일본의 과학 기술

일본의 과학 기술

일본은 세계에서 손에 꼽힐 정도로 우수한 과학기술력을 보유한 나라 중 하나이다. 일본은 응용과학[89]은 물론이고, 그것의 바탕이 되는 기초과학이 매우 발달하였으며 내공이 탄탄한 국가이다. 단적인 예시로 일본인 노벨상 수상자 수는 2021년 현재, 평화상 및 문학상 수상자 4명에 더해 무려 29명에 달한다. 21세기 이후로 한정할 경우 국가별 노벨상 수상자 수는 일본이 미국과 영국에 이어 전세계 3위로, 세계 기준으로도 최상위권이다. 노벨상 외에도 수학계의 노벨상이라 불리는 필즈상의 일본인 수상자도 3명, 건축계의 노벨상 프리츠커상도 8명이나 있는 등, 일본의 기초 과학 및 기술력의 내공 수준을 보여주는 여러 권위 있는 상의 수상 사례가 여러 존재한다. 이러한 일본이 가진 과학기술적 위상은 이공계에 적극적으로 투자를 해온 일본 정부와 학계의 백여 년이 넘는 노력의 결실이라 할 수 있으며, 일본이라는 나라의 근간을 유지시켜주는 데에 기여하고 있다.

일본이 근대 과학 기술을 접한 건 에도 시대부터이다. 18세기 경에 네덜란드로부터 근대 과학 연구 서적을 접하게 된 것을 계기로 서양식 과학 연구를 배우는 ‘난학’이라는 학문이 발흥하여 일본사상 최초로 근대 과학 연구가 태동하였었다. 비록 난학은 일부 지식인들 사이에서의 흥미로운 유행거리 수준에 지나지 않았고, 에도 막부에 의해 금지되기도 하였지만, 일본인들의 과학적 방법론에 대한 관심은 남다른 면이 있다는 사실을 보여주는 것이었다. 일본은 메이지 유신 이후로 본격적으로 국가 차원에서 과학 연구를 장려하기 시작하였으며, 이는 일본 사회가 일찍이 근대화할 수 있게 만들어주었고, 열강 대열에 합류할 수 있게 해주는 원동력이 되었다. 이러한 역사 때문인지는 몰라도, 일본인들은 이공계에 대한 인식이 매우 좋은 편이며, 과학적인 사고를 중시하는 경향이 있다.

로봇공학과 IT, 전자공학, 기계공학, 자동차 공학, 광학 관련 기술이 특히 우수하고 강세를 보이고 있으며, 뛰어난 기술력 덕분에 관련 산업도 활발하고 국제적 경쟁력이 높은 편이다. 일본산 산업용 로봇과 기계, 전자기기들은 오래전부터 세계에서 높은 점유율을 차지해 왔으며, 내구성과 신뢰성 등이 전체적으로 뛰어나기로 유명해서 일본산 제품은 품질이 높다는 인식을 세간에 심어주었다. 지금도 세계에는 일본제 부품이 없으면 돌아가지 못 할 정도로 일본산 기술에 의지하고 있는 산업들이 많으며, 이는 한일무역분쟁으로 촉발된 기술의 국산화를 부르짖는 여론이 들끓고 있는 대한민국 역시 예외는 아니다.

