왜 거대과학인가

갈릴레이, 뉴턴으로 대표되는 근대과학과 현대과학의 가장 큰 차이점은 어디에 있을까. 과학사 전문가들은 ‘복잡성’과 ‘규모’를 꼽는다. 뉴턴이나 갈릴레이가 실험실 또는 연구실에서 혼자만의 힘으로 과학의 역사를 썼다면, 현대의 과학자들은 대규모의 실험을 통해 신기술을 개척한다.

특히 우주개발, 원자력, 핵융합 등 최소 수천억원의 비용이 들어가고, 수십년에 걸친 오랜 시간이 소요되는 과학은 ‘빅사이언스’ 또는 ‘거대과학’으로 불리며 과학선진국의 전유물처럼 여겨져 왔다. 최근 한국을 비롯해 일본, 중국, 인도 등도 거대과학의 영역에 뛰어들고 있다. 거대과학은 과연 우리에게 무엇을 가져다 줄까.

●아폴로 프로젝트, 생활 바꿔

전문가들은 본격적인 거대과학의 시작으로 1940년대 진행됐던 미국의 맨해튼 프로젝트를 꼽는다. 제2차 세계대전이라는 국가적 위기 상황을 타개하기 위해 수많은 노벨상 수상자를 포함한 최고의 과학자들이 모인 이 프로젝트의 궁극적인 목표는 원자폭탄 개발이었다.

이 프로젝트에는 원자폭탄의 설계와 제조는 물론 우라늄, 플루토늄, 발사체 등 수많은 신기술이 필요했기 때문에 미국 내 대부분의 연구소와 기업이 모두 달려들다시피 했다.

원자폭탄의 개발에 성공해 세계대전을 종식시킨 미국이 맨해튼 프로젝트를 통해 얻은 것은 이뿐만이 아니었다. 프로젝트에 참여했던 국가연구소와 기업들이 획득한 노하우를 하나둘씩 현실에 적용하기 시작하면서 전세계인의 삶을 바꿔 나가기 시작한 것이다.

원자력 발전과 방사광가속기는 물론 이때 얻어진 로켓발사 기술은 향후 우주개발의 원동력이 됐다. 당시 플루토늄 추출을 전문적으로 연구하던 오크리지 연구소는 현재 에너지국 산하의 최대 연구소로 전세계 에너지 기술 개발을 주도하고 있다. 무엇보다 미국인들은 과학기술로 세계를 주도할 수 있다는 믿음을 가슴 깊이 새기고 1등 국민이라는 자부심을 갖게 됐다.

1950년대 말부터 시작된 미국과 소련의 우주개발 경쟁도 거대과학의 중요한 역사다. 인류 최초의 인공위성 스푸트니크 1호와 최초 우주비행사 유리 가가린의 등장으로 우주 개발에 있어서 ‘최초’라는 타이틀을 소련에 내준 미국은 자존심에 깊은 상처를 입었고, 이는 인류의 ‘꿈’이었던 달탐사로 이어졌다. 달탐사의 대명사가 된 아폴로프로젝트 또한 인류의 일상생활을 획기적으로 바꾼 결과물들을 내놓았다.

우주인들의 식수문제를 해결하기 위해 미항공우주국(NASA)이 개발한 여과장치는 정수기의 모체가 됐고, 극한 상황에서 우주선과 우주인의 안전을 위해 개발된 단층촬영기술, 화재경보장치, 선글라스 등도 아폴로프로젝트를 통해 세상에 나왔다. 특히 아폴로프로젝트에서 사용된 디지털 신호처리 및 화상기술은 컴퓨터 단층장치(CT)와 자기공명영상(MRI)과 같은 의료기기의 탄생을 이끌면서 인간 수명을 연장시키는 결과로 이어졌다. 아폴로프로젝트에서 얻어진 NASA의 특허는 3000여건으로 이중 1300여건이 민간상품으로 개발됐다.

●한국, 힘찬 행보 시작

미래학자 앨빈 토플러는 베스트셀러 ‘부의 미래’에서 “우주개발 분야에서 1달러를 투자하면 그 경제적 효과는 7∼12달러에 달할 것”이라며 “우주 공간으로의 도약이 부의 혁명적 전환을 가져올 것”이라고 전망했다. 냉전종식 이후 경제적 어려움을 겪는 와중에도 러시아는 ‘소유스’와 국제우주정거장을 통해 꾸준한 결과물을 내놓고 있으며 일본과 중국, 인도 역시 최근 우주개발 시장에 적극적으로 뛰어들고 있다.

한국도 최근 한국형 로켓 KSLV-1과 핵융합실험로 KSTAR를 내세워 거대과학 시장에 도전장을 내밀었다. 미래를 장담할 수 없지만 과학기술을 기반으로 한 선진국 반열에 올라서기 위한 도전임에 분명하다. 정부와 항공우주연구원은 소형 위성부터 차근차근 단계를 밟아 2025년에는 달탐사선을 띄울 예정이다. 올해에만 정부가 주도하는 10조원가량의 연간 연구개발(R&D) 사업 가운데 3% 수준인 300억원이 우주개발이라는 단일 사업에 투자된다. 장기적으로는 세계 각국이 연합해 100조원가량을 투자하고 있는 국제우주정거장(ISS)에도 참여가 확실시된다.

정부가 추진하고 있는 과학기술비즈니스벨트의 중심에 자리잡을 가속기 역시 대표적인 거대과학이다. 한 기에 건설비용만 수조원이 소요되는 가속기는 기초과학과 응용과학 분야에서 동시에 성과를 낼 수 있는 흔치 않은 기계다. 남극과 북극기지 역시 자원개발의 교두보를 마련한다는 측면에서 단순 연구차원으로 무시할 수 없는 중요성을 가지고 있다.

교육과학기술부 이문기 거대과학지원관은 “거대과학에 대한 투자가 선진국으로 가는 밑거름이 되는 것은 분명하다.”면서 “과거 미국과 러시아 위주로 진행되던 거대과학이 일본, 중국, 인도 등 전세계 국가들의 각축장으로 바뀐 점에 주목해야 한다.”고 강조했다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr