과학으로 세상을 바꾸는 10대 소녀의 탐구 가이드

파디스 사베티(하버드대학교 브로드연구소 교수)

과학과 기술, 수학 분야를 융합한 통합 교육, ‘스팀(STEAM)’을 바탕으로 혁신 과정을 명쾌하게 해부하는 15세 소녀의 탐구 노하우! 동아시아사이언스에서 청소년을 위한 첫 책 『기탄잘리, 나는 이기고 싶어』가 출간되었다. 미국 주간지 《타임》이 ‘올해의 어린이’로 최초 선정한 15세 과학자, 기탄잘리 라오가 자신의 탐구 이야기를 담은 첫 번째 과학책이다. 인도계 미국인으로 태어난 소녀가 어려움을 딛고 세계적인 과학자가 되기까지의 여정, 그리고 사회 변화를 이끌어 낸 혁신적인 탐구 과정에 관하여 자세히 들려준다. 2014년 미국 미시간주 플린트시에서 만 명이 넘는 주민들이 납중독에 걸리는 사건이 일어났다. 수도관이 부식되면서 수돗물에 납 성분이 섞인 것이 원인이었고, 국가 비상사태가 선포될 정도로 심각한 위기로 번졌다. 당시 아홉 살이었던 기탄잘리는 뉴스를 보고 잠을 이루지 못했다. 깨끗한 식수는 누구나 누려야 하는 기본적인 권리이지, 결코 선택 사항이 되어서는 안 된다고 생각했기 때문이다. 그래서 플린트의 수질 위기를 위해 무엇이든 하자고 결심했고, 끝없는 연구와 실험을 거듭한 끝에 탄소나노튜브를 이용하여 물속의 납 성분을 감지하는 장치 ‘테티스’를 만들었다. 그 성과를 인정받아 ‘미국 최고의 젊은 과학자상’ 및 ‘환경보호 대통령상’ 등을 수상했으며, 세계 정상회담까지 초청되는 유명 인사가 되었다. 현재 기탄잘리는 전 세계 학교와 도서관을 누비며 10대들에게 과학에 대한 열정을 불어넣고 있다.

찬사의 글│추천의 글│환영의 글│들어가는 글│나의 여행

1부 발견하라
1장 과학과 공동체를 생각하기 040
2장 혁신이란 무엇일까? 052

2부 해결하라
3장 1단계 - 관찰 060
4장 2단계 - 브레인스토밍 072
5장 3단계 - 조사 082
6장 4단계 - 제작 099
7장 5단계 - 소통 136
8장 실패와 재시도 148

