나와 대화하고 과제를 대신하는 AI, 콘텐츠를 추천해주는 AI, 과학 연구를 돕는 AI 등 인공지능은 일상 깊숙이 들어와 있다. AI의 발전 속도는 무서울 정도로 빨라서 인간의 업무를 대체해가고 있으며, 우리 삶과 사회의 모습을 근본적으로 바꾸고 있다.

《AI 탐구 수업》은 이런 시대를 살아갈 청소년들이 AI를, 함께 배우고 성장하는 탐구 파트너로 이해하도록 돕는 책이다. 인공지능의 역사와 발달 흐름을 설명하며 AI의 작동 원리와 본질을 이해할 수 있도록 하고, 할루시네이션이나 편향성 같은 AI의 한계와 문제점도 명확하게 드러낸다. 이를 통해 AI의 원리를 이해하고, 비판적으로 분석하며, 창의적으로 활용하는 능력인 ‘AI 문해력’을 왜 갖추어야 하는지 자연스럽게 알려준다. 

《AI 탐구 수업》은 ‘AI 시대에 어떻게 살아갈 것인가’라는 질문을 던진다. 저자는 질문을 만들고 탐구하는 능력, 인간 고유의 가치를 알고 활용하는 능력이 중요하다고 강조한다. AI 시대에 필요한 창의적 사고, 비판적 문제 해결 능력, 협업 능력, 적응력 등의 슈퍼 스킬과 학습 방법을 소개하여 사고력과 문제 해결력을 키울 수 있도록 돕는다. 

《AI 탐구 수업》은 거대한 변화의 시대 앞에서 청소년들이 두려움 대신 호기심을, 수동적인 학습 대신 능동적인 탐구를 선택하도록 이끌어줄 것이다.

머리말

AI라는 거인의 어깨 위에서 여러분만의 탐구를 시작하세요 

1장 AI가 정의하는 미래

1 AI 패러다임을 다시 정의하다 

AI가 이끄는 사회

AI 시대에 필요한 전략 세우기

2 AI 문해력의 시대 

글 읽는 법의 진화

AI 문해력은 지적 능력 증폭기

2장 인간의 능력을 확장시키는 AI

1 AI는 어떻게 생각하고 배울까 

데이터에서 귀납적으로 규칙을 발견

연역적으로 규칙을 적용하여 예측

AI가 찾은 새로운 추론 방식

자기학습능력까지 갖춰가는 AI

2 AI가 여는 탐구의 새로운 길 

탐구의 문턱을 낮추는 AI

AI로 탐구하기 : 청소년 기후과학 여름캠프

AI 시뮬레이션과 가상 실험

3 데이터 속 숨은 그림을 찾아내는 AI 

정보의 바다에서 지혜를 건지다

비정형 데이터 속 패턴을 밝혀내는 AI

AI가 밝혀낸 병 진단의 숨겨진 단서

4 AI의 창의적 추론 능력 

미래를 예측하고 새로운 가설을 만드는 

AI의 통찰

추론 능력으로 발명을 하는 AI

5 AI의 추론과 분석 능력 

19세기 런던 콜레라의 원인 추론하기

AI 고고학자가 밝혀낸 광개토왕비문의 비밀

3장 인간의 한계를 뛰어넘는 AI

1 물리적 제약과 시간의 벽을 허물다 

AI가 바꾸기 시작한 과학 연구

물리적 한계를 넘어서는 AI

AI와 화성 탐사 로봇이 밝힌 화성의 비밀

2 인간의 인지 한계를 뛰어넘는 초거대 AI 

인간의 지적 한계를 넘는 AI?