일본은 정식 군사 집단을 보유하고 있지 않은 나라임에도 불구하고, 고도의 기술집약적 방위산업이 기반이 되어 군사 기술력도 매우 우수한 편이다. 일본의 뛰어난 군사기술력을 보여주는 예시로 다음과 같은 사례들이 있다.
일본은 항공모함을 자체적으로 설계·생산해낼 수 있는 세계의 몇 안 되는 나라 중 하나이다.
세계 최초로 탄소섬유 복합재를 기체에 적용시킨 미쓰비시 F-2의 사례가 유명하다. F-2 개발 당시에는 탄소섬유 복합재를 대량생산 및 일체 성형 하는 기술이 없었는데 이를 일본이 최초로 해내 군사 분야에 접목시킨 것이다. 이 탄소섬유 복합재를 적용한 F-2는 기존의 전투기들보다 가벼우면서도 내구성이 좋고, 수리와 정비성은 비교할 수 없을만큼 뛰어나니 거의 혁신에 가까운 기술적 진보라고 할 수 있었다. 심지어 이 탐소섬유 복합재 기술은 그 군사기술 강국인 미국이 공식적으로 기술이전 요청을 하기도 했을 정도로 앞서나간 기술이었다. 그리고 실제로 일본이 개발한 이 기술을 이용해서 보잉 787 드림라이너의 생산이 이루어졌다.
일본 제국의 A6M 또는 ‘제로센’이라고 불리는 전투기는 개발 당시로써는 매우 뛰어난 성능을 자랑하는 전투기였다.[90] 일본 해군으로부터 최대속도 고도 4,000m에서 270노트(약 500km/h) 이상, 상승력 고도 3,000m까지 3분 30초 이내라는 말도 안 되는 조건을 발주받았지만, 결국 호리코시 지로를 필두로한 설계팀이 개발해내는데 성공하였다. 비록 여러 문제점이 있었고 2차 대전 후기에 들어서는 구형 기체로 전락하였으나, 전쟁 초기 보여준 활약 덕분에 일본 제국의 전투기라면 가장 먼저 언급되는 기체이다. 당시 제로센 개발팀은 훗날 신칸센을 제작하는 데에 투입되어 다시 한 번 일본 공업 기술력의 진수를 제대로 보여주게 된다.[91]
탄도미사일의 요격이 가능하도록 하는 BMD 기능을 탑재한 이지스 시스템을 구축하고 있는 나라는 전세계에서 오직 미국과 일본밖에 없다.
또한 이지스 어쇼어에 장착되는 SPY-7 레이더를 개발하는 데에 있어 일본산 기술이 상당한 비중을 차지한다고 한다. [92]
1987년에는 일본이 소련에 잠수함의 소음 감축 기술을 몰래 이전해준 일이 발각된 도시바-콩스버그 스캔들이라는 사건도 있었다. 잠수함의 소음을 제거하는 건 고도의 기술력이 필요한 탓에 이 기술을 갖고 있는 나라가 몇 없다보니 발생할 수 있었던 일이다.

항공우주 관련 기술력도 한 수 하는 나라인데, 이미 일본은 1970년에 자력으로 인공위성 오스미(おおすみ)호를 발사하여 스페이스 클럽에 세계에서 4번째로 들어갔으며, 이는 중국보다도 이른 것이었다. 덕분에 일본이 운용 중인 발사체의 기술은 한국은 말할 것도 없고, 일부 부문들에서는 중국보다도 더 뛰어난 수준이라는 평가를 받고 있다. 미국, 러시아 등에 가려져서 그렇지, 일본도 인공위성과 탐사선 로켓 발사 경험이 생각보다 상당히 많으며, 그 때문에 발사체 관련 기술 노하우가 꽤나 노련하고 인류 문명의 우주 개척 역사에 일본이 남긴 발자취도 상당한 편이다. 일본의 항공우주 기술력 중에서 단연 가장 돋보이는 업적 중 하나로, 세계 최초로 소행성 표면의 물질을 채취해 온 탐사선인 하야부사 1호가 있다. 소행성의 물질을 채취하는 것이 왜 중요한 것이냐면, 간단히 말해서 소행성이 태양계의 탄생, 그리고 나아가서 지구 생명체 발현의 원리에 대한 물음을 해결해줄 수 있는 물질을 함유하고 있는 천체이기 때문이다. 즉, 태양계의 탄생과 생명의 기원의 비밀을 풀 열쇠를 일본이 세계 최초로 손에 넣었다는 뜻이므로 값지고 대단한 업적이 아닐 수가 없다. 소행성 표면 물질은 우주선(宇宙線) 등에 의해 변질되었을 가능성이 있기 때문에, 1호의 후속 프로젝트로 발사된 하야부사 2호는 한 술 더 떠서 소행성에 다시 가서 소행성 표면에 인공 크레이터를 만들고 소행성의 지하 물질의 시료를 채취해왔다. 이를 가능케 하는 건 마치 지상에서 총을 쏴서 총알이 화성까지 도달하게 만들고, 그것을 다시 지구로 돌아오게 만드는 것만큼이나 어려운 기술이라 특히 더 대단한 일이다. 그 외에도 세계 최초의 태양광 추진 범선인 이카로스, 세계 최초의 온실가스 모니터링 지구관측 위성 이부키호 등도 다 일본에서 발사한 것들이며, 이들은 모두 오직 일본산 기술로만 제작된 것들이다.

