과학하는 마음-매일의 실패를 넘어 경이와 호기심의 세계로-

현장 과학자가

말하는 과학의 본령

과학은 ‘성장의 이야기’다

우리는 모두 과학의 성취에 기대어 살고 있다. 공기처럼 당연하게 느껴지는 일상 속 크고 작은 기술부터, 전 세계 인류를 공포에 떨게 한 코로나 바이러스의 백신까지 우리는 과학의 최전방에서 과학자들이 이룩한 혁혁한 공, 새로운 발견의 혜택을 입고 있다. 과학의 성취가 직접적인 인류의 생존과 향방을 좌우하는 흐름은 앞으로도 심화되고 계속될 것이다. 이 책의 저자, 서울대 의과대학 생리학교실 전주홍 교수는 우리가 향유하고 있는 과학의 성취가 계속되기 위해서는 여러 쇄신이 필요하다고 말한다. 그 쇄신의 열쇠 중 하나가 ‘과학하는 마음’이다. 즉 ‘과학을 하는’ 과학자들, 탐구자들이 어떤 태도로 연구에 임하고 있는지가 중요하다는 지적이다. 이는 비단 과학자뿐 아니라 상승 욕구에 매몰되어 일의 본질과 일하는 태도를 잊은 채 하루하루를 급급히 살아가는 현대인의 고민과도 맞닿아 있다.

책은 한국의 과학 연구가 세계적 수준에 도달했지만 경쟁력이 정체되고 있으며, 우리 모두 이 냉엄한 현실을 직시해야 한다고 지적한다. (본문 8쪽) 그리고 그 이면에 배태되고 있는, 과학을 과학답지 않게 만드는 것들이 무엇인지 숙고해야 한다고 말한다. 나아가 과학을 입신양명의 도구로 바라보는 사회적 분위기가 짙어지는 현실 또한 문제적으로 바라보며 위대한 과학적 발견 뒤에는 호승심보다는 열린 토론 자세와 앎에 대한 의지, 열렬하고 순수한 호기심이란 마음과 태도가 주효했음을 보여 주는 역사적 사례를 든다. 바쁘고 고된 연구 현장에서 간과하기 쉬운 ‘과학의 본령’ ‘과학자가 된다는 것’ ‘과학다운 과학이 무엇일까’라는 본질적 고민과 마음을 되새기는 것이 중요해진 것이다. 다시 말해 업적과 성과 중심의 사고를 잠시 내려두고 열렬한 호기심을 찾아 ‘기본으로 돌아가는’ 마음을 상기해야 할 시기가 도래한 것이다. 저자는 이 대목에서 알베르트 아인슈타인이 남긴 ‘자신에게 특별한 재능은 없으며 단지 열렬한 호기심이 있었을 뿐’이라는 말도 함께 소개한다. (본문 76쪽)

저자는 의과대학에서 분자 생리학 연구실을 운영하며 유전학적 모형 및 빅데이터를 활용한 생명 현상의 항상성 연구를 하고 있다. 책은 현장 과학자로서 저자가 그간 마주해온 과학의 본령에 대해 과학저널 〈스켑틱〉에 연재한 글과 서울대 의과대학 본과 1학년, 선택교과 수업에서 강의한 내용이 토대가 되었다. 수업의 주제는 ‘의사, 과학자의 길’이었다. 저자는 과학자로 살아온 지난 궤적을 돌이켜보며, 앞으로 실험실을 꾸릴 동료 과학자와 앞으로 뒤이어 같은 길을 걸어올 젊은 과학자들, 그리고 과학자를 바라보는 시민에게도 과학의 민낯을 제대로 보아 줄 것을 주문한다. 과학자의 호흡과 과학 지식이 탄생하는 맥락과 속사정을 다 같이 아는 것이 과학의 지적 성취를 사회 공동체가 온전히 나누는 지름길이기 때문이다.

직업으로서의 과학자

과학자는 어떻게 일하는가

우리에겐 열렬한 호기심이 필요하다

저자가 보기에 객관성과 합리성으로 포장된 과학의 이미지는 다소 신화적이며 공유된 허구에 가깝다. (본문 14쪽) 일례로 실험실은 생각보다 훨씬 어수선하고 임기응변적이며 뒤죽박죽이다. 실험 중 예상했던 결과가 나오지 않으면, 그제서야 중요한 참고 문헌이 눈에 띄어 새로 가설을 다듬는 경우도 잦다. (본문 102쪽) 심지어 깊이 생각하는 것보다 몸이 먼저 움직이면서 해결책을 찾아내는 경우도 많으며 실험실 현장은 조용하기보다는 두런두런 토론하는 목소리와 시간 통제를 위한 알람 소리가 울려대는 통에 다소 시끄럽다. 논문에는 말끔한 성공의 역사만이 담기지만 그 뒤에는 무수한 실패들이 뒤따른다는 것을 이 실험실 현장을 지켜보면 누구나 알 수 있을 것이다. 그리고 이 실험실 교육은 도제 학습에 가까운데 경험과 훈련을 하다 은연중에 체화되는 암묵적인 공부량이 많아 이에 적응하지 못하는 신진 연구원들이 마음고생을 하기도 한다. (본문 7쪽)