AI의 강력한 탐색 능력

무한한 데이터에서 새로운 가치를 만드는 AI

3 AI가 설계하고 로봇이 실험하는 자동 연구실 

스마트 연구실 : AI와 로봇이 연구해 찾아낸 

최적의 나노입자

AI와 인간이 연구 동반자가 된다

4 새로운 가치를 만들어 산업을 혁신하는 AI 

제조 공식을 다시 쓰는 AI

콘텐츠 산업을 바꾸는 AI

5 탐구자로 진화한 에이전틱 AI 

아폴로계획과 에이전틱 AI

인간의 지성을 확장시키는 에이전틱 AI

AI 에이전트 활용 사례 : 폐플라스틱 재활용 연구

4장 AI의 한계와 인간의 지혜

1 AI의 한계와 오류 

AI는 왜 엉뚱한 답을 할까

상식이 없고 답도 설명하지 못하는 AI의 한계

AI는 인간의 뇌를 완벽히 흉내 낼 수 있을까

2 AI는 자기가 모른다는 것조차 모른다 

모른다는 사실조차 모르는 LLM의 할루시네이션

LLM의 추론과 일반화의 한계

AI 시대의 진정한 지혜

3 AI의 편향성과 윤리적 한계 

AI는 스스로 옳고 그름을 판단할 수 있을까

AI가 만든 결과는 누구의 책임일까

4 미묘한 맥락을 이해할 수 없는 AI 

AI의 맥락 이해 부족이 가져온 뜻밖의 위험

한국어가 AI에게 특히 더 어려운 이유

5 악용하려는 인간은 언제나 있다 

신뢰 비용을 높이는 AI 채용 시스템 속이기

비밀 명령으로 AI를 조종하는 프롬프트 인젝션

사회적 신뢰를 위협하는 AI 기만

5장 AI 시대의 전문가와 일자리

1 AI가 전문가를 대체할까 

전문가처럼 사고하는 AI

단순히 전문가를 흉내 낸다는 약점

스스로 생각하는 AI가 나올까

인간 전문가에게는 어떤 능력이 중요할까

2 AI가 다시 그리는 일자리 지도 

AI가 인간에게 주는 영감

AI 시대의 일자리 변화는 피할 수 없다

AI로 가장 먼저 사라지는 일자리

새로운 직업이 탄생하는 기회

3 AI 시대, 교육은 어떻게 바뀌어야 할까 

학교 수업이 바뀌고 있다

AI가 학습의 주체가 되면 벌어지는 일

AI와 함께 비상하는 미래 세대를 위한 교육

4 기업은 AI를 어떻게 활용해야 할까 

새 기술이 주는 기회와 함께 오는 새로운 위협

AI와 함께 배우고 성장하는 조직

6장 AI 시대를 준비하는 법

1 학습 근육을 만드는 AI 트레이닝 

학습 근육을 빼앗는 AI

편리함이 늘수록 학습 근육은 사라진다

AI가 제시하는 잠재력 사용 설명서

AI가 나의 학습 전담 코치가 된다

진로 찾기를 돕는 AI 멘토링

AI 시대 나만의 줄을 찾아서

2 AI와 소통하는 언어, 코딩과 프롬프팅 

코딩의 탄생과 AI

코딩과 프롬프팅을 배워야 하는 이유

연구의 강력한 무기, 코딩 마인드

3 AI는 가질 수 없는 나만의 슈퍼 스킬 

전문가가 되려면 슈퍼 스킬을 키워라

세상을 바꾸는 AI와 인간 연결 지능의 협업

네 가지 슈퍼 스킬을 키우는 법

세상에 없던 답을 만드는 지휘자가 되자

4 인간의 생각하는 힘으로 성장하기 

엉뚱한 아이디어가 신의 한 수

대박 아이디어인지 검증하는 데 0.1초면 끝

제1원칙 사고로 창의적인 탐구자 되기

5 AI 시대, 미래 진로를 디자인하다 

끊임없이 배우고 변신하는 유연성

스스로 해나가는 미래 준비

AI와 함께 숨겨진 잠재력을 깨우자

가상 면접으로 보는 AI 시대의 인재상

7장 AI와 인간이 함께 그리는 미래

1 인간 중심 AI가 나올 수 있을까 

AI 기술의 가벼움

일반 인공지능의 등장과 인간의 자율성

인간 중심 AI가 어려운 이유

2 AI는 창작과 예술을 파괴할까 

사진 때문에 미술이 사라지지는 않는다

AI와 함께 풍성해지는 창작

AI 시대의 예술을 재정의하다

3 AI 데이터를 위한 창조적 큐레이터 

데이터는 AI의 생명줄이자 과제

AI의 편향성을 만드는 데이터의 질

AI 시대의 데이터 금광이 되고 있는 레딧

