[파이낸셜뉴스]“日은 연구자 규모만 우리 20배.. 기초과학, 아직 배고프다”

▲염한웅 포스텍 교수(기초과학연구원 원자제어저차원전자계 연구단 단장)는  실리콘 소자 소형화의 패러다임을 뛰 어넘어 반도체 산업에 혁명을 가져다. 줄 물질을 찾는 연구를 하고 있다. 염 교수가 포스텍 연구실에서 포즈를  취하고 있다.

일본의 기초과학은 역사가 100년이 넘고 현재 연구자 규모가 한국의 20배가 넘는다.

하지만 우리의 경우 선배 세대가 척박한 기초과학의 씨를 뿌리고 짧은 시간에 이만큼 성장하게 했다.

우리 세대는 한국형 연구풍토와 전통을 만들어 후배들에게 물려주면 좋겠다.



기초과학연구원(IBS) 원자제어저차원전자계 연구단 염한웅 단장(포스텍 교수)은 일본, 미국, 스웨덴의 방사광 시설을 오가며 반도체 나노구조 연구를 활발히 진행해 왔다. 최근 포항 포스텍 염 단장 연구실에서 진행한 인터뷰에서 그는 척박한 한국 기초과학의 현실부터 연구지원비 분배 문제, 거대과학.노벨상의 필요성 등 민감한 문제에 대해 장시간 열정적으로 털어놨다.

―한·일에서 공부를 했는데 연구 풍토 차이는.

▲일본 과학은 물리, 화학 등 어떤 분야든 연구자 규모가 우리의 20배가 넘고 학교, 기관, 연구소 등도 많다. 일본은 일찍이 기초과학 전통을 만들어 왔지만 우리는 아직 갈 길이 멀다. 국내에서 제대로 된 과학을 시작하게 된 한국과학기술연구원(KIST)도 산업 부흥을 위해 설립됐고 과학보다 기술에 중점을 뒀다. 역사가 오래된 일본의 기초과학 학풍은 선생님의 제자의 제자로 이어진다. 일본에 유학을 가보니 전자분광 분야 100년 히스토리가 연구실에 있었다. 우리는 물리학의 학파가 아직 없다.

―국내 물리학의 전통은 어떤가.

▲국내 물리학 1세대는 1970년대 학번인 임지순, 오세정 박사 등이다. 이때만 해도 미국 물리학에서 배운 것을 그대로 가져와 한국의 학풍을 만들지 못했다. 나는 일본에서 연구하다가 2000년대에 돌아온 1.5세대다. 물리학 2세대는 1세대들의 제자인 1990년대 학번(30~40대 초반 소장학자)인데 아직 부각이 안됐다. 지난 10년 동안 한국의 연구실 구조로 실험했는데 뚜렷한 성과가 안 났다. 서울대, 연세대, 카이스트 등에 있다가 포스텍으로 옮기고 IBS 단장이 되면서 일본, 유럽 연구실 방식을 접목하고 있다. 일본은 독립된 교수가 없다. 나의 일본 시절 연구실은 교수 1명, 부교수 1명, 조교수 2명 등 4명으로 구성됐다. 나도 포스텍에서 조교수들을 뽑아서 팀을 구성했다.

―국내 물리학 연구 기반은.

▲일본은 방사광가속기가 10개가 넘지만 우리는 기업이 지원해서 겨우 1개를 갖췄다. 일본은 4조5000억원 이상의 중이온가속기도 2~3개 있다. 일본은 연구자 30명의 프로젝트에 연간 300억원씩 지원한다. 그들은 노벨상 후보로 거론된다. 일본을 쫓아가려면 우리의 연구개발(R&D) 역량을 늘리기 위해 수조원대 가속기 2~3개, 수천억원대 10개 이상, 수백억원대 수십개가 있어야 한다. 하지만 여기에는 성장과 분배의 문제가 있다. 거대과학에 투자한다고 일반적인 과학을 어렵게 해선 안 된다. 미국, 일본처럼 예산을 늘려 국내 기초과학계를 풍요롭게 해야 하는데 아직 배가 고프다.

―기초과학 연구가 거대화되는 추세인데.

▲우리는 세계 10위권의 경제대국이 됐지만 아직 경제적 여유가 없고 과학을 이해하는 풍토가 약하다. 우리의 기초과학 연구업적은 1990년대부터 나와 아직 20~30년도 안된다. 경제 규모가 커가는 만큼 기초과학에 적극 투자할 때다. 미국, 유럽의 프로젝트 1개 예산이 우리나라 1년 R&D 예산 규모에 맞먹는다. 미국 과학 예산 중 거대과학 예산은 5~10%를 차지할 정도다. 올해 피터 힉스 교수가 노벨 물리학상을 타는 데 기여한 유럽입자물리연구소(CERN) 거대강입자가속기(LHC)의 힉스 입자 발견 프로젝트는 우리가 할 수 없다. 우리는 포항공대가 포스코와 손잡고 1980년대 2000억원을 투입해 건설한 방사광가속기가 있을 뿐이다. 우리도 2조원짜리 장비가 필요한데 과학비즈니스벨트의 단위 장비 규모를 5000억원 수준으로 줄여 안타깝다.

