미국의 세계적인 미래학자이자 사상가인 레이먼드 커즈와일(Raymond Kurzweil)의 지난 20년간 미래 예측은 꽤 정확한 것으로 정평이 나있습니다. 그는 80년대 후반에 이미 90년대에는 인터넷이 폭발적으로 성장할 것이고, 1998년에는 컴퓨터가 세계 체스 챔피언이 될 것이라는 예견을 하였습니다. 그가 15세 때 개발한 통계 소프트웨어는 IBM사의 연구진에게 사용 되었고, 컴퓨터 기술이 조악하던 1976년에 이미 인공 지능 기술을 사용하여 시각장애인을 위해 문자를 음성으로 전환하는 기계를 발명할 정도여서 에디슨의 적자(嫡子)라고도 불립니다. 커즈와일은 최근에 다시 미래에 대한 흥미로운 예측을 내놓았습니다.

그의 예측에 따르면 5년 이내에 태양광 에너지가 화석 연료에 못지않은 가격 경쟁력을 확보할 것이고, 10년 이내에는 마음껏 먹어도 비만을 걱정할 필요가 없는 약이 개발 될 것이라고 합니다. 그리고 15년 내에 수명 연장속도가 노화 속도보다 빨라지고, 20년 내에는 모든 에너지를 청정 원료로 생산하게 될 것이고, 21세기 중반에는 유전학, 생명학, 나노기술의 발전으로 인간과 기계의 경계가 사라지며 인간은 불멸에 가까운 장수를 할 수 있을 것이라고 합니다.


그림 출처 : Gina Miller

또한 레이먼드 커즈와일은 인공지능과 정보 처리 능력을 바탕으로 문명을 분류하는 독특한 기준을 마련하기도 했습니다. 문명 1기는 정보가 원자구조에 있고, 2기는 DNA에 있으며, 3기는 신경 패턴(뇌)에 가지고 있고, 4기는 하드웨어와 소프트웨어에 정보를 저장하고 처리한다고 합니다. 우리는 현재 3기와 4기의 중간에 있습니다. 문명 5기에 이르면 우리는 뇌에 축적된 지식을 더 크고 빠른 역량을 갖춘 기술과 융합하게 되는데, 위의 미래 예측에서 말하는 인간과 기계의 경계가 사라지는 시점과 일치하는 듯합니다.

커즈와일의 문명 분류가 정보 처리 능력에 의한 것이라면 칼 세이건(Carl Sagan)은 커즈와일 이전에 정보의 양으로 문명의 수준을 분류하는 방법을 고안하였습니다. 칼 세이건의 분류법으로 문명을 분류하면 정보를 기록하지 못해서 정보의 축적이 어려운 A형인 원시문명에서부터 우주의 모든 정보를 수집하고 처리할 수 있는 최후의 Z형까지, 한 문명이 보유한 정보의 양으로 문명의 수준을 세밀하게 가늠해 볼 수 있습니다. 이 분류법에 따르면 수만 년을 A형 단계에 머물던 인류가 문자를 발명하면서 정보의 양이 폭발적으로 증가하여 고대 그리스 시대에는 C형에 도달했고, 그로부터 불과 수천 년이 지난 지금 지구의 문명은 0.7H 단계에 도달한 상태입니다.

고대 그리스의 정보 총량은 109비트이고 원시시대는 106비트인데, 칼 세이건은 1973년 당시 전 세계 도서관에 있는 책의 평균 페이지 수와 페이지 당 평균 글자 수, 사진과 그림, 영상정보를 합해서 현대문명이 가진 정보의 총량이 대략 1013비트라고 계산하였습니다. 그리고 칼 세이건은 인류가 외계문명과 접촉할 수 있는 시기는 문명이 우주여행을 위한 정보를 완전히 습득한 1.5J~1.8K 단계일 것이라고 예측했습니다. 문명은 매 단계마다 이전의 단계보다 훨씬 빠른 정보 습득 능력과 우수한 계산 능력을 보유할 것이지만, 기준이 되는 정보 총량의 기하급수적인 증가로 0.7H 단계의 현재 문명이 1.5J에 도달하려면 최소 수백 년 이상이 걸려야 합니다. 아마도 인류가 수천억 개의 은하를 모두 지배하는 최후의 문명 단계에 도달하려면 앞으로도 수백만 년이 더 걸려야 할 것입니다.