인간의 창의적 네트워킹과 집단지성의 힘

AI의 길을 바르게 이끄는 큐레이션

4 저출산 시대, AI와 로봇의 역설 

로봇 AI 시대가 주는 기회

적은 인구로 풍요롭게 살 수 있다면

5 AI 시대에는 누구나 전문가가 될 수 있다 

AI로 누구나 전문가가 될 수 있다

본질은 ‘무엇을 할 것인가’라는 질문

시간이 흘러 20세기에 또 한 번 엄청난 혁명이 일어났습니다. 컴퓨터와 인터넷의 등장으로 전 세계의 정보가 서로 연결되고, 누구나 언제든지 필요한 정보를 볼 수 있게 된 겁니다. 그러자 디지털 플랫폼에서 정보를 찾고, 수집한 정보를 비판적으로 평가하며, 이를 활용해 새로운 콘텐츠를 생산하는 능력을 뜻하는 디지털 문해력digital literacy이 필요해졌습니다. AI 시대는 새로운 문해력을 요구합니다. AI를 이해하고, 비판적으로 분석하고, 창의적으로 활용하여 가치를 만드는 능력인 AI 문해력입니다.  -18쪽

AI의 단계별 사고 능력은 사고 사슬 프롬프팅CoT prompting 같은 기법으로 더욱 강력해지고 있습니다. CoT 프롬프팅을 사용하면 AI의 문제 해결 능력이 크게 향상됩니다. 단순히 데이터에서 패턴을 보고 답을 맞히는 것이 아니라, 스스로 생각하는 과정을 단계별로 구성하며 논리적으로 답을 도출하기 때문이지요. CoT 프롬프팅은 AI에게 문제 해결 과정에서 중간 단계를 명확하게 보여주도록 합니다. 복잡한 문제를 한 번에 처리하지 말고 AI가 단계별로 논리적 사고를 이어가도록 하기 위해서입니다.  -27쪽

2025년 9월, 논문 사전 공개 사이트 바이오아카이브bioRxiv에 미국 스탠퍼드대학교 브라이언 히에Brian Hie 교수 연구팀의 연구 결과가 발표되었습니다. AI를 활용하여 항생제에 저항하는 특정 박테리아만 사멸시킬 수 있는 새로운 박테리오파지bacteriophage(특정 세균만 공격해서 없애는 바이러스) 설계에 성공했다고 합니다. 연구팀은 먼저 수많은 박테리오파지의 유전자 정보와 구조 데이터를 AI에게 학습 시켰습니다. 그리고 특정 항생제에 내성을 가진 대장균을 효과적으로 감염시켜, 증식을 억제하고 사멸시키는 박테리오파지의 유전자 배열을 찾아냈습니다. AI는 복잡한 생물 시스템을 이해하고 조작하는 능력으로 슈퍼박테리아 같은 인류의 오랜 과제를 해결하는 돌파구를 마련하고 있지요.  -72쪽

KIST가 구축한 고도화된 무인·자동화 연구실의 무인 로봇 연구 시스템은 특정 물질의 특성을 정밀하게 연구합니다. 예를 들어 태양 전지 효율을 높이는 은 나노입자(극히 작은 크기의 은 입자)의 광학 특성을 최적화하기 위해 화학물질을 정확히 혼합하고 반응을 관찰합니다. 특히 용액을 분배하는 피펫팅(액체를 정확한 양만큼 옮기는 실험 기법)의 정밀도는 인간 연구자가 한 작업보다 뛰어난 정확성을 보였습니다. 사람이 1만 번 시도해야 찾을 수 있을 거라고 생각했던 결과를 AI와 로봇의 협력으로 실험 200회 만에 도출해 연구 시간을 획기적으로 줄였지요. 더불어 연구자마다 차이가 나는 실험 오차가 줄어서 일관성 있고 신뢰도 높은 데이터를 확보할 수 있습니다. -85~87쪽

국내에서도 대화형 AI가 실제로는 존재하지 않는 법률 판례를 만들어내거나, 특정 사건을 사실과 다르게 알려줘 문제가 된 적이 있습니다. 2025년 10월, 〈KBS〉는 ‘AI의 환각?…경찰 ‘챗GPT’ 썼다가 ‘허위 판례’ 인용’을 보도했습니다. 경찰이 챗GPT를 활용해 불송치 결정문을 작성하는 과정에서 존재하지 않는 법리를 인용한 사례가 발견되어 큰 논란이 되었다는 내용입니다. 또한 2025년 12월, 〈울산 MBC〉가 보도한 ‘노무사가 제출한 판례‥ AI가 만든 가짜’에 따르면, 한 노무사가 AI가 만들어낸 허위 판례를 법원에 제출해 적발됐습니다. 노무사의 문서에 인용된 판례가 실제로는 없다는 게 확인돼 법원의 신뢰를 떨어트렸지요.  -108쪽

