한국 과학기술의 현재 수준과 미래 과제 (토론자료)

오세정 (서울대학교 자연과학대학장, 물리학)

I. 서언

우리나라의 과학기술은 지난 40 여년 사이에 괄목할만하게 발전하였다.  사실 1967년 과학기술처가 발족할 당시만 해도 국내의 과학기술계는 황무지나 다름없었다. 과학기술을 제대로 연구하는 연구 기관이나 대학교는 없었고, 연구 기자재나 시설, 특히 연구 인력이 극히 부족하여 외국에서 활동하고 있는 과학기술자들의 한국 유치가 정부의 가장 중요한 정책 목표 중의 하나이었다.  하지만 40년이 지난 지금, 한국의 과학기술은 세계적으로도 인정받는 수준으로 발전하였다. 물론 미국이나 일본, 유럽 등의 전통적인 과학기술 선진국에 비하여는 아직도 뒤떨어지는 점이 많이 있지만, 개발도상국이나 신흥 국가 중에서는 상당히 앞서가는 수준이라고 평가되고 있다.  이 토론에서는 현재 우리 과학기술의 정확한 위치와 세계 속의 위상을 살펴보고, 미래 선진국으로 발전하기 위해 필요한 향후 과제를 살펴보려 한다.

II.  한국 과학기술의 현재 수준과 위상

(1) 투입 요소에 의한 수준 평가

한 나라의 과학기술 수준을 평가하는 기준으로는 여러 가지가 있을 수 있다.  가장 간단한 기준으로는 과학기술 관련 사업에 투입되는 자원의 양(量)을 국제적으로 비교하는 방법이 있을 것이다. 예를 들어 과학기술 연구개발에 투입되는 국가의 총 연구비 규모는 그 나라에서 연구개발이 얼마나 활발한가를 나타내주는 척도가 될 것이고, 정부 재정에서 투입되는 연구비 규모는 정부의 관심도를 표시한다고 생각할 수 있을 것이다.  우리나라의 경우 지난 2006년도에 연구개발비로 쓰인 총 금액은 27조 3,457억원 (약 286억 달러) 로서 절대 금액으로는 아직도 미국 (3,438억 달러), 일본 (1,513억 달러), 독일 (730억 달러) 등 전통적인 선진국에 비하여는 많이 떨어지나, 이탈리아, 캐나다와는 비슷한 수준까지 성장하여 세계 10위권 내외에 있다.  이러한 총 연구개발비가  GDP에서 차지하는 비중은 3.23%로서 일본의 3.33%에는 약간 못 미치지만 미국의 2,.62%나 독일의 2.51% 보다는 높은 수준으로서, OECD 국가 중에서도 상당히 높은 상위권 (5위)에 속한다.  또한 인구 1인당 연구개발비를 비교하면 2004년도 기준으로 한국은 403달러로서 미국 (1,063달러), 일본 (1,142달러), 독일 (829달러), 프랑스 (712달러) 등 전통적인 선진국의 1/2  내지 1/3 수준이나, 구매력으로 환산한 경우에는 한국이 588 ppp 달러로서 독일(717 ppp 달러), 프랑스 (627 ppp 달러) 등과의 격차는 많이 좁혀진다.  이처럼 한국의 연구개발 투자는 이미 중진국 수준은 넘어서서 선진국 수준으로 쫓아가는 단계라고 할 수 있다.

이러한 연구개발비 규모의 증가는 주로 민간 부문의 적극적인 연구개발 투자에 기인한다.  실제로 2006년도에 세계의 연구개발투자액 상위 100대 기업 중에서 한국의 기업이 3개 포함되어 있다.  또한 국가 총연구개발비에서 정부 및 공공기관이 부담하는 비율을 보면 한국의 경우 2006년도에 24% 로서, 미국 (36%) 이나 캐나다 (44%), 프랑스 (41%) 등 대부분의 OECD 선진국에 비하여 공공부문의 투자 비율이 작은 편이다.  다만, 일본 (25%) 과 핀란드 (28%) 등이 우리나라와 비슷한 수준이다.  하지만 정부의 과학기술에 관한 관심도와 일반 국민의 과학기술 연구에 대한 지지도는 높은 수준인 것으로 판단된다.  특히 지난 참여정부에서는 “과학기술 중심사회 구축”을 주요 국정과제 중의 하나로 선정하고, 과학기술 혁신본부 및 과학기술 부총리제를 신설하는 등 정부 기구에서 과학기술 관련 부서의 중요도를 높이는 방향으로 개편하여 다른 국가들의 관심을 끌었던 바 있다.