사실 과학 연구는 1990년대 이후로 점점 더 복잡하고 정교한 실험 장비에 의존하는 방향으로 진화했는데, 그러다 보니 개별 과학자가 고가의 장비를 유지하는 데 드는 재정적 부담을 감당하기 힘들어졌다. (본문 161쪽) 이후 핵심 연구 지원 시설 같은 연구 생태계가 새롭게 조성되었고 공동 연구의 방식으로 연구 데이터를 획득하는 경우가 급증하는 이른바 ‘3차 과학혁명’이라고 불러도 좋을 만한 전환의 시대에 당도한 것이다. 또한 1980년대 이후로 의생명과학 분야에서 단독 저자 논문은 거의 자취를 감추게 되었는데 그 배경에는 학문적 분화와 전문화가 심화되고 문제의 복잡성이 증대되면서 공동 연구, 소통의 고도화가 자리 잡고 있다. 논문 작성에 있어 전문 작가의 도움에 의존하는 경우도 생겨났다. 즉 핵심 연구 지원 시설을 통한 실험의 외주화와 연구 결과의 ‘소통 강화’는 오늘날 과학 연구의 일상이 되었다. 게다가 실험실 사이의 연구력 격차가 벌어지는 필연적인 결과에 직면했다. 과학자의 길을 걸어갈 사람들은 이러한 급변하고 있는 과학계 전체의 맥락을 파악하는 것이 중요하다. 실험하기와 논문 쓰기라는 과학자의 주 작업의 경계가 연구의 분업화와 외주화의 흐름 속에서 모호해졌다. 과학자의 역량이 무엇인지를 새롭게 정의하고 평가할 수밖에 없는 시기에 들어선 것이다.

뛰어난 대학과 연구소에 소속된 소수의 학자들이 상당수의 중요 논문을 생산한다는 주장도 부정하기 힘든 현실이 되었다. 물론 과학의 발전과 진보에서 연구 주도권을 쥐고 있는 소수의 엘리트 과학자의 역할 또한 중요하며 그런 과학자 중 일부는 토템의 반열에 오르기까지 한다. (본문 171쪽) 따라서 실험은 과학의 발전을 이끌기도 하지만 다른 한편으로는 과학자 사회를 계층화시키는 요인으로도 작용하고 있다.

물론 극소수의 천재적인 과학자들이 이룩한 위대한 성과를 부정하기 어렵다. 하지만 과학사학자인 스티븐 샤핀이 지적했듯 저명한 과학자가 이룩한 공로는 드러나지 않은 많은 조력자의 노력에 힘입은 바도 크다. 천재들의 업적도 수많은 보통 과학자들의 평범한 연구에 기초하고 있는 것도 사실이다. (본문 131쪽)

이 밖에도 책은 실험실 공간의 고유한 특징을 정리하여 역사적인 맥락을 소개한다. (1장 ‘새로운 생각을 찾아라’) 과학혁명 전후의 역사적 산물로 탄생한 이 공간을 경유하여 새로운 발견의 기쁨을 만끽했던 탐구자들이 온 마음을 다하고자 했던 경건한 자세를 엿볼 수 있는 사료들을 쫓는데 이는 오늘날의 실험실과도 유사한 점이 많다. 오늘날의 실험실 또한 과학 지식을 익히는 데 그치지 않고 과학자의 규범과 에토스를 길러 내는 장소가 되었다. 윤리 의식과 책임감을 갖추고 열정적인 노력으로 경쟁력을 키우는 현장으로 확고히 자리매김한 것이다. (본문 25쪽)

‘논문’을 쓰는 실용적인 조언도 아끼지 않는다. 논문이 학술지에 게재되려면 신규성과 중요성, 유용성을 가져야 하는데 무엇보다도 발견의 우선권을 두고 치열한 경쟁을 벌이는 과학자들의 호흡을 이해해야 한다. 오늘날 과학은 직업적 성격이 강해졌는데 영향력 지수가 높은 학술지에 논문을 실으면 취업, 승진, 연구비 수혜 등이 상당히 보장된다. 그러다 보니 얼마나 많은 논문을 영향력 지수가 높은 학술지에 발표했느냐가 과학자로서의 성공 척도가 되었다. (본문 172쪽) 논문 저자에 ‘자녀 끼워 넣기’나 ‘친구 자녀 품앗이 등재’의 문제도 불거지면서 이러한 한국 과학계 특유의 부조리가 〈네이처〉에서 다루어지기도 했다. (본문 217쪽) 하지만 책은 성공은 쫓는 것이 아니라 따라오는 것이라는 것임을 유념해야 한다고 강조한다. 성공 여하와 관계 없이 관찰 현상의 이면에 놓인 질서와 규칙을 찾기 위한 ‘몰두의 자세’가 더 중요하다는 것이다.