AI는 언어에서도 한계를 드러냅니다. 인간이 미처 생각하지 못한 분야입니다. 글이 길어질수록 전체적인 의미, 문맥을 제대 로 이해하고 처리하는 능력에서 AI 언어 모델이 예상 밖의 어려움을 겪고 있다는 연구 결과가 계속 나오고 있습니다. 그중에서도 AI는 한국어의 문맥을 이해하는 것을 아주 어려워한다고 합니다. 미국 메릴랜드대학교 연구진이 AI의 여러 언어 이해 능력을 평가한 결과, 전 세계 주요 26개 언어 중 한국어가 22위를 기록하며 매우 이해하기 힘든 언어라는 다소 충격적인 평가를 했습니다.  -132쪽

AI가 해결할 수 없는 복잡한 문제 해결, 창의적 질문, 윤리적 판단, 깊이 있는 공감 등은 사회가 추구해야 할 인재의 핵심 역량입니다. 이 같은 능력은 AI의 길잡이가 되어 사회적 신뢰를 검증하는 인간 전문가의 가치와 연결됩니다. AI가 전문가를 대체하는 게 아니라, AI와 함께 더욱 높은 수준의 전문적인 일을 빠르게 많이 해낼 수 있도록 만들어야 합니다. 데이터 분석 같은 반복 작업을 AI가 해주면 인간은 한 차원 높은 창의적 사고, 비판적 통찰과 윤리적 판단에 집중할 기회가 열립니다. 가장 중요한 것은 우리가 AI와 어떻게 협력할지, AI를 통해 어떤 가치를 추구할지에 대한 깊은 고민입니다.  -150쪽

음악 분야에서도 AI 작곡가, AI 밴드가 창작의 새로운 가능성을 펼치고 있습니다. AI는 특정 장르의 음악을 학습해 새로운 멜로디를 만들어내기도 하고, 특정 가수의 스타일을 모방한 편곡을 하기도 합니다. AI가 만든 음악이 아직 인간의 깊은 감성을 온전히 담아내기 어렵다고 하지만, AI가 작곡한 곡을 인간 가수가 부르거나 AI가 만든 배경음악을 게임이나 영상 콘텐츠에 활용하는 등 다양한 협력 사례가 늘고 있습니다. AI는 인간 음악가가 생각하지 못했던 독특한 패턴이나 아이디어를 제공하며 창작의 폭을 넓히고 있지요.  -234쪽

인공지능이 이끄는 거대한 변화,

AI 문해력의 시대 

인공지능은 인류 역사상 가장 거대한 변화의 물결을 이끌고 있다. 생성형 AI가 나와 대화하며 고민을 들어주고, 과제를 대신하고, 영화나 음악 등을 추천해준다. 공장에서는 AI 기반 로봇이 물건을 만들고, AI가 실험을 설계하고 로봇이 실행하는 스마트랩에서 과학 연구를 한다. 더욱이 한 달도 안 돼 이전보다 혁신적인 AI 모델들이 나올 만큼 발전 속도가 매우 빠르다.  청소년들에게 AI는 그 어느 세대보다 친숙하고 활용도도 높다. 그러나 한편으로는 나의 일자리를 빼앗기고 오히려 AI에 지배당하는 건 아닐지, AI가 모든 것을 다 해준다면 정작 나는 무엇을 해야 할지, 같은 불안을 느끼기도 한다.

《AI 탐구 수업》은 이런 시대를 살아갈 청소년들이 AI를 함께 배우고 성장하는 탐구 파트너로 이해하도록 돕는 책이다. 이를 위해 AI의 작동 원리를 이해하고, 비판적으로 분석하며, 창의적으로 활용하는 능력을 뜻하는 ‘AI 문해력’을 갖추어야 한다고 강조한다.