다른 하나의 중요한 투입요소인 인적자원의 경우를 보더라도 이제 우리나라는 선진국 수준에 많이 근접해 있다.  2006년 현재 우리나라의 연구원 수는 256,598명 (상근상당연구원 수로 환산하면 199,990명)으로 조사되었고, 그 중 박사급의 비중은 23.4%이었다.  이러한 숫자는 40년전 외국에서 활동하고 있는 박사급 인재를 유치하기 위해 총력을 기울였던 일에 대해 격세지감을 느끼게 한다. 우리나라의 총 연구원 수는 미국 (1,394,682명)이나 일본 (704,949명), 독일 (279,800명)에는 뒤지지만, 프랑스 (192,790명) 에는 상당히 근접해 있고 캐나다 (112,624명) 와 이탈리아 (71,242 명)은 이미 추월하여, 총 연구원 규모로 우리나라는 세계 10위 이내이다.  인구 만명당 상근상당 연구원 수를 보더라도 한국은 2005년에 37.4명으로서, 일본 (55.7명) 이나 핀란드 (75.5명) 에는 뒤지지만, 독일 (33.7명) 이나 프랑스 (32.6명)에는 동등한 수준으로 발전하였다.  경제활동인구 천명당 연구원 수도 한국은 2006년도에 8.3명 (상근상당연구원 수)을 기록하여 일본 (10.6명), 미국 (9.5명) 에는 뒤지나 독일 (6.7명), 프랑스 (7.1명)는 오히려 앞지르고 있어 선진국 그룹과 거의 대등한 수준에 이르렀다고 볼 수 있다.

(2) 산출 성과에 의한 평가

국가별 과학기술 수준을 평가하는 또 하나의 방법으로는 산출된 성과 (논문, 특허 등)를 비교하는 방법도 있을 것이다. 기초연구의 결과는 주로 논문으로 발표되므로 국가별 발표 논문의 숫자는 그 나라의 기초연구 수준을 나타낸다고 할 수 있다.  과학기술분야의 연구 논문 숫자 및 그 수준을 국제적으로 비교할 때는 주로 SCI 등재학술지에 발표된 논문수를 사용하는데,  SCI 는 미국의 민간학술정보전문기관인 ISI (Institute for Scientific Information)에서 국제적 수준에 적합하다고 인정된 학술지 (2005년 현재 3,860여종)에 수록된 논문의 서지사항 및 해당 논문을 인용하고 있는 논문에 관한 정보를 데이터베이스화한 것이다.

이 SCI 에 등재된 논문 수를 보면, 1980년대 초반까지 한국은 세계 50위 부근에 머무르는 수준에 불과하였지만 그 후 한국 학자들이 발표하는 논문 수는 세계 최고 수준의 성장세를 보이면서 폭발적으로 증가하여 1996년에는 6,426편으로 세계 21위를 차지하였고, 2006년도에는 23,286편을 발표하여 세계 13위까지 상승하였다.   이에 따라 한국에서 발표되는 논문의 세계적 점유율도 1996년에는 0.8%에 불과하였지만, 2006년에는 2.05%로 크게 증가하였다. 이러한 논문 발표 수는 세계 1위인 미국의 293,254편이나 75,000 - 80,000 편을 생산하는 영국 (2위), 독일 (3위), 일본 (4위) 등에 비하여는 많이 떨어지나 네덜란드 (23,497편, 12위)나 인도 (25,672편, 11위), 호주 (27,515편, 10위) 등에는 상당히 근접해 있다. 이러한 발표논문의 양적 수준은 세계 10위권인 우리나라의 경제력에 상응하는 것으로 볼 수 있으며, 이들 논문의 3/4 이상이 대학의 연구실에서 생산되고 있다.

