[대한민국은 선진국인가] <1> 기초과학

3월 대통령 선거를 앞두고 대한민국 미래에 대한 다양한 아이디어와 제안이 봇물처럼 터져 나온다. 현 정부의 성과에 대한 평가 및 비판과 더불어 한국의 현재 좌표에 대한 논의가 이뤄진다. 그 담론 중 하나가 ‘대한민국은 선진국인가’이다. 한국은 수출이나 국내총생산(GDP) 같은 지표나 숫자에선 어엿한 덩치의 선진국이다. 하지만 과연 국가와 사회를 이루는 제 분야에서 대한민국은 총체적인 선진국이라 할 수 있나 하는 의문도 적지 않다. 서울신문은 연중 기획으로 이런 의문에 대답하는 시리즈를 내보낸다. 첫회는 기초과학.

선진국을 규정하는 척도는 경제와 사회문화 등 다양하겠으나 과학기술 수준이라는 관점에서 바라보는 것도 큰 의미가 있겠다. 주요 7개국(G7) 등 대부분의 선진국이 과학 강국이고, 현대 사회경제 체제가 과학기술의 혁신에 기반하고 있기 때문이다. 특히 기초과학 분야의 선진국은 막대한 규모의 연구비를 오랜 기간 투입해, 질과 양에서 세계 최고 수준의 논문을 생산하며 인류의 과학 발전과 혁신을 선도하고 있는 나라라고 볼 수 있다. 어떤 나라가 기초과학 분야의 선진국인지 여부는 이 세 가지 관점에서 G7 국가들과 비교해 보면 쉽게 알 수 있다.●연구비, 논문, 과학발전 선도

연구비부터 보자. 한국의 연구개발(R&D) 투자는 2020년 기준으로 94조원(789억 달러)에 달한다. 미국, 중국, 일본, 독일에 이어 세계 5위다. 이미 G7 국가 중 중간 정도라 한국은 연구개발 선진국임에 틀림없다. GDP 대비 연구개발비 투입 비율은 4.81%다. 중국과 G7 국가들의 비율인 2~3%를 훨씬 넘고 인구 1인당 연구개발비도 미국에 이어 세계 2위로 독일과 비슷한 수준이다. 영국, 프랑스 등과는 비교되지 않을 정도로 많다. 특히 정부의 총예산 대비 연구개발 투자 또한 세계 최고 수준이다. 이 때문에 다수의 국제적인 평가기관들이 우리나라를 세계에서 가장 연구개발 비중이 높고 기술혁신에 많은 투자를 하는 나라로 손꼽는다.

문제는 연구개발비의 기초과학 투자 비중인데 우리의 경우 정부 연구개발 예산의 약 30%를 기초 연구에 투자하고 있어 선진국적 구조를 갖췄다고 볼 수 있다. 특히 문재인 정부에서는 연구자가 주도하는 기초연구 예산을 2017년 1조 2600억원에서 2022년 2조 5500억원으로 5년간 두 배 이상 증액했다. GDP 대비 기초연구비 비중도 0.7%(2019년 기준)인데, 이 또한 세계 최고 수준이다.

다음으로 기초과학의 연구 성과물인 논문을 보자. 한국의 논문 발표량은 세계 12위다. 전 세계 논문의 3.45%다. 연구비 투입이 세계 5위임을 감안하면 높지 않지만 연구비 증가에 따라 논문 발표량도 착실하게 늘고 있다. 2011년부터 10년 동안의 논문 수 증가율이 65.1%다. 중국의 뒤를 이어 세계 2위로 8~40%인 G7 국가들과 비교해도 연구 성과의 산출이 매우 빠르게 성장하고 있다. 연구비당 논문 발표량은 미국, 독일, 일본 등과 비슷한 수준이고 인구 1인당 논문 수 역시 영국, 독일, 미국 다음으로 세계 4위다. 일각에서는 한국의 논문 발표량이 12위라는 점만 보고 연구 생산성을 회의적으로 보지만 논문의 양적 측면에서 우리나라의 연구는 결코 비효율적이지 않으며 G7 수준임을 확인할 수 있다.

마지막으로 과학연구의 질적 수준과 인류에 대한 기여라는 관점에서 살펴보자. 정량 평가는 어렵지만 논문에 대한 학계의 관심을 나타내는 피인용 수(다른 논문에서 인용된 횟수)로 추정해 볼 수 있다. 우리나라는 논문 한 편당 피인용 수가 7.57회로 세계 34위다. 독일, 영국, 프랑스, 미국에 크게 뒤질 뿐 아니라 중국에도 뒤지는 수준이다. 다만 2018년 이후 일본을 추월하며 빠른 속도로 성장하고 있는 지표다.

