셔티브 ·MIT AI Learning Units ·Technovation AI Family Challenge initiative 프로젝트 ·Massive open online course (MOOC): AI Basics for Schools 자료 ·Udacity course on essential AI concepts ·European Driving License for Robots and Intelligent Systems ·Collection of AI Experiments by Google ·Teachable Machine ·Machine Learning for Kids ·KI macht Schule

·Artificial Intelligence: A Modern Approach ·The Quest for Artificial Intelligence: A History of Ideas and Achievements 읽기자료 ·Teaching AI: Exploring New Frontiers for Learning

·What to Think About Machines That Think ·Future Frontiers: Education for an AI World

③ “AI 교육, 미래 대비 위한 핵심 과제”…각국 AI 교육 전문가 인터뷰 - AI 교육 관련 인터뷰 연구는 스웨덴 린셰핑 대학(Link ö ping Univ.)의 컴퓨터과학 부교수이자 발렌베리 대학원 AI 연구소장인 프레드릭 하인츠(Fredrik Heintz) 박사가 미국, 영국, 싱가포르 등 각국의 AI 교육전문가를 대상으로 수행 - 공통 질문: 인터뷰 대상자 소개, AI 교육 관련 경력, AI 교육을 초‧중‧고에서 가르치는 것이 중요한 이유, AI 교육과 관련해서 현재 일어나고 있는 일과 앞으로의 계획 등 - 핵심 질문인 “초‧중‧고에서 AI 교육이 왜 중요한지”에 대한 답변 내용 비교 · 데이비드 투레츠키(David Touretzky; 미국, 카네기 맬론대 컴퓨터과학과 연구교수) : “학생들이 AI의 작동 원리를 이해하고, 그에 대한 수수께끼를 푸는 것은 AI로 인한 발전 및 혼란에 대처할 수 있게 해준다. 이를 통해 학생들은 AI를 활용하는 직업을 갖거나, AI 개발자가 될 수 있는 준비를 할 수 있다.” · 로렌스 리유(Laurence Liew; 싱가포르 AI 이노베이션 디렉터) : “학생들에게 AI를 이해시키고자 하는 이유는, AI가 미래 세상의 핵심 기술일 것이기 때문이다.” · 파브리지아 베니니(Fabrizia Benini; 유럽연합 집행위원회) : “사회의 변화는 우리가 살고, 일하는 방식에 큰 영향을 미친다. 때문에 이를 교육에 반영하는 것은 매우 중요하다.”

시사점

⊙ 올해는 2022년 발표 예정인 개정 교육과정에 대한 다양한 논의가 오가는 한편, 다음 세대의 교육 방향이 결정되는 중요한 시기다. 그런 동시에, 미래 교육을 구성하는 중요한 축 중 하나인 AI 교육에 대한 논의도 뜨거운 상황이다.

⊙ 국내 AI 교육에 관한 논의는 비단 우리나라에만 국한되지 않는다. AI 교육을 적용하려고 하는 다른 나라가 우리의 교육과정이나 사례를 참고하기 시작했다.

⊙ 한국정보교육학회, 한국컴퓨터교육학회, 한국정보과학회, 한국정보처리학회가 발간하는 정보교육 관련 논문지에 점차 AI 교육 관련 논문 게재가 늘어나고 있다. 관련 특집호를 발간한 학회도 있다. AI 교육 분야는 전 세계적으로도 연구가 시작하는 단계이므로, 아직 주도권을 확보할 기회가 있다. 관련 연구가 더욱 활발하게 추진될 수 있도록 힘을 모아야 할 때다.

슈퍼 컴퓨터보다 1000배 빠른 컴퓨터, 게임체인저 ‘양자컴퓨터’의 등장 글로벌 기업의 양자 컴퓨터 개발 현황

슈퍼 컴퓨터보다 1000배 빠른 컴퓨터, 게임체인저 ‘양자컴퓨터’의 등장

글로벌 기업의 양자 컴퓨터 개발 현황

1995년 미국표준기술연구원(NST)은 최초로 ‘양자’ 컴퓨터를 선보였었다. 양자컴퓨터는 0과 1의 2진법을 활용한 ‘비트(bit)’로 정보를 처리하는 기존 컴퓨터와 달리, ‘큐비트(quantum bit, qubit)’에 0과 1을 동시에 포함함으로써(중첩, Quantum superposition) 기존 슈퍼 컴퓨터보다 월등한 처리능력을 갖게 된다.*

※ 0과 1로 구성된 10자리의 암호를 푼다고 가정할 때

기존 컴퓨터

양자 컴퓨터

총 1,024개의 비트(bit)를 사용

0과 1의 경우를 중첩한 정보 사용하므로, 총 10개의 큐비트 사용

2 =1024

그러나, 실상 양자 컴퓨터는 21세기에 들어와서까지도 양자 ‘컴퓨터’로서 자리매김 할 수 있을 수준까지 그 성능은 크게 향상되지 못했다. 양자 컴퓨터는 오랫동안 영화 마블MARVEL 시리즈 등 SF영화의 단골 소재로만 남게될 것 같았다.