대학별로 발표되는 논문 수를 보면 2006년도에 서울대학교가 3,635편을 발표하여 세계 32위를 차지하고 있고, 연세대 (1,857편, 106위), 성균관대 (1,566편, 146위), 고려대 (1,539편, 153위), 한국과학기술원 (KAIST) (1,407편, 170위), 한양대 (1,273편, 194위) 등이 그 뒤를 쫓고 있으며, 매년 많은 국내 대학들의 세계적 순위가 꾸준히 상승하고 있다.  이 같은 총 발표논문 숫자는 물론 세계 1위인 미국 하바드 대학의 10,200편이나 2위인 일본 도쿄대의 6,768편보다는 아직 많이 뒤져 있지만, 교수 1인당 발표 논문 수에서는 분야별로 외국의 선진연구중심대학에 상당히 근접하거나 오히려 뛰어넘은 경우도 있다.

하지만 발표된 논문의 질(質: quality)을 나타내는 소위 피인용도 (발표된 논문이 다른 논문들에서 인용되는 횟수)에서는 아직도 세계 30위 부근에서 맴돌고 있어 양적(量的)인 발전을 따라가지 못하고 있는 것으로 나타난다.  최근 5년간 (2002년 - 2006년) 한국에서 발표된 논문 1편이 다른 논문에서 인용되는 피인용 횟수는 평균 3.22회로서 세계 28위이며, 1위인 스위스의 7.14회에 비하여 절반에도 못 미치고 있다.  즉 논문은 많이 발표하지만, 그 중에서 주목받는 좋은 논문은 별로 많지 않다는 것이다.  하지만 다행스럽게도 우리나라 논문의 피인용 횟수도 최근에 와서는 점차 개선되는 경향을 보여주고 있다. 예를 들어 논문 1편당 5년 주기별 피인용 횟수는 2003년도에는 2.63회이었던 것이 2004년에는 2.80회로 증가하였고, 2005년에는 3.04회, 2006년도에는 3.22회로 꾸준히 증가한 것이다. 또한 최근 5년간 발표된 논문 중에서 1회이상 피인용되는 논문의 비율도 56.3%로서 세계 평균비율 61.3%에 근접해가고 있다.

특허의 숫자도 세계적인 수준으로 발전하고 있다. 해외 특허 (특허협약조약 Patent Cooperation Treaty : PCT) 출원 건수를 보면, 우리나라는 2006년도에 5,935 건을 출원하여 당당히 세계 5위에 올라 있다.  이 숫자는 세계 1위-3위를 차지하고 있는 미국 (50,089건), 일본 (26,906건), 독일 (16,866건) 에 비하여는 아직 많이 뒤지지만, 세계 4위인 프랑스 (6,109건)에는 버금가는 수준으로서 우리나라 산업기술의 발전상을 말해 준다.  특히 아래 표에서 보듯이 삼성전자는 미국 내에서 2번째로 특허를 많이 내는 회사로 성장하였다.  또한 엄청난 적자를 기록하던 기술무역 수지비 (기술 수입액 대비 기술 수출액)도 1998년에 0.06이던 것이 2006년에는 0.39으로 많이 개선되었다.  물론 이 현상은 중국을 비롯한 개발도상국으로 산업생산기지가 이전됨에 따른 기술 수출 증가가 주요 원인이어서 우리나라의 산업 공동화와 맞물려 있지만, 어쨌든 우리의 기술이 외국으로 수출할 정도로 발전하였음을 부인할 필요는 없을 것이다.