3부 실행하라
9장 홍보하기 156
10장 아이디어로 경쟁하기 163

글을 마치며│강의 계획서│감사의 글

혁신은 한 가지로 규정할 수 없어. 기존의 것을 새롭게 바꾸기 위해서는 문제 해결력, 창의성, 신기술 같은 개념이 모두 필요해. 사전적으로 어떤 의미가 있든, 우리 사회를 더 낫게 만들기 위해 노력하는 행위라는 건 분명해. 혁신은 내가 책을 쓰게 된 동기이자, 우리가 함께 추구해야 할 가치이기도 하지.
- 16괜찮은 아이디어를 내놓기까지 몇 주, 몇 개월, 어쩌면 몇 년이 걸릴 수 있어. 그러나 잊지 말아야 할 게 있다면, 그 역시 하나의 과정이라는 사실이야. 끝이 없어 보이지만 사실은 혁신을 향해 조금씩 나아가고 있는 거야. 꾸준히 계속하다 보면 세계 기아, 지구온난화, 사이버 폭력 같은 거대한 문제까지 해결할 수 있겠지. - 17걸어가는 동안 한 가지 생각이 또렷하게 떠올랐어. 바로 여기서 멈출 수 없다는 거였어. 지금까지의 내 방식이 옳았다는 게 입증된 셈이니, 앞으로 혁신적인 해결 방안을 더 많이 개발할 수 있지 않을까? 내 열정과 그 일을 시작할 장소만 있다면 몇 번이고 도전할 수 있다는 확신이 들었어. - 33이 책의 목적은 과학기술을 통해 사회를 변화시키는 데 있어. 학교 수업을 열심히 듣고, 시험에서 만점을 받는 것만이 전부는 아니야. 우리한테 진짜 필요한 교육은 문제를 직접 해결하는 방법이 아닐까? 물론 실패도 얼마든지 허용되어야겠지. 그러니까 나와 함께 도전해서 변화를 만들어 보자. - 45시대가 변하고 있어. 이럴 때일수록 우리 10대의 힘과 가능성을 전 세계에 보여 줘야 해. 우리 스스로 주체가 되어 변화를 이끌고, 미래가 바뀌는 모습을 지켜보자. (……) 나이, 성별, 출신 같은 건 아무래도 좋아. 누구나 아이디어를 낼 수 있고, 누구나 혁신가가 될 수 있어. 비싼 장비나 전문적인 실험실이 필요한 것도 아니고 부자 동네에 살지 않아도 상관없어. 그저 세상을 바꾸려는 의지와 노력만 있으면 돼. - 46지금 우리 목표는 한계를 정하는 게 아니라, 그 반대로 한계가 없다고 믿고 끊임없이 가능성을 넓혀 나가는 데 있으니까. - 104수정이 필요할 수도 있고, 어쩌면 모두 휴지통에 버리고 다시 시작해야 할 수도 있어. 그럼 그렇게 하면 돼. 좋은 해결 방안을 개발하는 데 시간이 조금 더 들어간다고 해서 누가 뭐라고 하겠어? 어쩌면 살짝 고치는 것만으로 아이디어가 더 탄탄해질 수 있잖아. - 152우리가 사는 세상에는 늘 새로운 문제들이 발생해. 누군가 이 책을 읽고 있다면, 분명 아이디어를 고안하는 것에 흥미가 있다는 뜻일 거야. 그 관심이 우리를 혁신으로 이끌 거야. 꿈을 크게 꾸고, 창의적으로 사고하고, 아무도 하지 않은 일을 찾아내야 해. 자신의 내면에 있는 불꽃을 끌어내 봐. 의지만 있다면 못 할 일은 아무것도 없어. - 184차이를 만들고, 모험을 두려워하지 마. 자신을 믿어. 끊임없이 혁신하고 끊임없이 아이디어를 고민해야 해. 이 책은 기본 요리법에 불과해. 혁신 아이디어를 기막힌 요리로 만들거나, 달콤한 빵으로 구워 내는 것은 오로지 나 자신에게 달려 있어. - 185