―기초과학 육성과 노벨상의 연관 관계는.

▲일반인도 과학이 가치 있다고 느낄 수 있는 것이 노벨상이다. 우리나라 IBS 단장 중 나와 김빛내리, 현택환 교수들은 나이가 어리다. 그러나 나를 포함해서 지금의 국내 교수들은 노벨상을 받기 어렵다. 선배인 1세대들이 기초과학의 씨를 뿌렸다면, 우리 1.5세대가 할 일은 노벨상을 받을 수 있는 전 단계로 기초과학 수준을 끌어올리는 것이다. 노벨상 후보군은 10배수 정도를 선별하는 데 10~20년 내 분야별로 한국인 과학자가 포함될 수 있어야 한다. 우리가 물리학 분야 20~30배수 안에 들어가고, 이를 발판 삼아 2세대들이 성과를 내길 기대한다.

―기초과학이 국가·사회에 기여하는 부분은.

▲미국에서 유명한 페르미국립가속기연구소를 설립할 때 일화가 있다. 과학자 레더먼이 국립가속기연구소가 필요하다고 역설하자 케네디 대통령은 기초과학은 돈이 많이 드는데 국가에 도움이 되느냐라고 물었다. 레더먼은 이에 대한 대답으로 기초과학은 국가안보에 도움이 안 되고, 돈을 벌게 해주지도 않는다. 하지만 미국을 목숨을 바쳐서 지키고 싶은 나라로 만들어준다라고 말했다. 국민이 왜 목숨 걸고 나라를 지키겠느냐. 국가가 기초과학과 같은 가치 있는 일을 해야 한다. 하지만 기초과학은 수익과 연결되기 어려워 예산 타당성이 없다. 페르미연구소나 유럽의 선(CERN)에 수십조원이 투입되고 다수의 노벨상을 받았지만 수익은 크지 않다.

―가속기 연구의 어려운 점은.

▲방사광가속기에는 150여명의 인력이 필요하다. 하지만 이 분야의 우수한 한국인 과학자 30명을 모으기도 어렵다. 한국이 맨파워가 약해서 위기다. 미국은 세계 과학자가 다 모여 있고 일본도 연구인력이 많다. 중국은 유학생들이 유턴해서 인력풀이 많다. 중국 칭화대, 베이징대가 물리학자의 밤 모임을 하면 수백명이 모이는데 여기서 스카우트가 진행된다. 우리나라는 최근 이공계 홀대로 대학·대학원생이 줄고 우수인재가 안 온다. 또 유학을 간 젊은 인재들은 외국에 눌러앉는다. 나도 한국에서 물리학자의 밤을 열어 인재를 모으려 한다.

―인재 확보를 위해 해야 할 것은.

▲스탠퍼드, 하버드, 프린스턴, 버클리 등 미국 톱클래스 대학은 교수를 뽑으면 초기 연구 정착금 10억~20억원과 높은 수준의 실험실을 제공한다. 국내 최고 수준의 대학은 5분의 1 수준인 2억~3억원을 준다. 내가 국내에서 연구를 할 때 초기 장비 마련에 5억원이 필요했는데 3억원을 주고 나머지 알아서 하라고 했다. 장비 하나 마련하는 데 5~6년이 걸렸다. 연구 환경이 좋아져도 아직 그 정도다. IBS 단장을 맡으면서 조교수를 뽑아 1인당 10억~20억원을 줬다. 미국에서 인재를 데려오면 미국의 교수들만큼 지원을 해줘야 한다.



■‘반도체의 혁명’ 위해 실리콘 능가할 물질 찾아

염한웅 교수가 이끄는 기초과학연구원(IBS) 원자제어저차원전자계 연구단은 한계치에 도달한 실리콘 소자 소형화의 패러다임을 뛰어넘어 반도체 산업에 혁명을 가져다 줄 물질을 찾는 연구를 하고 있다.

기존 실리콘을 대체할 그래핀, 탄소나노튜브 등 저차원 물질을 찾는 것이다. 이 연구는 원자 하나하나를 인위적으로 조작.결합해 레고 블록처럼 원하는 물질을 원하는 가격대로 만드는 현대의 연금술 같은 것이다.

D램 등 반도체 소자는 1년에 기억용량이 2배수로 늘어나는 등 컴퓨터가 고성능화되고 있다.

지금은 20나노미터급의 소자를 만드는데 제조사가 원하는 것은 10나노, 5나노 등 작은 소자를 구현하는 물질이 필요하다.

나노과학은 궁극적으로 원하는 물질의 성질을 갖고 얼마나 작게 만들 수 있는가에 대한 과학적인 질문에서 시작된다.

연구단은 세계적으로 주목받는 대칭성, 위상질서에 기초한 저차원 전자계를 중심으로 스핀소자에 응용될 물질과 물성을 발견하고자 한다. 이를 통해 미래 반도체 소자 산업의 기초를 닦고자 한다.

특별취재팀 윤정남 팀장 정명진 김경수 임광복 이병철 박지현 기자