<미국 특허 등록 10대 기업 (2001년 - 2006년)>

(3) 국제기구의 종합적 판단

이처럼 투입 요소 면이나 산출 성과 면에서 볼 때 우리나라의 과학기술 수준은 급격히 발전하였고, 정량적인 요소의 순위로 평가할 때 우리나라의 과학기술 수준은 총체적으로 세계 10위 - 15위권에 있다고 판단된다.  이에 따라 국제기구나 연구소에서 평가하는 국가별 과학기술 역량 순위도 높아지고 있다.  예를 들어 국제경영개발연구원 (IMD : International Institute for Management Development)에서 매년 발표하는 국가경쟁력 평가에서, 우리나라는 2007년에 과학경쟁력 세계 7위, 기술경쟁력 세계 6위로 평가된 바 있다.  이러한 순위는 한국의 국가경쟁력 총괄순위 29위보다 매우 높은 것으로서, 우리나라에서 과학기술 연구개발 역량이 사회의 다른 혁신 역량에 비하여 높은 수준인 것을 알 수 있다. 또한 미국의 RAND 연구소도 2006년 6월에 발간한 “Global Technology Revolution 2020" 보고서에서, 29개의 분석대상국 중 한국을 미국, 독일 등과 함께 ”과학선진국“ 7개국 그룹으로 평가한 바 있다. 그리고 2006년 2월에 경제개발협력기구 (OECD)가 발간한 ”Economic Policy Reforms : Going for Growth" 라는 보고서는 한국을 미국, 일본, 스위스, 스웨덴 등가 함께 R&D 혁신의 선두권 국가 (leading countries) 로 분류하였다. 이 같은 해외의 호의적인 평가는 지난 40년간 우리 과학기술인들이 이룬 성과가 인정받았기 때문이며, 이에 대해 우리나라의 과학기술인들은 남다른 자부심을 가질 만 하다고 생각된다.

(4) 문제점과 개선 방향

하지만 우리나라 과학기술 역량은 아직도 많은 문제점과 개선할 점이 남아 있다.  아마도 가장 치명적인 약점은 아직도 질적인 수준이 정량적인 평가에 미치지 못하고 있다는 점일 것이다.  예를 들어 SCI 논문 분석에서도 발표 논문 수로는 2005년에 세계 14위이지만, 발표된 논문의 질을 나타내주는 피인용도에서는 아직도 세계 28위에 머물러 있다.  실제로 서울대학교 연구처에서 최근 조사한 바에 의하면, 대부분의 학문 분야에서 서울대 교수들의 1인당 발표 논문 수는 세계 최우수 대학과 비교하여도 뒤지지 않으나, 피인용회수에서는 아직도 많이 뒤떨어지는 것으로 나타났다.  또한 지난 해 서울대학교의 자연과학대학과 공과대학이 해외 석학들을 초빙하여 학부(과)별 전문가 평가를 시행한 바 있는데, 이 때 해외평가단들은 공통적으로 서울대가 대부분의 이공계 분야에서 세계 수준의 대학 (world-class university)은 이미 달성하였으나, 세계 학계를 이끄는 초일류대학 (world-leading university)은 아직 되지 못한다고 지적하였다.  즉 학계의 최근 연구 동향을 잘 따라가고는 있지만, 새로운 연구 분야를 개척하거나 세계가 주목하는 연구 주제를 발굴하는 능력은 부족하다는 것이다.  이들은 서울대가 짧은 기간동안에 세계 수준의 대학이 된 것은 학생과 교수 등 우수한 인적자원 때문이라고 평가하며 그 발전 속도가 매우 경이롭다고 칭찬하였으나, 이 단계를 넘어 세계의 학계를 이끄는 초일류대학이 되기에는 넘어야 할 과정이 많다고 따끔히 지적하였다.