과학적 발견과 명성의 불일치

과학자 사회의 계층화

지식을 공유한다는 ‘기본’

물론 저자는 ‘영향력 지수에 구애받지 말고 호기심과 발견의 쾌감에만 만족하자’고 조언하기 힘든 상황이 되었음을 인정한다. 하지만 논문의 원형을 다시 상기해볼 필요는 있다. 사실 논문의 원형은 편지였다. 본래 16~18세기 과학자들은 편지로 지식을 교환하면서 국경을 초월하여 과학자들의 지식 공유 네트워크, 학문 공동체를 형성했다. 당시는 학식의 공화국 혹은 서신 공화국이라 불리는 시대로 편지는 중요한 지식 공유 매체였다. 과학자의 수가 늘어나고 편지 교환과 회람이 활발해지면서 편지는 점차 학술지 논문의 성격을 띠게 되었다. 새로운 지식의 검증과 확산이라는 문제는 편지 교환을 통해 교류하는 방식으로 어느 정도 해소될 수 있었다. 최초의 과학 전문 학술지인 〈철학회보〉의 최초 이름은 〈세계의 여러 지역에서 활동 중인 기발한 사람들의 지식과 연구 및 노력에 대해 설명하는 철학회보〉였는데 이름에서 드러나듯 보편적 지식을 공유하고 다듬고자 하는 과학자들의 탐구심이 논문의 원형이었던 것이다. (본문 187쪽)

책은 지식을 공유하는 과학자 사회의 과거에 빗대어 오늘날 과학계가 건강하게 작동하지 않는 단적인 예시를 제기한다. 발견의 순간과 발견의 영광이 돌아가는 사람이 대부분 일치하지 않는다는 점이다. (본문 173쪽) 직접 발견을 한 사람과 그 발견에 대해 책임지고 논문을 쓰는 사람이 잘 일치하지 않는 것이 오늘날 과학계의 현실이다. 왜냐하면 실제 발견을 한 사람은 주로 대학원생이나 연구원이지만 논문 작성은 대개 교수나 연구 책임자의 몫이기 때문이다. 과학적 발견에 학회 발표나 초청 세미나의 주인공도 늘 교수나 연구 책임자가 된다. 과학적 발견에 따른 명성과 같은 보상이 젊은 과학자에게 충분히 돌아간다고 말하기 어렵다.

지난 과학의 역사에서도 비슷한 사례를 볼 수 있다. 앨버트 샤츠는 밤낮을 가리지 않고 노력한 끝에 최초의 항결핵제로 알려진 스트렙토마이신이라는 항생제를 직접 찾아냈다. 하지만 위대한 발견의 영광은 그의 지도 교수였던 셀만 왁스만에게만 돌아갔다. 샤츠는 배제된 채 왁스만만 1952년 노벨 생리의학상을 수상한 것이다. 그런 의미에서 2020년 노벨 생리의학상을 수상한 마이클 호튼의 소감은 여러 시사점을 제공한다. 그는 C형 간염바이러스를 발견한 공로를 인정받아 노벨 생리의학상을 공동 수상했다. 그렇지만 호튼은 “상을 받으면 행복하지만 다른 한편으로는 씁쓸합니다. 왜냐하면 연구팀 전체의 공로를 인정하지 않기 때문입니다”라며 착잡한 심경을 토로했다. 호튼은 C형 간염바이러스를 발견하기 위해 온 힘을 다한 두 명의 동료 주계림과 조지 쿠오가 그 공로를 인정받아야 한다고 줄곧 주장했고, 노벨상 수상자가 발표된 후 열린 기자회견에서도 “그들의 노력이 없었다면 나는 성공하지 못했을 것입니다”라고 말했다.

