[논문 리뷰] Fundamental Materials Research and the Course of Human Civilization

Nicola A. Spaldin|arXiv (Cornell University)|2017. 08. 03.

Multiferroics and related materials참고 문헌 6인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 인류 문명의 주요 전환기—석기 시대에서 디지털 시대에 이르기까지—기초 재료 연구가 핵심적인 추진력이 되어왔다고 주장한다. 과학적 시각에서 역사적 재료 혁신을 분석함으로써 스퍼딩은 철학, 반도체, 초전도체와 같은 재료 과학의 돌풍이 기술 혁신을 가능하게 했음을 보여주며, 향후 세계적 과제를 해결하기 위해 기본 재료 연구에 지속적인 투자를 해야 한다고 강조한다.

ABSTRACT

Unless we change direction, we are likely to wind up where we are headed. (Ancient Chinese proverb)

연구 동기 및 목표

• 재료 과학이 인류 문명 발전을 이끌어온 역사를 검토하는 것.
• 인류 역사에서 주요 기술 전환을 가능하게 한 핵심 재료 혁신을 특정하는 것.
• 향후 세계적 과제를 해결하기 위해 기본 재료 연구에 지속적인 투자가 필수적임을 주장하는 것.
• 다학제적 연관성을 부각시켜 재료 과학과 더 넓은 사회적 발전 간 격차를 메우는 것.
• 장기적인 기술적·사회적 발전의 기초로 재료 연구를 위치짓는 것.

제안 방법

• 재료 혁신과 연결된 인류 문명의 역사를 분석하는 리뷰.
• 석기, 청동기, 철기, 실리콘, 초전도체 등 특정 역사 시대와 대응하는 핵심 재료를 특정하는 것.
• 재료 혁신과 사회적 전환을 연결하기 위해 연대기적 프레임워크를 사용하는 것.
• 물리학, 역사학, 재료 과학의 통찰을 통합하여 재료 발전과 기술 진보 사이의 인과 관계를 설정하는 것.
• 기본 연구가 장기적인 과학적 탐구를 통해 응용 혁신을 가능하게 하는 역할을 강조하는 것.
• 연구 우선순위를 재편해야 한다는 긴급성을 부각하기 위해 고대 중국의格언을 주제적 기둥으로 사용하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 역사적으로 재료 혁신은 주요 문명 시대 간 전환을 어떻게 이끌었는가?
• RQ2 기본 재료 연구는 장기적인 기술적·사회적 발전을 어떻게 가능하게 하는가?
• RQ3 기본 재료 과학에 대한 지속적인 투자가 미래 세계적 과제 해결에 왜 필수적인가?
• RQ4 재료 과학의 돌풍은 새로운 기술과 경제 체제의 출현과 어떻게 관련되는가?
• RQ5 과거의 재료 혁신에서 얻을 수 있는 교훈은 향후 연구 및 정책 결정을 어떻게 이끌 수 있는가?

주요 결과

• 새로운 재료의 개발은 항상 인류 문명의 전환적 이동을 가능하게 했으며, 석기에서 청동기, 철기 도구로의 전환을 포함한다.
• 반도체와 실리콘 기반 기술의 발명은 디지털 혁명을 뒷받침하여 현대 컴퓨팅과 통신을 가능하게 했다.
• 초전도성의 발견과 같은 기본 재료 연구는 실용적 응용이 지연되더라도 장기적인 기술 돌풍을 이끌었다.
• 역사적 패턴은 주요 문명 발전이 응용 공학이 아닌 기초 재료 연구에 의해 이전된다는 것을 보여준다.
• 논문은 기본 재료 과학에 대한 지속적인 투자 없이 사회는 과거의 실수를 반복하고 미래 과제를 해결하지 못할 위험에 처해 있음을 강조한다.
• 고대 중국의格언인 '방향을 바꾸지 않으면 우리가 가고자 하는 곳에 도착할 가능성이 있다'는 말을 인용하여, 기본 재료 혁신을 향한 연구 우선순위 재편의 긴급성을 부각한다.