우리 삶을 변화시키는 것은 공학이다!
과학자의 임무가 문제를 확인하는 것이라면
그 문제를 해결하는 임무는 공학자의 것이다!
▼ 과연 공학은 과학보다 못한가?
어느 날, 〈뉴욕타임스〉 1면 머리기사의 헤드라인은 ‘핵무기공학자, 자료 유출 혐의로 기소’였다. 그러나 다음 면에서는 ‘중국을 향한 마녀사냥의 희생자인 과학자일 뿐’이라고 되어 있었다. 과연 ‘공학자’와 ‘과학자’는 동의어인가?
[타임스] 정도의 매체에서도 공학과 과학을 혼동하는 일은 자주 일어난다. 시어도어 폰 카르만은 “과학자는 이미 있는 것을 연구하는 사람이...
우리 삶을 변화시키는 것은 공학이다!
과학자의 임무가 문제를 확인하는 것이라면
그 문제를 해결하는 임무는 공학자의 것이다!
▼ 과연 공학은 과학보다 못한가?
어느 날, 〈뉴욕타임스〉 1면 머리기사의 헤드라인은 ‘핵무기공학자, 자료 유출 혐의로 기소’였다. 그러나 다음 면에서는 ‘중국을 향한 마녀사냥의 희생자인 과학자일 뿐’이라고 되어 있었다. 과연 ‘공학자’와 ‘과학자’는 동의어인가?
[타임스] 정도의 매체에서도 공학과 과학을 혼동하는 일은 자주 일어난다. 시어도어 폰 카르만은 “과학자는 이미 있는 것을 연구하는 사람이고, 공학자는 결코 없었던 것을 창조하는 사람”이라고 주장하기도 했다. 아인슈타인은 공학의 일에 해당하는 발명이 사물의 조작일 뿐 아니라 개념의 조작이라고 생각했고 “기술과 과학을 가르는 뚜렷한 선은 결코 존재하지 않는다”고 믿었다.
로켓공학은 이런 문제를 좀 더 고찰하게 해준다. 로켓은 상상력에서 시작된다. 이는 공학의 행위다. 로켓의 형태 역시 공학자의 머리에서 나온다. 물론 이를 연구하고 개발하는 과정에는 과학도 필요하다. 그러나 로켓이 만들어지고 나서야 로켓공학이 성립되었다. 비행기가 만들어지고 나서야 그에 관한 공학이 만들어졌다. 즉, 공학이 과학에 선행하는 경우는 생각보다 많다.
그러나 공학은 과학에 대해 격하되는 경우가 많다. 공학과 과학이 비슷한 면이 많고 전공자가 아닌 사람이 보기에는 비슷한 일로 보이지만, 사실 두 분야는 완전히 겹치지 않는다. 공학자가 과학을 하거나 과학자가 공학을 하는 일은 종종 일어나는데도, 두 분야를 바라보는 불평등한 시각 때문에 공학자들은 과소평가된다고 느낀다.
왜 과학이 공학보다 높게 평가되는 것일까? 과학자들이 공기와 식수에 들은 미생물이 치명적인 질환을 일으킨다는 것을 발견했지만, 공학자들이 여과 및 소독 기술을 개발하고서야 식수에서 미생물을 제거할 수 있었다. 그리고 미국 내의 장티푸스 발생 빈도는 10분의 1로 줄어들었다. 이런 환경공학자의 업적 덕분에 삶의 질이 높아졌지만, 사람들은 이것이 과학의 덕분이라고 생각한다. 공학자의 작업은 보이지 않는 곳에서나 다른 전문가와 공조해서 이루어지기 때문에 인정받는 경우가 드물다. 과학적 추구는 고상하고 공학적 업적은 실용적이라는 선입견 때문에 과학이 높게 평가되는 것이다. 과학을 위한 과학은 굳이 눈에 보이는 목표나 대상이 필요 없다.
공학은 문제를 해결하지만, 단순히 고장 난 기계를 고치는 것이 아니다. 물건을 고친다는 인식 때문에 사람들은 공학자(engineer)와 기관사(engineer)를 혼동하지만, 후자가 눈앞의 선로에 집중하는 반면, 전자는 주변 시각이 발달하여 미래까지도 예견하고 새로운 기계를 착상하고 설계하고 현실화한다.
공학과 과학은 명확하게 구분하기가 정말 어렵지만, 공학자는 20세기를 대표한다. 공학자가 없었더라면 우리의 삶은 결코 현재의 표준에 이르지 못했을 것이다. 인류의 진보와 안위에서 공학자는 핵심적인 역할을 담당하지만, 많은 이들의 눈에는 모호해 보이고 그 역할은 온전히 이해받지 못한다. 공학과 과학은 밀접하게 관련되어 있을 뿐 아니라, 비슷한 방식으로 말하고 유사한 수학 방정식을 놓고 고민한다. 과학자의 일이 어디에서 끝나고 공학자의 일이 어디에서부터 시작되는지 판정하기는 더욱 어렵다. 그러나 공학은 세계를 연구할 뿐 아니라 변화시키는 역할을 한다. 에너지와 환경, 공중보건에 관한 거시적 문제이든, 상수도나 오염, 나노 독소에 관한 미시적 문제이건 간에 공학적 접근법은 문제를 해결하는 필수적인 요소다.