●의미 있는 과학적 성과가 중요

과학계에서 가장 중요한 논문들로 ‘네이처’와 ‘사이언스’ 등에 게재된 것 중 피인용 수 세계 상위 1% 이내인 고인용 논문(Highly Cited Papers·HCP) 수를 살펴볼 수도 있다. 우리나라의 HCP는 최근 10년간 5716편으로 세계 14위에 머물러 있다. 과학 연구의 질적 수준을 계량하기는 어렵지만 이러한 간접 지표를 통해 보면 우리나라 기초과학의 수준이 G7 선진국에는 미치지 못한다고 보는 데 무리가 없다.

노벨상 수상도 하나의 척도라고 할 수 있는데 아다시피 노벨상은 논문 피인용 수를 계량해 선정하지 않는다. 그보다는 세계인의 관점에서 의미 있는 과학적 성과가 더 중요하다. 최근만 봐도 힉스 입자의 발견, 중력파와 블랙홀의 관측, 유전자 조작기술 발명, 메신저리보핵산(mRNA) 백신 개발, 인공지능과 양자 컴퓨터 개발 등이 있다. 여기에 준하는 성과를 만들어 내고 주요 과학 기관과 매체들이 발표하는 전 세계적으로 주목할 만한 연구 업적에 한국의 연구 결과가 자주 거론되는 단계에 올라섰을 때, 비로소 우리나라는 세계 과학계를 선도하는 기초과학 선진국으로 인정받을 수 있다.

과학 발전과 인류 문명에 어떤 기여를 했는지 보면 우리 기초과학의 수준은 더 명확해진다. 민간과 정부가 투자를 확대한 1990년대 이후부터 보더라도, 아직 세계 과학계에 큰 영향을 주고 과학 발전과 인류 문명에 유의미하다고 평가받을 성과나 업적은 거의 눈에 띄지 않는다. 우리나라가 아직 노벨 과학상 수상자를 배출하지 못한 밀접한 이유일 것이다. 세 가지 관점에서 우리나라의 기초과학은 양적으로는 충분히 성장했으나 질적 수준은 아직 선진국 수준이 아니라는 것을 보여 준다.●질적 대전환 이뤄야

그렇다면 앞으로 어디로 가야 할지도 분명하다. 지금까지는 선진 과학에 도달하기 위한 양적 성장의 과정이었다면 앞으로는 양과 질의 대전환, 즉 질적으로 우수한 연구결과 산출에 집중해야 한다. 질적으로 우수한 연구는 단지 피인용 수가 높은 연구를 뜻하지 않는다. 선진국의 과학은 막대한 연구비 투입, 논문의 산출뿐만이 아니다. 전 세계의 과학적 연구를 선도하고 놀라운 발명 및 발견을 통해 과학 발전의 중요한 문제에 해답을 내놓으며 연구들을 장기간 축적해 인류를 미지의 세계로 인도하며 혁명적 문명 발전을 이끌어 왔다. 질적으로 우수한 연구는 인류가 직면한 중요한 문제 중 과학이 해결하지 못하는 문제에 해답을 주는 연구여야 한다는 의미다.

실천과 도달은 매우 어려운 과제다. 그렇기 때문에 효과적인 전략이 필요하다. 가장 핵심적인 전략 요소는 ‘창의적인 연구에 대한 장려’다. 아직 우리나라 과학계는 선도 연구대학들조차 이러한 높은 수준의 연구를 장려하고 높은 기준으로 교수들을 평가하는 단계에 이르지 못했다. 논문 수를 세고, 피인용 수를 세며, 외국 교수들의 추천서에 의존한다.

정부 연구과제 평가는 말할 필요도 없다. 전 인류가 현재 열광하고 있는 케이팝과 케이무비의 성공 요인은 인류의 보편적 가치를 우리만의 독창적인 콘텐츠와 방식으로 접근한 데 있다. 마찬가지로 전 세계의 과학과 인류 문명이 공유하고 있는 문제의식에서 출발하면서도 선진 각국에서 주도하는 과학 연구와는 다른 독창적인 연구를 하는 것이 빠르게 세계 최고의 수준으로 나아가는 K사이언스의 길이 될 것이다.

염한웅 포스텍 물리학과 교수

■염한웅 교수는

서울대 물리학과를 졸업하고 일본 도호쿠대에서 물리학 박사 학위를 받았다. 도쿄대, 연세대, 포스텍에서 교수로 재직하며 2017년 국가과학기술자문회의 부의장으로 위촉됐다. 고체물리학 연구자로서, 특히 금속 원자선 전자물성 분야를 창시하고 세계적 분야로 확립한 석학. 200편 이상 논문을 발표하고 금속원자선을 활용하는 새로운 정보처리방식인 솔리토닉을 주창했다. 미국물리학회와 한국과학기술 한림원 펠로로 선임됐으며 2015년 한국과학상, 2016년 인촌상, 2017년 경암상 등 주요 국내 과학상을 수상했다.