AI는 도구나 기술이 아니라 

인간의 능력을 확장시키는 지적 증폭기

저자는 40여 년간 한국과학기술연구원KIST에서 연구자로 일한 과학자이다. 그는 몇 년 전부터 연구에 AI를 활용하면서 AI가 ‘지적 증폭기’인 이유를 피부로 느꼈다고 말한다. 자신의 경험을 토대로 청소년들이 AI를 올바르게 이해하고, 자신만의 탐구 도구로 활용하도록 돕고자 쓴 책이 《AI 탐구 수업》이다.

이 책은 AI의 탄생 배경부터 현재의 발전 단계까지 체계적으로 설명한다. 또 AI가 과학·산업·사회 전반에 미치는 영향도 다루면서 AI가 어떻게 인간의 한계를 뛰어넘는 도구로 활용되고 있는지를 보여준다. 

책을 통해 AI가 구체적으로 무엇을 할 수 있는지, AI의 가능성과 잠재력을 생생하게 느낄 수 있을 것이다. 이를 위해 과학캠프에서 AI를 활용하여 기후위기의 해결책을 제시한 국내 청소년들, AI로 슈퍼박테리아 문제를 해결한 외국 연구팀의 사례를 소개한다. 화성 표면에 줄무늬가 생긴 원인, 19세기 런던 콜레라 감염병 사건의 원인, 한중일 세 국가에서 논란 중인 광개토왕비문 해석 등 흥미로운 가상의 이야기도 실었다. 

AI의 한계를 보완하는 인간의 지혜

AI에는 한계와 오류가 존재하므로 맹신해서는 안 된다. ‘할루시네이션(환각 현상)’은 존재하지 않는 사실을 당당하게 지어내며, 블랙박스 문제는 정답을 내놓고도 왜 그런 답이 나왔는지 스스로 설명하지 못한다. 예를 들어 국내의 법률 관련 스타트업이 개발한 AI 챗봇이 특정 법률 자문 과정에서 존재하지 않는 법 조항과 판례를 진짜인 것처럼 말해 논란이 일기도 했다.  AI는 옳고 그름을 판단하지 못하므로 데이터에 현실 사회의 편향성이 섞여 있거나, 특정 정보가 부족하다면 그대로 따라간다. AI가 대출 심사를 할 때 인종, 성별, 사회경제적 배경에 따라 불리하게 판단하기도 하고, 학습 데이터가 특정 인종이나 성별에 치우쳐 있다면 다른 인종이나 성별의 얼굴을 인식하지 못할 수도 있다. 

《AI 탐구 수업》은 이 같은 문제를 짚으면서 AI에 대한 균형 잡힌 시각을 제공한다. 책은 AI가 가진 한계를 늘 염두에 두고 AI가 생성한 정보가 사실인지, 정보의 근거는 무엇인지 같은 질문을 끊임없이 던지라고 말한다. AI가 답변하지 못하거나 잘못된 정보를 제시하는 지점이 바로 인간의 통찰과 지혜가 필요한 영역이다.  

인간의 고유한 가치를 잘 알고, 잘 활용하는 사람이 

AI 시대의 인재가 된다

혼란스러울 수도 있는 지금, 꼭 생각해봐야 할 질문은 ‘AI 시대에 어떻게 살아갈 것인가’이다. 이 책은 인간 고유의 가치를 잘 알고 잘 활용하는 능력을 갖추라고 답한다. AI 시대의 전문가가 되는 것이다. 인간에게는 AI는 가질 수도 따라 할 수도 없는 고유의 능력이 있다. 창의적 사고, 비판적 문제 해결 능력, 협업 능력, 적응력 같은 슈퍼 스킬이다.  AI는 무한정으로 데이터를 처리하고 답변을 제시한다. 인간은 AI에게 어떤 질문을 할지 선택하고, AI가 내놓은 답변의 타당성을 판단할 수 있어야 한다. 최종 결정은 결국 인간이 내려야 하기 때문이다. 즉 슈퍼 스킬이란 이렇게 모은 정보를 바탕으로 다양한 사람들과의 협업과 빠른 변화에 적응하는 능력을 포함하여 AI를 활용하는 고도화된 인간만의 역량이다. 

《AI 탐구 수업》은 거대한 변화의 시대 앞에서 청소년들이 두려움 대신 호기심을, 수동적인 학습 대신 능동적인 탐구를 선택하도록 이끌어줄 것이다. 더불어 AI의 작동 원리를 이해하고, 비판적으로 분석하며, 창의적으로 활용하는 AI 문해력도 향상시킬 수 있다.