사용자 삽입 이미지
그런데 문명에 대한 분류 방식은 커즈와일이나 칼 세이건 보다 이전인 1964년에 러시아의 물리학자 니콜라이 카르다세프(Nikolai Kardashev)에 의해서 처음으로 고안되었습니다. 그는 외계로부터 날아온 라디오파 신호를 분석하면서 각 단계의 문명은 고유한 형태의 복사에너지를 방출하고 있을 것이므로, 그를 통해 외계 문명을 찾고 분류할 수 있을 것이라는 생각에서 에너지의 사용량에 따라 외계문명을 세 단계로 분류하는 방법을 제안하였던 것입니다.

즉 문명이 아무리 발달한다고 해도 그들 역시 에너지를 사용할 때(열원을 일로 바꿀 때), 열원을 100% 운동에너지로 바꿀 수 없으므로, 반드시 엔트로피가 열에너지 형태로 방출되면서 문명마다 고유한 사용 흔적을 남기기 때문에 방출하는 복사에너지를 분석하면 그들 문명의 수준을 가늠할 수 있는 것입니다. 이와같이 문명의 기준 자체를 에너지의 생산(소모) 총량에 두는 분류법의 지수를 카르다세프 척도(Kardashev scale)라고 하며, 카르다세프 척도로는 문명을 3단계로 분류할 수 있습니다.


그림 출처 : Gina Miller

I 단계 문명
I 단계 문명은 하나의 행성에 쏟아지는 에너지를 모두 활용할 수 있는 단계입니다. 지구의 경우 태양으로부터 약 1.74 ×1017W(174페타와트1) 정도의 에너지를 받는다고 추산하고 있습니다. 원래 카르다세프는 1964년 당시의 지구 기술수준이 I 단계 유형과 유사하다고 했으나 당시의 에너지 량을 수치로 환산하면 약 4 ×1012W정도로 기준에 미치치 못한 상태였습니다. 문명이Ⅰ단계 수준에 도달하면 행성전체를 완전하게 지배할 수 있게 되는데 지금도 우리는 그에 한참을 못 미치고 있습니다.

1973년 칼 세이건은 현재의 문명수준을 좀 더 정확하게 평가하기 위해 지수가 증가할 때마다 소수점 이하 자릿수를 하나씩 증가시켜서 문명의 단계를 세분화하자고 제안했습니다. 즉 에너지 소모량이 1016와트인 문명을 1.0 단계로 잡을 경우, 소모량이 1017와트면 1.1 단계, 1019와트면 1.3 단계로 분류하는 식입니다. 그 결과 칼 세이건은 당시의 지구 문명이 약 0.7 수준이라고 계산했습니다. 그러나 생산된 에너지를 기준으로 1973년의 문명 단계를 계산해 보면, 에너지 생산량이 8.2테라와트로 카르다세프 척도로는 약 0.69 정도가 됩니다. 칼 세이건이 계산한 0.7 수준은 1989년이 되어서야 도달하였습니다.

아무튼 칼 세이건이 제안한 방식의 카르다세프 척도는 에너지 생산량(소모량)이 기준의 10배가 될 때마다 0.1씩 증가하므로, 문명의 수준이 한 단계 올라가기 위해서는 에너지 생산량이 100억 배가 되어야 합니다. 예를들어 I 단계 문명의 에너지 생산량이 1와트라면 II 단계는 100억 와트가 되는 것입니다. 지구의 1900년 에너지 생산량은 0.67테라와트(연간 500 mtoe2)로 카르다세프 척도 0.58이었고, 2004년은 14테라와트(연간 10,600 mtoe)로 0.71수준이었습니다. 인류 역사상 가장 극적인 성장을 이룬 지난 한 세기 동안, 우리의 문명은 겨우 0.13정도 밖에 발전하지 못한 것입니다.
 
그러나 이런 추세로 성장이 계속되고 에너지 생산의 증가치가 매년 1~2% 정도만 유지된다면 계산상 앞으로 100~200년 후에는 'I 단계의 문명'에 도달할 수 있습니다. 정보를 누적하고 활용하는 기술이 매우 빠른 속도로 발전하고 있으므로, 커즈와일의 예측대로 앞으로 수년 이내에 획기적인 에너지 활용 기술들이 개발된다면 우리는 I 단계 문명에 무사히 안착할 수 있을 것입니다.