천재 과학자는 어떤 식으로 사고할까?
내 안의 열정을 깨우는 창의적인 과학 탐구법

한번 관심 가는 것이 생기면 깊이 파고들어야 직성이 풀리는 성격이지만, 기탄잘리는 또래 친구들과 별로 다르지 않은 평범한 소녀이다. 빵 굽기, 친구들과 놀기, 피아노 연주 등 취미도 다양하다. 다만 한 가지 특별한 점이 있다면, 가슴속에 누구보다 뜨거운 열정이 있다는 것이다.
기탄잘리는 마을 주민들을 돕기 위해 연구를 진행하면서 수많은 어려움에 부딪혔다. 나이도 어렸거니와 어떤 이론과 도구를 사용하면 좋을지, 또 어디에 가면 적절한 조언을 얻을 수 있을지 전혀 알지 못했다. 막막하고 답답했지만 결코 포기하지 않았다. 인터넷과 도서관을 뒤지며 자료를 찾고, 탄소나노튜브 강의를 듣고, 관련 기술을 익히고, 대학교수들에게 이메일을 보내며 해결 방안을 찾았다. 과학기술경진대회에도 꾸준히 출전하여 탐구에 대한 피드백을 받았다. 손수 이룬 경험이 하나둘씩 쌓여 갔고, 기탄잘리는 이 모든 것들을 자신과 비슷한 고민을 하는 친구들과 공유해야겠다고 마음먹었다.
그렇게 기획된 『기탄잘리, 나는 이기고 싶어』에는 기탄잘리가 어릴 때부터 탐구를 거듭하여 쌓은 사례, 노하우, 정보 등이 고스란히 담겨 있다. 또한 치열한 경쟁에서 이기는 법, 어려움에 처했을 때 좌절하지 않고 헤쳐 나가는 법까지 아낌없이 알려 준다. 무엇보다 이 책에서 가장 주목해야 할 부분은 기탄잘리가 직접 고안한 ‘혁신 과정 5단계’이다. 일반적인 과학적 탐구는 질문을 찾아서 가설을 세우고, 이를 검증하여 결론을 도출하는 단순한 과정으로 이루어진다. 이에 반해 기탄잘리는 행렬, 디자인씽킹처럼 다양한 분야의 이론과 도구를 융합하여 기존의 방식보다 다채롭고 실용적인 탐구 과정을 만들어 냈다. 독자들은 각 단계를 밟으면서 스스로 아이디어를 도출하고 조사와 제작을 거쳐 현실화하는 법을 흥미진진하게 익힐 수 있다. 기탄잘리의 혁신 과정은 청소년들이 과학 탐구를 친숙하고 흥미롭게 느낄 수 있도록 도와주는 것은 물론, 학생들을 창의적인 과학의 길로 이끌고자 하는 부모와 교사들에게도 좋은 가이드가 되어 줄 것이다.새로운 세대를 위한 뉴노멀 사이언스,
나와 우리를 성장시키는 과학의 힘세상에는 50년 전만 해도 존재하지 않았던 문제들이 산재해 있다. 코로나19 팬데믹, 기후변화, 사이버 폭력 등 오늘날 인류가 새롭게 맞닥뜨린 문제들이다. 기탄잘리는 앞으로 10대가 주체가 되어 이를 책임져야 하며, 문제 해결의 도구로서 과학과 기술을 익혀야 한다고 말한다. 그러나 그 전에 반드시 익혀야 할 가치가 있다고 강조하는데, 그것은 바로 ‘친절함’이다. 다른 사람의 생각에 공감하고 배려하는 마음이 있어야 문제를 제대로 이해할 수 있다는 것이다. 《타임》의 ‘올해의 어린이’ 선정 직후, 영화배우이자 유엔난민기구친선대사로 활동하는 안젤리나 졸리와의 인터뷰에서 기탄잘리는 이렇게 말했다.
“제 목표는 세상의 문제를 저 혼자 해결하는 것이 아니에요. 다른 사람들을 자극하고 격려해서 다 함께 문제를 해결하는 방향으로 나아가고 싶어요. 성별, 나이, 피부색을 뛰어넘어서요. 제가 할 수 있다면, 누구나 할 수 있다고 믿어요.”
『기탄잘리, 나는 이기고 싶어』는 기탄잘리의 과학 탐구에 관해 이야기하는 책이지만, 동시에 10대 청소년들에게 동참의 메시지를 던지는 책이기도 하다. 왜 10대들이 과학과 공동체를 생각해야 하고, 세상에 기여하는 목표를 가져야 할 꾸어야 할까? 기탄잘리는 부드럽지만 흔들리지 않는 단단한 목소리로, 타인을 도와야 혁신에 의미가 있다고 이야기한다. 그가 처음 완성한 발명품이 마을 주민들을 위한 것이었듯, 나 혼자만이 아닌 ‘우리 모두’의 과학을 실천해야 한다고 주장하는 이유이다.
기탄잘리는 새로운 세대를 대표하는 혁신가로서 더 나은 미래를 향해 한 발 한 발 나아가고 있다. 그의 뜨거운 열정이 담긴 이 책은 팬데믹 이후 더욱 복잡하고 다양해질 세상을 살아갈 10대 청소년들에게 뚜렷한 이정표가 되어 줄 것이다.

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