평가를 맡은 해외 석학들은 세계의 초일류대학이 못되는 원인으로 먼저 시설과 제도 등 인프라가 제대로 갖추어지지 못한 것을 꼽았다.  예를 들어 신임교수가 부임했을 때 정착연구비 (start-up fund)가 부족하여 제대로 된 연구를 시작하는데 너무 시간이 오래 걸리며, 연구 및 교육을 위한 행정지원이 부족하여 학생들이 이러한 업무를 수행하면서 많은 시간을 낭비하는 점, 연구 공간과 시설이 선진국의 일류 대학에 비하여 낙후된 것들이 문제라는 것이다.  이와 더불어 교수간 선의의 경쟁 시스템이 부족한 것도 지적하였다.  교수의 승진이나 정년보장이 거의 자동적으로 이루어지고, 우수한 업적을 내는 교수에 대한 차등 급여지급 등의 보상이 충분하지 못하며, 학장과 학부(과)장의 권한과 리더십이 부족한 점이 초일류 대학으로 가는데 걸림돌로 작용한다는 것이다. 이들 평가단은 특히 세계적인 선도그룹을 리드할만한 스타 교수를 양성해야 한다고 권고하였으며, 대학원생이 연구에 전념할 수 있도록 처우를 개선하고 학제간 연구와 산학 협동을 강화할 필요가 있다고 충고하였다. 이러한 해외석학들의 층고는 우리나라가 앞으로 진정한 과학기술 선진국으로 발전하기 위하여 시행해야 할 정책 방향을 제시하고 있다고 보인다.

III.  미래 한국을 위한 과학기술계의 과제

(1) 새로운 도전

한국은 과거 산업화 시대에 선진국 추격이라는 전략을 추구하여 고도의 경제 성장을 이룩하였다.  외국의 선진 기술을 도입하고 모방·개량하여 수출 주도형 제조업을 육성하였으며, 이 과정에서 과학기술의 중요성을 인식한 정부는 과학기술 진흥에 많은 지원을 하였고 한국의 과학기술자들은 이 같은 국민적 기대에 부응하는 많은 기여를 하였다고 판단된다.  그러나 이제 21세기 지식기반사회에서 중진국에서 선진국으로 도약해야 하는 우리나라 과학기술계는 과거와는 다른 도전에 직면하고 있다.

첫째는 “재빠른 추격자 (fast follower)”에서 “혁신 선도자 (innovation leader)" 로 전환될 것이 요구된다.  이제 우리나라의 과학기술 수준은 반도체, LCD, 휴대전화 등 IT 를 중심으로 선진국을 제치고 선두로 진입한 분야가 나타났고, 이로 인해 해결해야 할 과제의 성격이 바뀌고 있다.  과거처럼 앞서가는 선진국의 예를 따르거나 선진국에서 경험한 실패/성공 사례를 참고할 수 없기 때문에,  스스로 문제를 풀거나 독자적인 경로를 찾아야만 하는 상황이 전개되고 있는 것이다.  또한 과거의 우리나라처럼 모방형 전략을 택하는 중국과 인도 등 후발국가들의 발빠른 추격때문에, 이제 우리나라의 경쟁력 우위 확보를 위해서는 남보다 앞서서 기술을 개발하고 혁신을 이룩하는 innovation leader 가 되어야 한다.

둘째는 21세기 지식기반사회가 요구하는 융합적 기술, 창조적 혁신에 부응하는 연구개발체제와 교육 체계를 마련해야 한다.  앞으로는 제조업의 hardware 와 서비스 산업의 software 가 결합되어야 세계적으로 발전하는 산업이 창출될 수 있으며, IT 와 BT, IT와 ET, BT 와 NT 의 결합 등 분야간의 장벽을 허무는 융합적인 기술만이 진정으로 경쟁력을 갖게 될 것이다.  그러나 과거 우리나라의 산업화를 성공적으로 지원해왔던 과학기술 연구개발 체제나 관련 제도들은 “fast-follower model"에 따른 것으로서, 이러한 새 시대의 요구를 충족시키는데 근본적인 한계를 지니고 있으며 오히려 새로운 패러다임을 구축하는데 걸림돌이 되고 있는 형편이다.

