과학·기술 발전과 융합혁신 사례에 관한 개인적 견해

*본 자료는 wikipedia 및 여러 기록물들을 참조하여 학술적 수련의 목적으로 개인적 견해를 담은 글입니다.
(사실과 다른 부분이 존재할 수도 있으므로, 가벼운 마음으로 읽어주시면 감사하겠습니다.)

  15세기 이전의 중세시대는 신학 중심의 세상으로, 
철학은 신학을 기반으로, 과학은 그 철학을 모태로 구성 및 해석되었다. 
당시의 여러 학문분야 (수학, 기하학, 천문학, 음악 등)들은 교회의 신학적 숭배를 주된 목표로 삼았으며, 
교회의 지지를 받지못한 학문은 천대와 멸시를 받아왔다. 
가장 대표적인 사상으로서 신앙과 이성을 하나의 지성적 체계로 결합하여 만물을 이해하고자 했던 
스콜라 철학이 중점적으로 자리잡아, 객관적 사실을 기반으로하는 현시대의 과학 사상은 
포용될 수 없었던 과학의 암흑기라고 생각되어진다. 

  하지만 COVID-19으로부터 생존하려는 인류의 생존본능적 저항과 같이 과학적 사고의 억압속에서
한 줄기의 저항의 빛처럼 혁명의 씨앗이 자라난다. 이 전환점의 대표적인 선두과학자로 코페르니쿠스,
브라헤, 케플러, 갈릴레오, 뉴턴 등이 있으며, 이들은 우주의 중심이 태양이라 주장하고(코페르니쿠스의 지동설),
그를 기반으로 행성운동을 체계적인 과학이론으로 정리하였다(케플러 행성운동법칙).
또한 실험적 관찰을 통해 (브라헤: 나안, 갈릴레오: 망원경) 과학이론의 실증적 고찰을 보여주었으며,
자연의 동작원리를 수치적계산을 바탕으로 이해 및 예측할 수 있도록 (뉴턴의 운동법칙) 수식화하여
근대 과학의 시대로 견인하는 큰 역할을 수행하였다.

  16세기에는 영국중심의 활발한 해상 무역을 기반으로한 상공업이 발달하면서,
여러 물질들에 대한 수요가 증가하게되고, 원하는 물질을 합성하기 위한 연금술 혹은 화학공업이 함께 성장하게 된다.
화학이라는 학문의 시작은 인간의 근원적 소유욕을 충족하기위한 본능으로부터 기원하나,
이 속에서 화학현상 그 자체만을 탐구하는 순수 화학으로의 발전이 이루어졌으며(로버트 보일),
17~18세기를 거치면서 독일 및 프랑스에서 슈탈(플로지스톤설), 샤를(샤를의 법칙), 게이뤼삭(기체반응의 법칙),
프리스틀리(산소의 발견), 라부아지에(질량보존의 법칙), 돌턴(원소의 물리적실체발견), 아보가드로(분자의 존재 예상),
멘델레예프(원소의 주기율표완성) 등에의해 정량적 실험방법과 화학물질의 명명법 등이 확립되어
화학이라는 학문의 체계가 성립되었다.

  17세기 영국에서는 교회에 의해 금기시되던 인체해부에 관한 혁명이 시작되어(베셀리우스의 ‘인체의구조’),
고대 로마시대부터 전해내려오는 신학중심의 인체구성론(갈레노스)에 대한 혁신적 사고전환의 태동을 보여주었다.
이는 후대에 인체 구성 및 순환계에 대한 과학적 이해를 돕는 큰 시발점이 된다고 여겨진다 (윌리엄하비의 혈액순환설).
이를 통해, 신이 창조하였다고 믿었던 모든 생명체들에 대해 과학적 탐구방법을 적용할 수 있다는 가능성이 간접적으로
확인되었고, 근대 생물학의 폭발적 발전에 방아쇠를 당기는 역사적 의의를 가진다고 평가된다.