QUAN-TUMCOM-PUTER

? 그런데 등장한 진짜 양자컴퓨터?

2019년 10월 23일 영국 학술지 네이처Nature에 구글이 초전도소자를 이용해 개발한 53개 큐비트의 양자 컴퓨터 ‘시커모어(Sycamore)’에 대한 논문이 실렸다. 기존의 슈퍼컴퓨터로는 해결할 수 없는 문제를 해결해내는 ‘양자우위(quantum supermacy)’에 도달하기 위한 중요한 임계값인 ‘50개 큐비트’ 이상을 구현한 진짜 양자 컴퓨터가 등장한 것이다. 기존 슈퍼컴퓨터로 1만 년이 소요되는 문제를 200초 만에 풀었다는 결과에, 경쟁구도에 있던 IBM은 곧바로 일부 실험 내용이 부정확하다며 지적하기도 했으나, 위 논문은 실제 ‘양자우위’에 도달한 최초의 실험적 증거로서 양자컴퓨터 개발 레이스를 본격화하는 신호탄이 되었다.

? 양자컴퓨터가 이제야 등장하는 이유

2011년 캐나다의 D-WAVE는 128개의 큐비트를 사용하는 ‘D-웨이브 원’이라는 시스템을 선보였고, 2015년에는 1000개의 큐비트를 사용하는 양자컴퓨터를 개발하였다고 주장했다. 그러나 이는 기존 슈퍼컴퓨터에 비해 처리속도의 큰 향상을 보여주지 못함으로써 실제 큐비트를 개발하지 못한 것이 아니냐는 의심을 받았다.

큐비트를 조작하기 위해서는 입자수준의 정밀 제어가 필요한데, 성능을 위해 큐비트의 숫자를 늘릴수록(양자 우위에 도달하는 50개 이상으로!) 결국 연산이 붕괴되는 ‘결잃음(Decoherence)’이 발생할 확률이 높아진다. 때문에 양자 컴퓨터는 현재의 기술 수준에 이르기까지 이론상으로만 가능한 기술로 남아있었다.

? 이제 곧 우리도 양자 컴퓨터를 쓸 수 있을까?

양자우위에 도달하긴 했지만, 양자 컴퓨터가 바로 상용화되긴 어렵다. 아직 소수의 큐비트밖에 다룰 수 없고, 결잃음 현상을 완전히 막기는 어렵기 때문이다. 게다가 양자 컴퓨터의 초전도 소자 작동을 위해서는 영하 270도에 가까운 초극저온이 필요하다. 실용적인 문제해결이 가능한 수준으로 양자 컴퓨터를 먼저 개발하기 위해서 각국의 선도기업들 및 연구기관들을 중심으로 연구가 진행되고 있다.

! 미국과 중국의 개발 戰

구글의 시커모어를 통해 양자 우위 입증에서 나아가, 양자 컴퓨터의 오류를 최소화하고 보정하기 위한

노력을 하고 있다. 2029년까지 구글은 오류 보정이 가능한 양자 컴퓨터 개발을 목표로 하고 있으며, 인텔 등

미국

이미지 출처 : IBM

이미지 출처 : intgel

이미지 출처 : Amazon

실리콘밸리의 IT기업들이 뒤이어 연구를 추진하고 있다.

IBM

예고했다.

컴퓨팅 상용화 기술을 개발 중이다.

인텔 (Intel)

연구의 핵심이다.

아마존(Amazon)

가능하다.

구글 퀀텀 인공지능(AI) 캠퍼스 버추얼 투어

- 2021년에는 127큐비트 양자 컴퓨터 ‘이글’을, 2022년에는

433큐비트 양자 컴퓨터 ‘오스프리’를 출시할 계획을 밝혔다.

2023년에는 무려 1,121큐비트 양자 컴퓨터 ‘콘도르’ 개발을

- 양자 컴퓨팅 기술 상용화 작업에도 돌입했다. 현재 전 세계 약

80개 포춘 500대 기업과 교육기관, 연구소, 스타트업과 함께 양자

- 인공 원자를 생성하는 양자컴퓨팅 연구가 진행되고 있다. 순수한

실리콘에 인공적인 전자를 넣어 극초단파로 회전을 제어하는 것이

- 미래 양자 컴퓨터 시대에 대비해 암호화 기술을 개발하기 위하여

크립토 프론티어 연구센터를 설립하였다. 2021년 3분기부터

2024년 3분기까지 보안 기능을 더 높이기 위한 하드웨어 및

소프트웨어 암호화 솔루션을 개발할 예정이다.

- 클라우드 부문 자회사 아마존웹서비스(AWS)를 통해, 2019년부터

양자 컴퓨팅 서비스 ‘아마존 브래킷(Amazon Braket)’을 제공했다.