▼ 연구와 개발 vs 개발과 연구
연구와 개발은 과학과 공학의 또 다른 이름일 뿐이다. 과학은 연구하고, 공학은 개발한다. 그러므로 흔히 R&D라는 것은 두 분야가 협력하여 제품을 개선하거나 신제품을 개발하는 경우를 가리킨다.
원래 R&D는 토머스 에디슨이 최초의 산업적인 연구 실험실을 세운 데서 비롯되었다. 이 실험실은 그 외의 산업적 실험실의 기본이 되었다. 초기의 실험실은 기초 과학 혹은 기초 연구에는 별 관심이 없었고, 공학적 업적이 필요할 뿐 순수과학은 필요 없다고 생각했다.
그러나 제2차 세계대전이 되자 상황이 달라졌다. 이 전쟁은 세계를 뒤바꾸었고, 과학은 전쟁에 복속했다. 맨해튼 프로젝트를 통해 과학자들은 지배적인 위치를 차지하고 공학을 과학에 효과적으로 포섭했으며, 결국 세계대전을 종결시킨 폭탄을 만들어냈다. 그 덕분에 과학자들은 연구 정책에서 영향력을 발휘하고 독차지했다.
이 과정을 거치면서 미국의 과학 연구의 방향을 결정하는 데 가장 큰 영향력을 발휘한 사람이 공학자였다는 사실은 정말로 아이러니하다. 스스로 “과학자가 아니다. 공학자다”라고 선언한 배너바 부시는 전쟁이 과학자들만의 것은 아니었다고 주장했다. [타임스]는 그를 “물리학의 장군”으로, [뉴욕타임스]는 “연구의 차르”로 불렀을 만큼 연구 자금을 분배하는 과정에서 강력한 영향력을 발휘했다. 루스벨트에게 부탁받아 트루먼 대통령에게 제출한 보고서에서, 그는 기초 연구를 통한 과학의 발전이야말로 우리의 나은 삶을 위해 꼭 필요한 것이라고 강조했다. 기초 연구가 있어야 응용이 이루어지고 그 후에야 새로운 기술이 나온다는 것이었다. 그러나 과학과 기술의 역사를 살펴보면 기술이 과학을 이끌어내기도 하고, 과학이 개발을 통해 동기를 부여받기도 했다.
결국 소련이 세계 최초의 인공위성을 발사하면서 미국은 충격을 받았다. 이는 우주를 연구하려는 순수과학의 열망이 아니라, 소련을 능가하고픈 실제적이고 공학적인 목표를 불러일으켰다. 아폴로 프로그램은 맨해튼 프로그램과 마찬가지로 궁극적으로는 공학적 노력이었다. 점차 “공학자는 세속의 과학자”이며 “공학은 과학의 자녀라기보다는 동업자”임을 인정받게 되었다. 한편 R&D 예산 면에서 산업 분야에서는 예산이 늘어났지만 연방 자금 지원은 줄어들었고, 연구 영역은 무조건 개발하기보다는 공학적인 개념이나 관점에 의해 제안되게 되었다. 연구하다 보면 자연스레 개발이 이뤄지리라는 식의 막연하고 안이한 방식의 연구는 배척되었다. 결과를 보이지 않으면 먹을 파이는 없었다.
그렇다고 해서 연구가 필요 없다거나 개발보다 못하다는 식의 시각은 지양되어야 한다. 결국 연구는 개발로 귀결되고 개발은 다시 새로운 연구로 이어진다. R&D는 산업 게놈의 일부인 것처럼 길고도 지속적인 선상에서 서로 연결된 구획이다. 이 두 분야를 바라보는 시각은 전 지구적 문제에 대한 접근과 해결 방식에 관련된다. 자금과 자원은 언제나 한정되어 있는 만큼 대개 연구보다는 개발에 더 많이 투자하는 편이 나으며, 뚜렷한 방향성이 없는 기초 연구에 예산이 먼저 배분되어 얻은 지식이 당면한 문제 해결에 오히려 부적절하거나 효과가 없을 수도 있다. 전 지구적 문제에 대한 해결처럼 실제적이고 다급한 문제를 해결하고 싶다면 연구보다는 개발, 즉 과학보다는 공학의 역할이 더 주도적이어야 한다.
▼ 공학과 과학의 화해
인류의 역사를 통틀어 과학과 인문학이 서로 대결을 벌여왔다고 한다면, 오늘날의 두 문화는 과학과 공학일 것이다. 그러나 과학자와 공학자가 서로의 학문을 이해하는 만큼, 서로의 문화를 이해한다고는 할 수 없다. 과학과 인문학만큼이나 두 문화는 공통점이 없다. 어떤 사람은 공학과 공학자를 낮춰 보고 어떤 사람은 실용적 가치가 없다는 이유로 과학을 무시하곤 하지만, 전 지구적 문제가 대두된 오늘날 이를 해결하는 과정에서 두 문화는 서로의 중요성을 이해하고 존중해야 한다. 물론 인문학과 사회과학의 문화에 대해서 공학과 과학도 이해하려는 노력을 아끼지 않아야 한다.