II 단계
I 단계가 수동적으로 행성 에너지를 이용하는 단계라면 Ⅱ단계는 항성에서 나오는 에너지를 능동적으로 이용하는 단계로 별이 갖고 있는 모든 에너지를 100% 끌어들여 사용하는 단계입니다. 실제 태양에서 최대한 뽑을 수 있는 에너지는 3.86 ×1026W인데 카르다세프 척도에서는 II 단계의 에너지 생산량을 4 × 1026W로 잡고 있습니다.

사용자 삽입 이미지

II 단계에서는 우리 태양의 에너지를 모두 활용할 수 있는 기술을 보유하고 있을 것이므로  다른 별의 핵융합반응을 인공적으로 제어할 수도 있을 것입니다. 우리가 무사히 I 단계의 문명에 도달하고 꾸준히 발전을 이어간다면 다시 Ⅱ 단계로 진보하기까지 약 1000~5000년이 걸릴 것입니다. 그러나 우리가 에너지 개발과 제어 기술을 발전시키는 과정에서 필연적으로 겪게 될 수많은 위험을 피해서 그 정도 수준에 도달할 수 있을 가능성은 그리 높지 않습니다. 그러나 무사히 넘기기만 한다면 다음 단계까지는 오직 시간이 필요할 뿐입니다.

III 단계
III 단계의 문명은 은하에서 뽑아 낼 수 있는 에너지를 100% 이용할 수 있는 수준으로 에너지 소모량은 대략 4 ×1037W 정도입니다. II 단계의 문명은 가까운 별에서 나오는 에너지를 모두 소모한 후에 점차 주변의 별을 식민지화하며 문명을 확장시켜 나갈 것입니다. 물론 확장하지 못하면 멸망할 것이지만 이 수준에서는 당연히 공간을 극복하며 다음 단계를 향해 나아갈 것입니다. 이때 II 단계에서 에너지 소모량이 백억 배인 III 단계에 이르기까지는 대략 100만 년이 걸릴 것으로 보고 있습니다. 은하의 지름이 10만 광년이므로 문명의 확장 속도는 거의 광속의 5~10%에 가깝습니다.

카르다세프 척도대로라면 III 단계 문명은 매 순간 은하에서 발생하는 에너지의 대부분을 사용하게 되므로, 이 단계에 접어들면 우리 은하는 모든 에너지를 문명에 빼앗겨 빛을 잃은 상태가 될 것입니다. 그러나 문명은 에너지의 소모량만을 끝없이 늘리는 것이 아니므로, 카르다세프 척도의 III 단계는 모든 에너지를 소모하는 상태가 아니라 그 정도의 에너지를 모두 활용할 수 있는 수준을 이야기하는 것입니다. 그리고 우리 은하의 에너지 총량을 표면적인 발생량만으로 따질 수는 없습니다. 예를 들어 초신성이 폭발할 때에 10초 동안 나오는 에너지는 1046줄(joule3)정도가 되는데, 이것만으로도 III 단계의 문명 1000개가 1년 이상이 운영할 수 있습니다. 어쩌면 III 단계에 이른 문명은 빛나는 별보다는 은하 중심과 곳곳에 숨어있는 블랙홀을 에너지로 활용하는 기술이 사용하고 있을지도 모릅니다. 또 그렇기 때문에 우리는 III단계 문명의 흔적을 발견하지 못하고 있는지도 모릅니다.

지금 우리의 문명은 0.7 정도의 단계에 있다고 합니다. 그러나 카르다세프 척도에서는 I 단계부터를 문명으로 인정하고 있습니다. 엄밀히 말해  우리 수준은 문명의 '0 단계'라고 해야 하는 것입니다. 우리는 현재 에너지 생산량이 대략 1.5×1013W 수준이므로, 지금보다 만 배의 에너지를 생산하는 수준이 되어야만 I 단계 문명에 도달 할 수 있습니다. 그러나 에너지의 대부분을 광물에서 얻는 지금과 같은 상태가 이어진다면 우리는 200년이 아니라 2만년이 흘러도 I 단계에 이르지 못할 것입니다. 어쩌면 그보다 훨씬 전에 화석 에너지 사용으로 야기된 문제들 때문에 문명은 종말을 맞이해야 할지도 모릅니다. 비록 환경의 위험을 피한다고 할지라도 에너지가 고갈되는 100년 후에는 어차피 종말을 맞이하게 될 것입니다.