(2) 지향해야 할 방향

그러면 이러한 새 시대의 요구에 부응하는 과학기술 정책은 어떻게 바뀌어야 할까 ?  첫째로는 응용·개발 위주의 연구에서 기초·원천기술 위주의 연구로 바뀌어야 한다.  우리나라는 현재 정부의 연구개발 투자에서 기초연구가 차지하는 비중이 25%에 불과한 형편이며, 이는 과거 10여년간 꾸준히 증가하였지만 아직도 미국 (43%), 영국 (42%) 등 선진국에 비하여  비중이 많이 떨어지고 있다.  이렇게 된 이유는 과거 우리나라의 과학기술 지원 정책이 산업체에 필요한 기술 개발을 목적으로 시작되었고, 당시에는 민간기업의 연구개발 능력이 취약하여 정부에서 출연연구소를 설립하여 기업체에 필요한 기술까지 개발하는 역할까지 담당하였기 때문이다.  하지만 이제는 민간 기업의 연구개발 능력이 현저히 발전하여 IT 등 많은 분야에서는 오히려 정부출연연구소나 대학의 연구 능력을 능가하고 있다.  이러한 상황에서는 정부가 연구개발 사업을 응용·개발 연구 위주로 하면 기업체에 비하여 사업성과 현장성이 부족하여 그 효율이 떨어질 수밖에 없다.  이제는 정부의 연구개발사업은 민간기업이 하기 어려운 장기적인 기초연구나 원천기술 개발에 중점을 두어야하고, 특히 창의적인 연구개발 인력 양성을 주요 목표로 삼아 대학(원)의 소규모 연구를 지원하여야 할 것이다.

둘째로는 연구개발사업의 패러다임을 바꾸어야 한다. 이제는 과거처럼 문제가 주어진 상황에서 우리 여건에 맞는 해답을 찾는 것이 목표인 시대가 아니라, 해답이 있는지조차 불분명한 문제를 우리 스스로 제시하고 창의적인 해결책을 모색하는 시대가 되었다.  그러기에 연구개발의 실패를 용인하고 남들과 다른 독창적인 발상을 중시하는 태도로의 전환이 필요하다.  또한 연구과제의 평가도 양(量)보다는 질(質) 위주로 하고, 특히 학문의 장벽을 뛰어넘는 융합적, 학제적 연구를 북돋우어야 할 것이다.  실제로 과거에는 해답이 있는 문제만 풀었기 때문에 연구개발 사업의 성공률은 거의 100%에 가까웠고, 선진국의 사례만 따라하는 추격형의 연구개발 사업이었기 때문에 연구과제의 선정과 예산 배분 과정에서 관료들의 영향력이 매우 컸던 것이 사실이다.  그러나 이제는 전문가만이 이해할 수 있는 창의적이고 선도적인 과제 위주로 정부의 지원이 이루어져야 하기 때문에, 학·연·산 전문가가 중심이 되는 민간주도적인 의사결정 과정을 확립하고 현장의 연구자들이 능력과 전문성을 최대로 발휘할 수 있도록 행정관료들의 영향력을 극소화시켜야 할 것이다.

셋째로는 건전한 과학 문화의 확립이다. 이제는 과학기술이 단순히 경제 개발의 도구라는 생각을 뛰어넘어 국민 삶의 질 향상의 원천이며 국격(國格)을 높이는 중요한 요소라는 인식을 가져야 한다.  과거 일본이 기초연구를 등한시하여 “경제적 동물”, “기초연구 무임승차자” 라는 국제적 비판에 시달렸던 점을 반면 교사삼아, 우리의 경제 규모에 상응하는 기초연구의 투자를 통하여 인류의 지적 자산 증진과 환경변화 등 전 지구적인 문제 해결에 기여한다는 자부심을 가지게 만들어야 할 것이다.  미국의 경쟁력이 근본적으로는 대학의 기초연구에서 나온다는 지적이 있듯이, 궁국적으로는 이러한 인식의 확산과 정책 구현이 우리나라가 선진국으로 진입하는 경쟁력을 갖추는 원동력이 될 것이다.