일반적으로 ‘과학’이라는 단어에는 의학, 공학, 첨단기술 등이 포함된다고 여겨진다. ‘과학’은 광범위한 활동을 일컫는 유용한 약어임이 분명하지만, 한편으로는 각 분야의 차이를 뭉뚱그리는 단점도 있다. 과학이라는 말에서 풍기는 권위(primacy)는 타당한 것일 수도, 타당하지 않은 것일 수도 있다. 이 책은 과학과 공학의 차이를 뚜렷이 부각하고 그렇게 함으로써 사고와 행동, 앎과 행동의 세계에서 양쪽이 담당하는 역할을 명료하게 보여주는 것을 목표로 한다. 특히 이 책은 우리 시대의 가장 흥미롭고도 긴박한 문제 가운데 일부를 규정하고 해결하는 과정에서 과학과 공학이 상호작용하는 방법에 초점을 맞춘다. 예를 들어 기후변화, 깨끗하고 재생 가능한 에너지, 전 지구적인 위협과 도전에 대응하는 방법 등의 문제다. - 8쪽

과학자와 공학자, 과학과 공학 간의 긴장감은 곳곳에 만연해 있었다. 이런 긴장감은 크고 작은 맥락에서 오늘날까지도 계속된다. 심지어 전 지구적 중요성을 지닌 문제를 공략하는 경우(즉, 새로운 상품과 이윤이라는 회사의 목표와는 무관한 경우)에도, 과학자와 공학자의 서로 다른 문화가 진정한 발전을 저해할 수 있다. 따라서 과학자와 공학자가 각자의 전문적인 차이와 자존심을 잠시 옆으로 밀어놓고, 서로 협조하여 연구와 개발을 수행함으로써 실용적인 공학적 업무를 처리해야만 문제는 해결될 수 있다. - 171쪽