  1) 페타와트(Petawatt)는 10의 15제곱 와트, 즉 1000조 와트.
  2) mtoe(million tones of oil equivalent)는 석유 백만 톤이 가지는 에너지.
  3) 줄(joule) : 1줄은 1와트를 1초 동안 내는 데 필요한 힘.



-카르다세프 척도는
위키백과와 미치오 카쿠의 [평행우주]를 참조하였습니다.
-인류 문명의 낙관적인 미래 2편으로 이어집니다.


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Posted by 외계인 마틴
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  1. 2009.08.01 11:37 신고
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    3단계 까지....
    글쎄요 저는 인류 문명에 대한 비관적인
    사고를 좀 많이 가졌는데....
    인간이 가진 욕심때문에 전쟁등 ㅎㅎㅎ
    언제나 좋은글 잘보고
    오늘은 많이 배우고 갑니다.
    8월 한달도
    건강하시고 행복하시길 빕니다.
    고맙습니다.
    • 2009.08.02 13:39 신고
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      대부분 분들이 인류의 미래를 비관적으로 보고 있더군요 ^^
      사실 그럴수도 있습니다.
      인류가 잔인하고 냉혹하고 이기적이고...
      그러나 우주의 평균보다 매우 도덕적일 가능성도 있습니다.
      물론 우리 기준으로요 ^^))
  2. 미류나무
    2009.08.01 14:05 신고
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    헐.... 그러니까

    지금 우리의 문명은 아직도 원시시대라는 말씀이군요...
    그래서인지 2편이 더욱 기대됩니다.

    원시인 미류가 괴성을 질러봅니다.

    울까~~ 울까~~~ 꺄아아아앙~~~~
    • 2009.08.02 13:40 신고
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      확실히 우리는 원시시대인게 맞습니다.
      우주를 여행할 수 있는 외계 문명이 있다면 우리는 그에 비해 한참 뒤쳐져 있을 테니까요. ^^
  3. 2009.08.01 15:20 신고
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    글도 이미지 사진도 적절하게 잘 이용하시는거 같애요
    센스쟁이 마틴님.. ^^
    지금 부산인교?
    • 2009.08.02 13:41 신고
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      제가 이그림님 반만큼이라도 그림을 다룰 수가 있다면 얼마나 좋을까요?
      그저 퍼오는 것에 일가견이 있을 뿐이죠 ^^
  4. ㅇ.ㅇ
    2009.08.01 15:27 신고
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    낙관론의 근거가 되는 기술들이 개발될지는 몰라도 극히 일부 계층만이 점유하고 상대적으로 대다수 인간들은 노예층으로 전락하겠지요. 부인할 수 없이 인권이 점점 말살되는 현실로 볼 때, 아마 특정 계층이 독점한 기술로 선민의식은 더 강해질 것이며, 자신들의 영광에 항거하는 열등한 노예층 인간들을 더욱 지능적이고 더욱 잔인하게 탄압하게 될 것입니다. 지금까지 접촉한 외계인으로부터의 정보를 사실로 믿는다는 가정하에, 다른 별로 "놀러올 수 있는" 기술 수준의 외계인들은 자기 별에 사는 종족의 수를 놀랄만치 작은 수로 표현합니다. 뭘 말할까요? 그 별 역시 대다수 생명은 솎아내듯 지배층만 남기고 모두 사멸했거나 아예 생명취급을 안하는거죠. 기계를 자유자재로 부리고 정신력만으로도 노예들의 육체노동을 대체할 수 있기에 작은 수로도 자기 별을 운영할 수 있고 다른 별로까지 광속을 넘어 이동할 수 있는거고. 결국 낙관론이라 볼 수 없습니다. 99% 인류의 존엄성 말살을 예고하는 또하나의 비관적 예측이죠. 그럼 평등을 위해 과학의 발전 속도를 저하시킬 것이냐? 외계인의 침략에 대비해서 선택받은 특정층이 필요하다는 논리로, 타인의 자유와 생명을 억압하고, 그게 정의로 결국 남겠지요. 이긴넘이 쓰는게 역사니까...
    • ㅎㅎ
      2009.08.01 18:09 신고
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      님의 댓글을 읽으면서
      많은 부분 공감하게 됩니다..
      잘 보았습니다..
    • 2009.08.02 13:44 신고
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      지난 역사는 분명히 그래왔지만 점차 나아지고 있죠.
      문명이 발전하면 할수록 점차 개인보다는 인류 전체를 위하는 방향으로 자연스럽게 의식이 바뀔것이라고 생각합니다.
      만약 지금의 의식을 버리지 못한다면 결코 다음 단계를 이룰 수 없게 되거든요.
  5. 2009.08.01 15:35 신고
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    어휴, 너무 복잡하네요... ㅋㅋ
    봐도 정확하게 모르겠저요...

