[사이언스 온고지신]과학기술 발전, 계산과학으로 앞당기자

과학기술 발전과 변화를 선도할 수 있는 주목할 만한 연구방법에는 어떤 것들이 있을까. 추월형 과학기술 연구로 세계를 리딩하는 국가와 기업의 사례를 보면 어렵지 않게 파악할 수 있다.

자연현상을 오랜기간 관찰해 얻은 경험과 데이터에 기반을 둔 새로운 과학기술 이론이 정립됐다. 여기에 계산기법을 활용한 예측능력을 추가하면서 과학기술 연구방법이 혁신을 거듭해 왔다.

관찰 시간과 예측 시간을 줄이고, 정밀도와 정확도를 향상시키기 위해 원자로와 핵융합장치 같은 거대 실험 장비와 슈퍼컴퓨터를 개발하는 등 연구방법에 변화와 혁신을 가속시켰다.

1980년대 이후 등장한 계산과학 연구방법은 실험 및 이론적 연구방법과 함께 과학기술 연구방법의 한 축으로 자리 잡았다.

계산과학은 이를 적용한 연구결과와 그 효율성이 실증적 사례로 검증되면서 새로운 연구방법으로 인정받았다. 보잉은 1990년대에 300~400석 규모 여객 수요에 대응하고자 보잉777을 개발, 현재까지 1000여대를 생산했다. 그 당시 보잉은 개발기간을 대폭 단축하기 위해 컴퓨터를 이용했다. 기존 보잉 747과 767에 기반을 두고 컴퓨터에서 미리 설계해 조립해보는 사전 조립기술과 계산과학 기법을 적용했다.

2000년대 GM의 신차 생산주기는 295주였다. 지금 대부분의 자동차 회사 생산 주기는 30개월이다. 현대자동차를 포함해 선도적 자동차 기업은 생산주기를 20개월로 줄이는 목표를 세웠다. 설계, 개발, 제작이 계산과학과 연계해 시스템화하면서 가능해진 일이다.

현대자동차는 우수한 기계공학 전문 연구인력을 채용하고 2000년부터 계산과학을 활용한 해석과 설계 분야에 집중 투자해 세계 최고 수준 기술을 보유한 기업이 됐다.

반면에 다른 중견, 중소기업의 계산과학 연구 및 활용 수준은 동일 업종 해외 기업과 비교하면 격차가 매우 크다.

올해 초 LIGO 실험 그룹에서 중력파를 실제로 관측해 사회적 이슈가 됐다. 노벨물리학상 후보 1순위에도 올랐다.

중력파가 존재한다는 이론적 근거는 1916년 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 이미 설명했다. 1990년대에는 계산과학으로 증명됐다. 카르플루스-레빗-와르셸 팀은 계산과학 소프트웨어(SW)인 `참(CHARM)`을 만든 공적으로 2013년 노벨 화학상을 수상했다.

계산과학은 이제 과학기술의 울타리를 넘어 주가 예측, 도시설계, 지진 예측 등 다양한 분야에 활용하고 있다. 매우 고무적인 현상이다.

10여년 전 영국의 한 기업과 협력을 진행하는 과정에서 엔진 헬스모니터링과 계산과학을 접목한 기술을 확보할 수 있는 기회가 있었지만 아쉽게 놓쳤다. 이 기업은 항공기 엔진 헬스모니터링을 시작으로 기차, 선박 등으로 확대해 사업화에 성공했따.

정암 조광조 선생은 “얻기 어려운 것은 시기(時期)요, 놓치기 쉬운 것은 기회(機會)다”라는 말을 남겼다. 지금은 4차 산업혁명 시대다. 빅데이터를 비롯한 새로운 새로운 방법론이 등장하면서 과학기술도 변화와 혁신을 앞두고 있다. 계산과학 연구방법을 폭넓게 확대해 과학기술은 물론 인문 사회분야에서도 혁신에 기여하기를 바란다. 계산과학이야말로 과학기술의 온고지신(溫故知新)이다.

조금원 한국과학기술정보연구원 슈퍼컴퓨팅융합연구센터장 ckw@kisti.re.kr