과학이 없으면 스타트업도 없다: 우리가 꺼버리고 있는 혁신 엔진

• 과학과 공학의 협력이 미국의 혁신적 스타트업 생태계의 근간임
• 과학자는 이론가와 실험가로 나뉘며, 이들이 만든 지식 위에 공학과 기업가정신이 쌓임
• 연구중심 대학은 기초과학 연구와 인재 양성의 핵심 플랫폼 역할 수행
• 벤처 캐피탈은 과학·공학 성과를 시장에 적용하는 스타트업에 투자하며 시스템의 연결 고리 역할 담당
• 과학 연구에 대한 투자 축소는 국가 경쟁력 약화와 혁신의 해외 이전으로 이어짐

서론

• 미국 트럼프 행정부 하에서 대학 내 과학 연구 예산 삭감 현상이 있었음
• 하지만 대부분의 사람들은 과학이란 무엇이며, 누가 과학자인지, 그리고 왜 대학 밖에서도 이들이 중요한지에 대한 명확한 설명을 접하지 못함
• 본 글은 과학이 실제 어떻게 작동하며, 과학과 공학의 결합이 미국에서 혁신적 스타트업과 기술기업을 어떻게 탄생시켰는지, 그리고 왜 이에 관심 가져야 하는지 설명함

과학의 역할

과학자란 누구이며 무슨 일을 하는가

• 과학자는 자연·사회의 원리에 근본적인 질문을 던지고, 정답을 알지 못한 채 호기심에 기반한 실험을 설계·수행함
• 이들의 성공적인 가설 검증은 인류의 진보로 이어지며, 새로운 약, 질병 치료법, 소비재, 농업, 컴퓨팅 등 산업 전반의 혁신 탄생에 밑거름이 됨
• 대개 한 분야에 집중하며(예: 생물학, 의학, 물리학, 컴퓨터 과학 등), 미국 정부는 1940년 이후 거액의 지원금으로 이들을 뒷받침함

이론가와 실험가의 구분

• 이론가는 수학적 모델·추상적 프레임워크를 만들어 자연법칙을 예측하고 설명함
  • 예: 아인슈타인의 E=MC² 공식, 물리·생명·화학·컴퓨터·경제 등 각 분야별 이론 정립
  • 새로운 현상을 설명 및 예측하여 연구의 방향을 제시함
• 실험가는 이론의 타당성을 검증하기 위해 실험을 설계·실행함
  • 대표 사례: NASA 제임스 웹 우주망원경, LIGO 중력파 실험 등
  • 실험가 중 일부는 기초과학(즉각적 현실 적용 없음), 그 외는 응용과학(실제 제품이나 해결책 개발 지향)에 집중함
  • 기초과학의 성과는 시간이 지나 응용연구와 산업혁신의 토대가 됨

미국에서의 과학 연구 생태계

어디에서 과학이 이루어지는가

• 2차 세계대전 후 미국은 대학에 연구개발 자금을 배분한 것이 주요한 독창적 전략이었음
• 20세기에는 기업 연구소(예: Bell Labs, IBM, Xerox)에서 기초과학이 이루어졌으나, 1982년 자사주 매입 허용 이후 기업들은 기초연구보다 주주가치 극대화에 집중해 응용연구로 전환
• 오늘날 연구중심 대학이 미국 기초과학의 중심적 역할 수행

연구중심 대학의 구조

• 미국에는 542개 연구중심 대학이 존재하며, [Carnegie Classification]에 따라 R1(매우 높은 연구 활동), R2(높은 활동), R3(제한적 활동)로 구분됨
  • R1: Stanford, MIT 등 대규모 박사 수여 및 활발한 연구
  • R2, R3: 연구 규모에 따라 구분
• 대학의 교수진은 수업 외에도 실질적 연구실 운영, 논문·특허·기술이전 등의 성과 창출이 요구됨