    행복한 8월을 맞이하세요.
    • 2009.08.02 13:45 신고
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      고맙습니다 ^^
      제가 요즘 재미있게 글쓰는 재주가 사라져버린 모양이니다.
  6. 여름지기
    2009.08.01 15:36 신고
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    이겨야 겠네요!!
  7. 볼때마다
    2009.08.01 16:13 신고
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    감탄하며 읽고 있습니다~
    • 2009.08.02 13:46 신고
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      고맙습니다.
      어줍잖은 글임에도 이렇게 좋게 봐 주시네요. ^^
  8. 2009.08.01 21:57 신고
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    좋은 자료 감사드리고
    과학의 위대함을 느끼는 시간입니다
    8월의 즐거움으로 승리하시길

    사랑합니다! 행복하세요!!
    • 2009.08.02 13:47 신고
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      테리우스원님의 파피루스 이야기는 정말 고맙게 읽었습니다.
      앞으로도 서로 자주 왕래하죠. ^^
  9. RUI
    2009.08.02 02:16 신고
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    레이커즈웰은 자본주의자와 시오니즘엘리트들이 바라는 바를 떠벌려대는

    유대인 사기꾼입니다. 쉽게 생각하세요

    과학기술의 발전에 의해 인류가 바뀌었는지

    권력을 가지고있는 소수의 욕구에의해 과학기술이 발전된건지.

    이들이 말하는 과학기술의 미래는 대중을 통제가능한 로봇으로

    전락시키고 자신들만 신이 허락한 인류로 대접받으며 혜택을 누리겠다는 것입니다

    인간다움이란 화내고 웃고 울고 태어나고 성장하고 죽는것입니다
    • 2009.08.02 13:50 신고
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      레이커스가 어떤 사람인지는 몰라도 저는 그의 예측을 좋아합니다.
      그리고 그 한사람에 의해서 우리 모두의 수준이나 의식이 그리 달라지지는 않는다고 생각합니다.
      그리고 실제 인간은 어떤 식으로든 그 존엄성을 상실하면서까지 기술의 지배를 받으려하지는 않을 것입니다.
      매우 날카롭고도 깊이있는 댓글에 감사드립니다. ^^
  10. 2009.08.02 07:31 신고
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    ㅎ.. 재미있는 글입니다.
    문득... 조디포스터가 주연한 외계인과련 영화가 예전에 있었는데... ㅎ
    잘 기억이 안나네요...^^
    항상 궁금하지요... 과연.. 우리는 한번은 만날수있을지...^^
    • 2009.08.02 13:51 신고
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      PinkWink님이 말씀하시는 영화는 아마도 콘택트일 겁니다.
      만약 외계문명이 있다면 시간이 문제일뿐 만나게 될 겁니다. 그게 우리 시대가 되면 더 좋겠네요.
    • 2009.08.02 21:12 신고
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      아.. 그랬던것같습니다.. 콘택트... ㅎㅎㅎ
      즐겨보았던 드라마 스타게이트에서
      정말 우수한 문명의 외계종족에게
      기술을 좀 나눠달라고 하는 주인공에게
      "너넨 이 기술을 감당하기엔 너무 어려~~"라고 하는
      장면도 떠오르는 군요.. ㅎㅎㅎ
  11. 2009.08.26 15:10 신고
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    글 잘 읽었습니다.

    퍼가도 괜찮겠지요??
  12. 2010.04.13 21:37
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    비밀댓글입니다
    • 2010.04.13 22:12 신고
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      이 정도의 수준이라면 활용과 제어를 충분히 할 수 있다고 봅니다.
      이미 전 단계에서 별을 제어하는 기술을 갖추지 않았을까요?
  13. 000
    2010.04.15 21:17 신고
    댓글 주소 수정/삭제 댓글
    별의 에너지를 어떻게 뽑아 쓸까요?? 별의 에너지를 쓰면 그 별이 에너지를 다 빼앗겨서 빛을 잃어 버리나요??


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