또한 발견의 중요성은 발견이 시의적절해야 제때 인정받을 수 있다. 발견 당시에는 주목받지 못하다가 어느 날 갑자기 큰 관심을 받게 되는 소위 말하는 ‘잠자는 미녀들’ 현상이 존재한다. 이를테면 그레고어 멘델은 1865년 유전 법칙에 관한 논문을 발표했지만 35년이 지난 후 세 명의 과학자에 의해 유전 법칙이 재발견될 때까지 세 번밖에 인용되지 않았다. 독일의 의학자 핸스 크레브스의 구연산 회로 발견은 1937년 〈네이처〉로부터 거절당했지만 1953년 노벨 생리의학상을 가져다주었다. 피터 랫클리프의 저산소 반응에 대한 연구 결과 역시 1992년 〈네이처〉로부터 거절당했지만 2019년 노벨 생리의학상을 수상했다.

이러한 연유로 호기심에 의해 주도되는 연구는 매우 중요하다. 그러한 마음가짐을 가진 채 묵묵히 실험에 몰두하고 있는 많은 과학자들 덕분에 여전히 과학 생태계는 건강하게 유지되고 있다. 논문은 날것 그대로가 아니라 성공한 역사이자 정제된 역사이다. 실제 실험은 무수히 많은 실패와 어처구니없는 실수로 점철된다. 하지만 1922년 노벨 물리학상을 받은 닐스 보어가 “전문가란 굉장히 좁은 분야에서 가능한 온갖 실수를 전부 저지른 사람입니다”라고 한 바 있듯 실수와 실패는 과학자의 길을 찾아가는 성장 과정의 일부분인 것이다. 과학은 성공이 아닌 성장의 이야기여야 하는 이유도 여기에 있다. 그렇다면 지금 우리는 어떤 실수와 실패를 하며 앞으로 나아가고 있을까?

저자 : 전주홍

분자생리학자. 서울대학교 의과대학 생리학교실 교수로 분자 생리학 연구실을 운영한다. 객관성과 합리적 이미지로 포장된 과학은 공유된 허구에 가깝다고 생각한다. 지은이가 보기에 과학의 민낯은 어수선한 실험실에서 큰 목소리로 주고받는 소통, 그리고 무수히 많은 실수와 실패의 나날이다. 논문에는 날것이 아닌 성공한 역사만 담긴다. 새로운 지식은 이러한 매일매일이 쌓여 탄생하는데 진지한 호기심, 탐구에의 의지가 과학자에게 제일 중요한 소양이라고 생각한다. 그리고 이 과학자의 호흡을 모두가 아는 것이 중요하다고 생각해 이 책을 썼다. 지은 책으로는 《논문이라는 창으로 본 과학》 《醫美, 의학과 미술 사이》 《마음의 장기 심장》(공저)이 있다. 국가과학 기술 자문회의 평가전문위원회 위원, 과학기술정보통신부 연구제도 혁신기획단 위원, 과학기술정보통신부 과학기술 현장 규제 점검단 위원을 역임했다. 현재 한국보건산업진흥원 연구기획의원, 제4차 생명공학육성기본계획 기획위원으로 활동하고 있다.

들어가며 | 과학을 한다는 것

1장 새로운 생각을 찾아라

새로운 지식의 탄생│무장소성의 장소│실험실이라는 말│연금술사의 작업장│근대 생리학의 출발│특별한 장소의 필요성│규율과 시연의 장소│수작업으로 얻은 지식│실험실 혁명의 의미│생각의 오류를 잡기│형이상학과의 결별

2장 그렇게 가설이 만들어진다

실재와 인식의 간극│가설이란 무엇인가│일시적이고 잠정적인│인과 관계가 어려운 이유│좋은 가설의 조건들│최초의 아이디어와 재구성│발견에 법칙이 있다면│과학적 감수성의 조건│젊은 과학자의 유연함│전통을 뒤엎는 데이터│논리와 비논리의 공존

3장 우왕좌왕 실험실 안에서

무지로부터의 자유│혼돈 속에서 질서를│엄격한 실천 과정│무엇을 주장할 것인가│추론의 원리│최적화와 타당성│성공적인 수행을 위하여│데이터를 분석하라│틀릴 수 있다는 가능성│냉장고 안의 키트 상자│실험의 외주화│공동 연구를 한다는 것│누구도 의지하지 마라│과학적 발견과 명성│논란이라는 활력

4장 왜 지식을 공유하는가

지식을 공유하는 방법│학문 공동체의 편지 교류│과학 출판의 문제점│공적으로 인정받기│과학 논문 속 예술│은유로서의 과학│과학의 비과학적 특징들

5장 과학자는 어떤 글을 쓰는가

부조리한 논문의 확산│최초 발견이라는 우선권│저자가 된다는 의미│과학자의 탄생│품격을 지키기 위하여│우리는 결국 현명해진다

마치면서 | 과학은 성공이 아닌 성장의 이야기다

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