또한 대부분의 항공기를 독자개발 할 수 있는 몇 안되는 나라이다. 상술했듯 대전기부터 다양한 군용기를 생산해왔고, 엔진, 레이더, 항법장치, 전자장비같은 초고난도 기술이 집약된 부품도 자체적으로 개발생산이 가능하다. 일본의 항공기 부품 및 완제기 제작사는 미쓰비시 중공업, IHI, 신메이와, 스바루 주식회사, 가와사키 중공업 등 다양하며, 이미 이 기업들은 세계적으로 명성을 떨치고 있는 대기업들이다. 주로 전투기는 미쓰비시 중공업, 엔진은 IHI, 수송기, 초계기, 헬기 등은 가와사키 중공업에서 제작된다. 일본은 군용기를 도입할 때는 대부분 라이센스 생산을 거친다. 면허생산으로 축적된 기술을 바탕으로 항공기 제조기술에 크게 신경쓰고 있다. 현용 항공자위대의 전투기 모두 자국산 내지 면허생산 기체이다.

민항기 분야에도 일본은 1960년대에 일찍이 YS-11을 개발하면서 민항기 시장에 뛰어들었지만, 별다른 성과가 없었다가 수 십년 후인 2010년대 미쓰비시 스페이스젯을 만들어냈다. 90인승 리저널 제트여객기인 이 기종은 타 항공사보다 연비를 20%개선하고 소음도 40%로 낮추었지만 수 차례 납품이 지연되었고, 급기야 코로나19의 여파로 항공산업계에 크나 큰 타격을 입으면서 수주전에 큰 난황이 들이닥쳤다. 결국 끝내 미쓰비시 스페이스젯의 개발을 취소했다고 한다. 성능 자체로는 문제가 없었지만 시장성을 잘못 타고난 것이였다.

군용기 부문에선 아시아 정상급이다. 당장 중국은 카피품이 대부분이며, 항공기 개발 진입이 늦은 한국은 이제 막 걸음마를 땐 상황이다. 비록 완전한 스텔스 전투기는 아니지만 X-2라는 기술실증기를 내놓아 일본의 항공기술력을 증명해낸 바 있다. 타국에서 전투기 등을 개발하고자 하면 주요 부품들을 미국 등 다른 기술선진국들에게 수입해오는 반면 일본은 모든 장비를 독자적으로 타국의 도움없이 만들어낼수 있는 손에 꼽히는 나라다.

일본 이화학연구소에서 세계 최초로 113번 원소를 발견하여 자국의 이름을 따서 ‘니호늄’이라고 명명하게 되는 영예를 맞이하기도 하였다. 니호늄은 아시아에서 최초이자 유일하게 발견한 원소이며, 일본이 기초과학이 얼마나 발달한 나라인지 다시 한 번 증명해주는 사례가 되었다.

