지난 2024년 10월 대한민국의 한강 작가와 함께 노벨상을 수상한 사람들 중에는 미국의 구글사(Google) 소속 일원 2명도 함께 있었다. 노벨화학상 수상자로 이름을 올린 데미스 허사비스(Demis Hassabis, 구글 딥마인드 CEO)와 존 점퍼(John Jumper, 구글 딥마인드 수석연구원)가 그 주인공으로, 이들은 AI를 활용하여 단백질의 3차 구조를 매우 정확하게 예측할 수 있는 알파폴드(AlphaFold)를 개발하였다. 과학에 있어 단백질 구조를 정확히 예측하는 것이 얼마나 중요하기에, 40대의 젊은 나이인 두 사람에게 과학계 최고 권위를 가진 노벨상을 수여한 것일까?

단백질 3차 구조는 간단히 설명하자면 DNA의 염기서열로부터 유래된 유전 정보에 기초하여 20종류의 아미노산 서열이 각각의 화학적 성질에 맞게 안정된 형태를 취하게 된 구조를 뜻한다. 이러한 3차 구조는 곧 단백질의 기능과 직결되어, 생명 현상을 나타냄은 물론 질병의 원인이 되기도 한다. 그래서 약 100년에 걸쳐 단백질을 비롯한 생체 분자의 구조를 규명하기 위한 수많은 노력과 그에 따른 새로운 발견이 이어졌고, 이에 대한 노벨상이 다수 수여되어 왔다. 이처럼 과학계의 노력과 발견이 최근 AI 기술의 발전으로 집대성되어 소위 끝판왕에 이르게 된 것이 바로 작금의 현실이라 하겠다. 실제로 구글 딥마인드 웹페이지를 방문하여 보면 수학, 물리, 화학, 생명과학, 기후변화 등 기존의 엄청난 정보를 바탕으로 과학 학술 분야에 있어 AI 기반 분석에 기초한 예측 및 시뮬레이션 서비스를 제공하고 있음을 알 수 있다.



사실 2024년 초 AIEDAP 경북권역 사업단장을 맡을 때만 해도 필자는 생명과학 내용학(구조분자생물학) 전공자로서 AI의 필요성을 크게 느끼지 못했다. 특히 과학교육에 있어 실험-실습 중심의 문제 해결력과 논리력 향상이 학생들에게 매우 중요하고, 이러한 관점에서 보면 AI는 큰 도움이 되지 못한다는 생각을 막연히 하고 있었다. 동료 교수들과도 AI는 과학 교육에 긍정적 효과가 미비할 것이라는 의견을 많이 나누기도 했다. 하지만 1년 반 정도 지난 지금, 과학교육을 포함한 교육 전반에 있어 AI 활용의 긍정적 효과와 파급력을 실감하게 되었고, ‘어떻게 하면 과학교육에 AI를 적용하여 학생들에게 교육 효과를 증진시킬 수 있을까?’와 같은 고민을 하고 있을 정도로 큰 변화를 경험하고 있다. 위에서 서술하였듯 과학계에서도 변화의 돌풍이 일고 있고, 이를 적절하게 활용하지 않으면 도태되는 시대에 돌입했음을 보았기 때문이다.

처음의 이야기로 다시 돌아가 보자. 2024년 노벨화학상의 영예를 안은 ‘단백질 3차 구조 예측’은 결국 ‘AI’와 ‘과학’의 결합이다. 과학에 대한 이해는 물론, AI에 대한 원리 이해와 지식도 갖추어야 가능한 결과라 할 수 있다. 우리 교육의 방향도 그렇게 나아가야 할 것이다. AI에 의존하는 학습자가 아닌, AI 지식을 갖추어 교과와 적극 결합할 수 있는 학습자를 길러내야 한다.

물론 지금도 과학교육은 논리와 실험 기반 교육이 되어야 한다는 생각은 변함없다. 하지만 현실적으로 과학 교과서에 소개되는 모든 실험 및 활동을 수업 시간에 다 진행하는 것은 불가능에 가까울 것이다. 이러한 상황에 비추어볼 때 AI를 적용하여 다양한 과학 연구 주제를 찾고, 실험을 디자인한 후, 결과를 예측하고 논의하는 연습을 제대로 한다면 과학에 흥미를 가진 학생들의 논리력을 향상하고, 창의력을 증진 시킬 수 있을 것이다. 이를 통해 학생들이 미래의 유능한 과학자로 성장할 수 있는 자양분이 될 수 있으리라 확신한다.



AIEDAP 사업을 통해 교사들의 AI 활용 및 융합 능력은 지속적으로 향상되고 있다. 마스터교원들의 활동 발표를 듣다 보면 감탄과 함께 자연히 집중하고 빠져드는 스스로를 발견하기도 한다. 이러한 마스터교원의 융합 교육 역량이 학생들에게 적용된다면, 학생들은 단순히 AI를 수단으로 활용하는 데서 그치지 않고 AI에 대한 이해와 교과에 대한 이해를 동시에 향상할 수 있을 것이다. 이러한 관점에서 AIEDAP 및 후속 사업을 통해 지속적인 지원과 마스터 교원의 역할 증대는 꼭 필요하다. 그렇지 않은가? AI 융합 교육을 받은 학생이 장차 노벨 과학상 수상자가 되어 과학 강국으로 대한민국의 국위 선양에 앞장설 수 있다면, 그러한 기반을 갖추어 주어야 한다는 데는 모두가 동의할 것이기 때문이다.

 

      장정호 경북권역 사업단장| 경북대학교 생물교육과 교수, 경북대학교 과학교육연구소 소장