양자 알고리즘을 설계는 물론, 양자 컴퓨터에서 시뮬레이션도

*아마존 브래킷(Amazon Braket) : https://aws.amazon.com/braket/ - 미국 칼텍(캘리포니아공과대학교)에 AWS 양자 컴퓨팅 센터를

설립해 양자 컴퓨터 실용화에 필요한 연구를 진행하고 있다.

중국과학기술대학(USTC)은 2020년 구글과 달리 빛의 입자인 ‘포톤(Photon)’을 조작하는 방식으로 양자우위에 도달하였다. 해당 논문이 실린 사이언스(Science)지에 따르면, 이들이 개발한 양자컴퓨터

중국

‘지우장(Jiuzhang)’은 구글과 달리, 광자와 빛 입자를 조작하는 방식으로 가우시안 보손 샘플링(Gaussian boson sampling)을 통해 그 성과를 입증했다.

뒤이어, 올해 5월 동 대학은 초전도 큐비트 62개를 활용하는 양자컴퓨터 ‘조충지(Zu Chongzhi)’를 개발하였다고 발표하였다. 이는 ‘퀀텀 워크(Quantum Walks)’를 구현할 수 있는 프로세서로, 초전도 양자

이미지 출처 : 이매진차이나

일본

컴퓨터 분야에서 미국과 동일한 수준에 있음을 보여준다.

알리바바 (Alibaba)

서비스를 공동으로 출시했다.

클라우드로 이용할 수 있는 서비스도 시작했다.

- 알리바바의 클라우드 서비스 자회사 ‘Aliyun’ 과 중국 과학원 (Chinese Academy of Sciences)은 양자 컴퓨팅 클라우드 플랫폼에서 공개적으로 이용할 수있는 11 큐비트 양자 컴퓨팅

- 2015년 중국과학원과 ‘양자 계산 실험실’을 설립, 2018년에는

일본 역시, 2019년 11월 광통신기술을 활용한 새로운 방식의 양자 컴퓨터의 개발 계획을 발표했다. 올해 7월부터는 IBM이 제작한 상용 양자컴퓨터가 도쿄대 및 도요타 자동차에서 첫 가동을 시작하였다.

우리나라 우리나라는 2024년까지 50큐비트급의 ‘한국형 양자 컴퓨팅’ 시스템 구축을 계획하고 있다. 이를 위해서 2030년까지 양자 기술 핵심인력을 현재 150명 수준에서 1000여명으로 확대하는 등 국가적 지원을 키워간다.

! 양자 컴퓨터가 바꿔놓을 미래

사이버 보안 강화 시대

데이터를 클라우드에 저장하는 기업이 많아지면서 사이버 보안이 중요해지고 있다. 양자 컴퓨팅의 다변수 계산 능력은 사이버 보안 기술을 높이는 데 효과적이다. 한국에서는 한국과학기술연구원(KIST), 한국표준과학연구원(KRISS), 한국전자통신연구원(ETRI)이 양자암호통신 기술을 연구·개발하고 있다. 국가보안기술연구소(NSR)는 양자암호통신의 인증 및 검증 기술을 맡았다. 머지않아 해킹 걱정 없는 높은 수준의 사이버 보안 체계가 구축될 것으로 보인다.

신약 개발 전성 시대

양자 컴퓨터는 화학·의약품 개발 기간을 단축한다. 기존 컴퓨터로는 수천 개의 원자를 시뮬레이션해야 하는데, 시간과 비용이 많이 든다. 원자의 상호작용과 운영 원리가 같은 양자 컴퓨터를 사용하면 화학 및 의약품 개발에 소모되는 비용을 줄일 수 있다.

도로 위 자율주행 시대

양자 컴퓨팅 기술로 자율주행 차량 개발을 앞당길 수 있다. AI 기반인 무인자동차 기술은 복잡한 계산을 신속하게 처리해야 하는데, 양자 컴퓨팅 기술로 그 속도를 높일 수 있다. 동시다발적인 다수 변수 간 계산 성능이 뛰어나기 때문이다. 양자 컴퓨팅

기술과 인공지능을 결합한다면, 무인자동차가 상용화되는 날도 멀지 않았다.

양자컴퓨터, 더 쉽게 알기

“

양자컴퓨터로 펼쳐질 미래, 미국 SF 드라마 ‘데브스DEVS(2020)’

IBM연구원이 설명하는 ‘양자컴퓨터’ Quantum Computing Expert Explains One Concept in 5 Levels of Difficulty

전달한다.

흥미롭게 다룬다.

- 어린이부터 전문가까지 각 레벨에 맞게 양자 컴퓨터에 대한 짧은 설명을

https://youtu.be/OWJCFOVOCHA

- 양자컴퓨터 개발을 통해 미래를 예측한다는 내용의 미국 SF드라마로, 양자역학부터 다중 우주론의 개념까지

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