복잡한 시스템과 관련된 문제에 대한 해결책에는 사람과 접근법으로 이루어진 복잡한 시스템이 관여할 필요가 있다. 해결책 탐구에 관여하는 사람들 대부분은 과학자와 공학자여야 한다. 전 지구적인 기후변화와 관계된 문제 같은 아주 커다란 문제에는 수많은 사람이 연관될 가능성이 크다. 기술 부문과 그 이외의 부문을 모두 망라하여 아주 다양한 분야와 문화의 배경을 가진 사람들이 서로 연결되어 있으면서도 서로 다른 지역이나 시간대에 속한 상태로 일하게 될 것이다. - 276쪽

스노는 세계 최초의 인공위성 스푸트니크를 발사한 소련의 업적을 가리켜 “과학사를 통틀어 가장 놀라운 실험 가운데 하나”라고 말하면서, “조직화의 위업인 동시에 기존 지식의 성공적인 이용”, 즉 공학적 위업이라고 했다. 하지만 공학은 이보다 훨씬 방대하다. 공학이란 스노가 집중했던 두 문화의 특징을 공유하는 동시에 그 자체로 하나의 문화이며, 따라서 과학과 인문학과는 별개다. - 280쪽

‘업적’이라는 단어는 완전함, 목표의 도달, 과제의 완수를 뜻한다. 실제로 20세기의 위대한 공학적 업적은 공학자들을 위한 위대한 모험을 상징한다. 하지만 공학적 위업과 공적은 결코 끝이 없다. 심지어 가장 위대한 업적조차 미래로 가는 길에서 지나친 희미한 이정표로 이뤄진다(전력 보급이 실제로 일어난 것은 정확히 언제, 어디서였을까?). 하지만 이런 업적의 목록은 덜 발전한 국가에서 발전을 위한 가상의 청사진으로서 찬양의 대상이 되었는데, 변화를 일으키는 것이야말로 공학의 본성이기 때문이다. - 321쪽

완벽한 해결책을 기대할 수는 없더라도, 공학은 항상 질적으로 달라 보이는 새로운 문제에 도전할 것이다. 그리고 대규모의 연구와 개발 실험실은 물론이고, 아마추어나 독립 발명가에게도 기여의 여지는 항상 남아 있다. 훌륭한 시민이 되고자 하는 개인도 마찬가지다. 공학자와 과학자와 의사는 서로 협력할 것이지만, 커다란 도전에 대응하는 과정에서 참가자들 모두는 사실상 공학을 하는 셈이다. 강조 표시가 되어 있는 도전 목록에서 눈에 띄게 사용된 동사는 발명과 이해 같은 과학의 동사가 아니며, 창의적 업적을 위한 적극적인 필요다. 그들은 ‘공학자’라고 부르며 공학에 도전한다. - 345쪽

서문
1장 보편적 위험
2장 공학은 로켓과학이다
3장 의사와 딜버트
4장 무엇이 먼저인가?
5장 발명가 아인슈타인
6장 과속방지턱
7장 연구와 개발
8장 개발과 연구
9장 대안에너지
10장 복잡한 시스템
11장 두 문화
12장 불확실한 과학과 공학
13장 위대한 업적과 거대한 도전 과제
14장 공학에 상금 매기기