잘 알려지지 않은 사실이지만, 세계 최초로 비타민을 발견한 과학자도 의외로 서구권 학자가 아닌 스즈키 우메타로라는 일본인이다. 그는 각기병을 연구하던 중 1910년 비타민의 일종인 티아민을 최초로 발견해내고 비타민의 개념을 주창하였는데 이는 인류가 처음으로 비타민의 존재를 확인한 순간이었으며, 이를 통해 각기병 퇴치의 발판을 마련하였다. 그의 발견은 세계 생화학계의 비타민 연구 열풍을 일으킨 기폭제가 되었으며, 일본도 비타민 첫 발견 국가답게 비타민 관련 연구·정제 기술에 있어서 상당히 많은 부분에 기여를 했다. 오늘날 비타민이 중요한 영양소라는 상식을 모두가 알고, 어떤 종류의 비타민들이 있으며 각각 인체에서 어떤 중요한 기능들을 하는지와 같은 정보들이 낱낱이 알려진 것은 그의 발견으로부터 시작되었다고 해도 과언이 아니다.

미국 국립과학재단(NSF)이 발표한 국가별 과학기술논문 발표수에선 일본은 2016년 발표에선 세계 3위, 2018년 발표에선 세계 6위였고, 일본 문부과학성의 과학기술백서에 의하면 국가별 논문수에서 04-06년도 2위에서 14-16년도 4위로 국가별 논문 상위 10% 피인용지수 자료에서 일본은 2003~5년 세계 4위에서 2013~15년 세계 9위였으며 2015년 기준 세계 논문 수 점유율은 5% 가량으로 세계 5위에 해당한다. 총무성의 과학기술지표 2018에 의하면 ‘정수카운트법’을 기준으로 한 논문량은 세계 5위, ‘분수카운트법’을 기준으로 한 논문량은 세계 4위이며 연구 관여도는 상대적으로 낮은 대신 지식창출공헌도가 높은 편이다. 반면 상위 1% 논문수는 세계 9위로 논문량에 비해 낮아 임팩트가 큰 논문에 대한 관여도는 떨어진다는 점이 문제. 네이처 인덱스 논문 기여도 국가 순위에서는 미-중-독-영에 이어 5위를 차지했다. 전년도에 비해 경쟁력이 3.0% 가량 하락했다고 하나 영국과 프랑스, 스페인에 비하면 하락 폭은 덜하며 대한민국과 비슷한 수준으로 하락한 편.[93]

일본이 기초과학 강국이라 할 수준임은 확실하나 몇 가지 상황으로 보았을 때 문제점을 가지고 있으며 일본 내에서도 상당히 심각하게 바라보고 있다. 이에 일본의 독립행정법인으로 운영되는 연구소인 이화학연구소나 여러 상위권의 국립대학은 기업(산업계)들과의 협력을 늘리며 위기를 극복하기 위해 노력하는 중이다. 즉, 최근의 노벨상 수상에만 주목하여 취하지 말고, 현재의 연구환경 악화를 직시하고 개선해야 한다는 목소리가 나오고 있다. 노벨상이 대개 오래 전의 연구성과를 반영하는 케이스가 많으므로, 최근 일본인 수상자가 많았던 것은 버블경제 시절 일본의 막강한 경제력과 그에 따른 빵빵한 연구 인프라의 영향 덕택이라는 것이다. 또한, 일본의 국공립대학은 2004년에 법인화를 거치고나서, 국가로부터 지급받는 운영비 교부금이 감소하는 추세이다.[94] 2002년경부터 일본의 논문 국제경쟁력은 저하하기 시작하여, 2013년에는 인구 당 논문수가 세계 35위로, 선진국에서는 최저수준을 기록했고, 과학저널 네이처는 2017년 3월 23일호에서 일본의 과학력이 저하되고 있는 것을 지적하는 특집기사를 게재하기도 했다. 현재 일본의 학계에서는 우려의 목소리가 나오고 있는 상황이다.#1,#2 이를 두고 일본의 교수들은 취업을 위해 석사학위를 취득하는 것은 당연시되고 있으나, 정작 박사까지 진학하는 인구 수가 하락하고 있기 때문이라고 해석하기도 한다. 2018년, 일본정부는 과학기술백서를 통해 일본의 과학기술에 대해서 ‘기반적인 힘이 급격하게 약해지고 있다’고 자인하고 있다.