  이렇게 자신만의 분야에서 체계적인 확립을 이루는 개별 학문들은 르네상스 이후부터 유럽지역에서 진행된 전반적인
근대적 발전을 배경으로 ‘정치적 안정과 자유주의 경제체제’, ‘풍부한노동력’, ‘풍부한 지하자원’ 등을 촉매삼아
산업혁명(18세기 중반~19세기초반)이라는 새로운 혁신을 이루게 된다.

  영국으로부터 시작된 이 산업혁명의 영향으로 세계 사회 및 경제의 큰 변화가 시작되었으며,
직물을 제조하는 기술력(아크라이트)과
증기기관을 통한 운반력(제임스 와트),
철의 제련을 통한 철가공기술의 발달과 함께 세계의 근대화가 도립된다.
18세기후반부터는 이 산업혁명과 기존 실험화학발전의 영향으로 기초과학실험에의한 혁신적 발전이 이루어진다.
뉴턴의 고전역학과 유사한 면모를 보여주는 쿨롱의 정전기력 기초법칙(쿨롱의 법칙),
전기와 자기의 관계를 밝힌 앙페르(앙페르 법칙),
전자기학의 체계를 확립한 패러데이 (패러데이의 전자기 유도법칙),
앞서 소개된 이론 및 법칙들을 하나로 수식화한 맥스웰(맥스웰방정식),
실험적으로 이들을 증명하고자 했던 헤르츠 (전자기파 존재를 실증)등의
선구자들을 통해 현대 전자기학이 확립되어진다.

  이렇게 각 시대별로 서로 영향을 직접적 혹은 간접적으로 주고받던 다양한 개별적 학문들은
또다시 20세기 초∙중반(1914~1918, 1939~1945)에 발발한 제1, 2차 세계 대전을 기점으로
폭발적인 사회적 수요에 의해 합쳐지고 응용되어, 역설적 상황이지만 그 어느때보다 기술 및 학문의 진보를 앞당겨
혁신의 바람을 불러일으킨다. 현대 전자컴퓨터의 태동도 적국의 암호를 해독하기 위함으로부터 시작되었으며,
아날로그 회로로부터 디지털회로로의 전환 역시 이 시기에 사회적 필요에 의해 나타났다.
원자물리학 (원자폭탄) 또한 적국을 제압하기위한 폭발적인 위협수단으로서 사용되었으며,
의학 및 해부학의 완성도 역시 이 기간동안 획기적으로 발달되며 체계화됨을 기록된 역사를 통해 알 수 있다.

  현대에 와서는 세분화되어 전해져 내려온 과학 및 이학학문(기계공학, 전자기학, 컴퓨터공학, 생물학, 화학, 물리학, 수학, 의학 등)들과 인문학(사회∙경제학, 심리학, 정치학, 경영학, 법학)이 ‘융합(Convergence)’이라는 통합적 개념아래 다학제간의 교류를 통해 복잡한 사회 문제들을 해결하는 새로운 접근 방법으로서 활용되어지고 있다. 

  이와 관련된 다양한 융합의 사례들 중 하나의 예시로서, ‘의공학(Biomedical engineering)’의 시작을 기술할 수 있다.
현대까지의 의학, 자연과학(물리학, 통계학 등) 및 공학(전자기학, 기계공학 등)은 중세시대부터 각기 다른 방식으로
개별적 연구를 진행해 왔으며, 응용분야의 수준에서 서로의 학문을 참조하여 연구결과를 도출해내는 작업을 이행하였다.
하지만 인체와 관련된 복잡한 의학문제들을 해결하는데에 있어서
고도화된 공학기술의 단순한 적용이 아닌, 그 이상의 융화된 단일화가 요구되었으며
현재는 임상의료장비의 설계 및 제조, 인체 질병의 진단을 위한 의료 영상 SW개발,
치료용 생체적합 의료기기 개발 등 다방면에서의 융합적 접근이 이루어지고 있다.