대학의 역할과 자금 흐름

• 전체 기초과학 연구의 약 50% 가 연구중심 대학에서 이루어짐
• 연간 1,090억 달러 중 600억 달러가 정부(예: NIH, NSF, DOE)에서 지원됨
• 교수(PI)는 프로젝트 단위로 대학원생·포닥 등 인재를 고용해 연구를 진행함
• 미국 연구생태계의 강점은 세계 최고 수준의 실험 인프라 제공과 국제적 인재 유치에 있음
• 연구 결과는 논문, 특허, 학회 발표, 기술이전, 스타트업 창업 등 다양한 형태로 사회에 환류됨
• 대표적 상업 기술(Google 검색, CRISPR 등)도 대학에서 출발함

과학-공학-기업가정신-VC의 연계

공학자의 역할

• 공학자는 과학자가 발견한 원리 위에 실제적인 결과물을 설계·제작함
  • 예: 원자 분열 발견 후 원자폭탄, 반도체 제조 장비, GPU, SpaceX 로켓 착륙 등에 응용
• 과학적 발견(기초 과학)이 응용 과학을 거쳐 공학적 제품화로 이어지는 과정

기업가(Entrepreneur)와 벤처캐피탈의 역할

• 기업가는 시장의 미확인 문제에 도전하며, 반복적 MVP 개발과 피벗으로 상품-시장 적합성을 탐색함
• 벤처캐피탈(VC) 은 기술기반 스타트업에 투자해 불확실하지만 큰 성장 가능성을 추구함
  • 은행은 예측 가능한 프로젝트만 대출, VC는 혁신적 리스크를 감수함
  • VC는 과학 전체(기초/응용)를 직접 투자하지 않고, 엔지니어링/제조 리스크에 집중함
  • 정부·대학 생태계가 과학기술을, VC는 시장혁신을 촉진하는 상호보완적 시스템 형성

과학의 국가적/전략적 가치

• 과학-대학-기업-정부의 파트너십이 실리콘밸리, AI, 바이오테크, 인터넷 등 미국 혁신의 뿌리가 됨
• 과학에 대한 투자는 국가 경제·안보의 핵심 동력
• 엔지니어링, AI 등 기술에 거대한 민간 투자가 이루어지고 있지만, 기초/응용 과학 투자 약화는 생산성 정체와 국가경쟁력 추락, 해외 기술 의존 현상 유발 가능성 높음
• 과학 경시 국가는 혁신이 타국에 의존하게 되며, 실제 영국·소련 등이 과학투자 축소로 기술 리더십 상실 및 침체 경험

결론 및 교훈

• 과학자는 이론가와 실험가(기초/응용)로 구성됨
• 과학자들은 특허 창출, 국방, 인재 양성 등에 기여함
• 공학자는 과학 성과를 바탕으로 실제로 무엇인가를 만듦
• 기업가는 혁신 제품 개발 과정에서 한계를 시험함
• 벤처캐피탈은 스타트업에 자본을 공급
• 각 역할은 상호 보완적이며 그 중 하나라도 빠지면 시스템 자체의 혁신역량 약화
• 미국의 과학 지원이 줄면 혁신 중심지는 해외(중국, 유럽 등)로 이동
• 국가의 힘은 과학투자에서 비롯됨
• 기초·응용과학 투자 축소는 곧 미국의 전략적 약점으로 이어짐

부록: 과학이 실제로 어떻게 작동하는가 - 과학적 방법론

• 핵심은 과학적 방법론으로, ‘이 현상이 이렇게 작동한다고 생각한다’는 가설에서 출발
• 실험을 설계해 데이터를 수집·분석하고, 결과에 따라 가설을 검증/반박하거나 새로운 아이디어로 도출함
• 실험은 간단할 수도, 수십억 달러가 드는 대규모 프로젝트일 수도 있음
• 결과 및 실험과정을 재현 가능하게 공개함으로써 타 과학자도 동일 검증을 수행 가능하며, 이로 인해 과학은 자기정정적 특성 가짐
• 대부분의 실험이 ‘실패’하지만, 실패 역시 새로운 학습·발견의 원천임