  그렇다면 어떤 시기를 기점으로 의공학에 혁신의 바람이 불게된 것일까?
급변하는 시대의 흐름속에서 오랜기간동안 확립된 자연과학 이론과 고도화된 산업기술로 공학이 구체화되고,
복잡한 질병치료와 인류의 복지증진을위해 의학의 적용범위가 조금씩 확장되던 중 1750년대 취리히 대학의
Johann Sulzer의 전기자극을 통한 근육자극실험을 통해 의학과 공학의 만남이 처음 시작된 것으로 학계에서는 평가한다.
또한 이탈리아의 Luigi Galvani의 생체전기 발견(1780)을 기점으로 네덜란드 Willem Einthoben이 심전도(ECG)기록계에
생체전기를 기록(1903)하였으며, 독일의 Hans Berger가 3극 진공관을 기반으로 뇌전도(EEG)기기를 개발(1924) 하였다.
의료영상영역에서는 독일의 Wilhelm Rontgen이 X선을 발견(1895)하여 현대 X선 촬영의 기초를 마련하여
엑스선 전산화 단층촬영(1972)으로 발전하였으며, 이는 현대의 흉부방사선촬영을 통해 폐렴 또는 기흉 등의
폐질환의 진단정확률을 높이는 중추적 역할을 한다. 이 후 J.Laurence라는 연구자가 방사선(감마선 등)을 이용하여
암을 진단 및 치료하는 핵의학 분야의 기초를 마련하였고(1936) 후대에 양전자방출단층촬영술(PET, ~1970)개발에
큰 기틀을 마련하도록 기여하게된다. 동시기에 미국의 Allan M. Cormack과 영국의 Godfrey Hounsfield는
전산단층촬영법(CT)를 발명하여 신체내 구성물질에 따른 정량적 시각화를 통해 종양을 치료하는 방사선치료분야에 있어
큰 획을 그었으며 (~1970), Raymond Damadian은 핵자기공명영상법(NMR)을 기반한 MRI를 개발(~1980)하여
비방사선적 전신촬영법을 통해 기존 CT의 피폭문제를 해결하고, 뇌과학이라는 미지의 영역의 부흥에도 큰 기여를 하였다.
이러한 여러 융합적 연구의 산물들은 인류의 의료복지수준을 한 단계 높임과 동시에 과학기술의 연쇄적 발전을 가능케하는
중간자(Mediator) 역할을 하였으며, 사람의 나안으로 확인할 수 없었던 고전적 의료수준에서 벗어나,
여러 질병의 발병원리와 생리학적 역학관계들을 분석하는데 혁신적인 역할을 수행하게 된다. 이를 통해 바라볼 때,
현대의학기술의 존재를 기술하는데 있어서 과학기술의 융합적 응용은 필수불가결이라 표현해도 이상하지 않을 것이다.

  단일 학문만으로는 해당 분야의 복잡하고도 수준높은 문제들을 해결하는데 한계가 존재할 수 있으며,
각자 연구되던 다른 학문들이 합쳐져 상생을 추구하는 새로운 패러다임의 시작이 필요하다는 것을
'과학기술의 융합'이라는 측면에서 다시한번 더 곱씹어보게 되었다. 

  그동안의 역사적 흐름속에서 개별적 학문 혹은 과학∙기술들은 해당분야를 최우선순위에 두고
생존과 번영을 위해 각자의 최선을 다해 발전해왔으며, 때로는 세상의 관심과 필요에 의해 부흥기를 맞이하였을 것이고,
때로는 사회 경제적 상황의 영향에따른 무관심과 저조한 지원으로 도태기에 처했을 것이다.
하지만 지속적으로 생존을 이어가던 학문들은 언제가 특정한 사회∙경제∙정치∙문화적 요구 및 필요에 부합하여
발전과 혁신의 새싹을 움틔우게 됨을 학문을 갈고닦는 이들은 인지하여야 할 것이다.

   ‘융합’이란 어쩌면 기존의 것을 합쳐 새로운것을 만들어내는 것이 아니라,
예전부터 줄곧 과학기술의 발전과 함께 동반되어오다 세상의 관심과 수요에의해 개념화되고 구체화되어
인류의 보편적 복지향상을 돕는 매개체로서 정의될 수 있지 않을까?라고 조심스럽게 고찰해 본다.