산업수학 활성화를 위한 국내 생태계 분석

서론에서도 지적한 바와 같이, 산업수학 관련 업종을 명확하게 규정하기는 어렵다. 미 산업응용수학회의 박사학위자 진로조사에서는 취업한 회사를 항공․국방, 경영, 금융․보험, 제약․의료 등으로 구분하고 있지만 이는 사후적 구분에 불과하다. 수학은 모든 이공계적 지식의 기반이며 특히 공학이나 물리학과는 밀접한 관련이 있으므로 기계, 조선, 자동차, 전기․전자 등의 분야에서도 수학은 필수적으로 사용된다. 즉 항공․국방, 경영, 금융․보험, 제약․의료 등 분야에서도 수학적 지식만이 쓰이는 것은 아니며, 동시에 산업수학의 영역이 이들에 한정될 이유도 없는 것이다. 한편, 기존의 수학 지식이 산업에 응용될 뿐 아니라 실제 산업에서의 난제가 수학의 발전을 도모하기도 하는데, 이는 선형적 패러다임의 붕괴 이후에 과학기술의 보편적 현상이라 할 수 있다. OECD(2008)에서는 산업적 난제가 수학을 자극한 예로 화학, 석유탐사, 의료 이미지, 나노전자공학, 교통․물류, 재정, 정보 보안, 통신 등 다양한 사례를 제시하고 있으며, SIAM(2012)에서도 유사한 사례를 풍부히 제시하고 있다. 현재 우리나라는 물론 전세계적으로도 산업수학 관련 업종이 명확하게 규정되지는 않는다. 미국 등 국가에서는 배출인력의 진로를 통해 금융․보험업, 제약 및 의료, 소프트웨어, 항공 및 국방 등에서 고급 수학적 지식이 많이 쓰이고 있다고 분석되고 있으나 수학이 모든 이공계적 지식의 기반이라는 점을 감안할 때, 이들 분야에서 수학적 지식만이 쓰이는 것은 아니며, 동시에 산업수학의 영역이 이들에 한정될 이유도 없다. 이에 따라 본 연구에서 산업계에 대한 수학적 수요 진단은 미래에 수학적 수요가 많으리라고 기대되는 업종, 혹은 대기업이 아니라 현재 수학계와의 교류가 활발하거나 접점을 확대하고자 하는 벤처․스타트업 기업을 대상으로 한 인터뷰 결과에 의존하였다. 인터뷰 기업들은 미래부와 국가수리과학연구소의 정책 수립 과정에 참여한 벤처․스타트업 기업, 산업수학 점화 프로그램 참여 기업 등에서 선정하였는데, 이들 중에는 기존의 틀에 의해 산업수학 유망 분야로 간주되는 기업과 그렇지 않은 기업이 혼재하고 있었다. 인터뷰 결과를 토대로 기업이 요구하는 수학적 지식의 양과 깊이에 따라 차별화된 정책 수립의 필요성을 제기하였다. 제2차 세계대전 중 운용과학은 폭발적으로 성장하였다. 전쟁 중 영국에서는 1,000여명 이상의 연구자들이 운용과학 분야에 종사하였고, 영국 육군에만 200여명의 과학자들이 있었는데, 이들 대부분은 수학, 물리학 등을 전공한 과학자들이었다(Kirby, 2003). 이들 초기 운용과학 연구진은 대잠수함전 및 대공전 전략 연구, 초기 레이더 개발 등의 업무를 수행했다. 1941년 태평양 전쟁이 발발하며 미국이 참전하게 되자 운영과학의 중심은 미국으로 옮겨졌는데, 제2차 세계대전 중 레이더를 개발한 것으로 유명한 MIT의 Radiation 연구소의 초기 연구 성과들은 바로 이 영국의 운용과학 그룹으로부터 인계받은 것이다. 또 당시 백악관 산하 OSRD(the Office of Scientific Research and Development)를 이끈 바네바 부시는 미국 국방성 산하에 “Applied Mathematics Panel(AMP)”를 설립하고 국방 분야에 필요한 주요한 문제를 수학자들과 함께 해결할 수 있는 조직을 설립했다. AMP는 전쟁 중 200여 가지의 연구를 수행했고, 캘리포니아 대학 버클리 캠퍼스의 연구진이나 콜롬비아 대학의 통계학자들과도 공동연구를 수행했다(Kirby, 2003). RAND의 주요 연구방법론에서 수학자들의 영향과 역할은 막대했다. RAND 내부에서 수학자들의 역할은 크게 두 분야로 나뉘었는데 첫 번째는 국방 분야의 비용, 국방 역량, 시나리오 분석 등을 담당하는 것과 그 외의 복합적인 문제를 이해하는데 도움을 주는 것이다. RAND에서 펴낸 RAND 수학자들의 시기별 활동 구분에 따르면, 이들의 활동은 크게 세 시기로 나눌 수 있는데, 이는 수학을 어떻게 이해할 것인가와 연결된다(Augenstein, 1993). 제1기는 제2차 세계대전 직후로부터 1950년대 초반까지로 주로 항공기 및 미사일에 관련된 수학적 문제의 해결에 집중했다. 실질적으로는 미 공군 산하, 표면적으로는 더글라스 항공사의 산하 기업으로 만들어진 RAND의 초기 형태상, RAND의 초기 연구 분야는 주로 항공 분야에 집중되었다. 제2기는 1950년대 초반부터 1960년대 중반까지로 컴퓨터를 이용한 연구 및 산업계와 의 공동연구이다. 이 시기는 RAND 수학자들의 황금기로 이해되는데, 수학자들이 컴퓨터라는 새로운 기계를 이용해 수학의 재편을 시도했을 뿐만 아니라, 다른 분야와의 연계의 다양한 가능성을 보여준 시기이기 때문이다. 제3기는 1960년대 중반으로부터 현재까지로 다양한 분야와의 연계를 강화하는 시기다. IMA(Institute for Mathematics and its Applications)는 1982년 설립되었으며, 대학 내에 설립된 산업수학 전문연구소다. 조직적으로는 미네소타대학 산하에 있으나, 대학 수학과의 산하 연구소가 아닌 독립 조직이다. NSF는 매 5년마다 IMA에 대한 연구비를 갱신하고 있다16). IMA는 최초 10여개 기관의 참여로 시작되었는데, 현재는 39개의 미국 및 해외 대학․기관이 참여위원(council member)자격으로 참여하고 있다. 서울대학교, KAIST, 포항공과대학 등 국내 대학과 국가수리과학연구소(NIMS)도 39개 위원 중 하나다. 기업은 고문위원회(advisory board) 자격으로 참여하고 있는데, 포드 및 GM 등의 자동차 기업으로부터, IBM, 마이크로소프트 등의 IT기업, 엑슨모빌(ExxonMobil)과 같은 정유회사까지 그 폭이 매우 넓다. 현재 마이크로소프트와 보잉 그리고 포드는 운영위원회(board of governors)로 참여하고 있다. IMA는 산업과의 다양한 협력 모델을 제시하고 구현함으로써 미국 내 다른 수리 과학 연구소와의 차별성을 유지한다. 영년직(permanent faculty)은 없으나 방문자와 연구원들이 자유롭게 연구할 수 있는 환경으로 협력의 거점 역할을 수행한다. 연구 활동과 관련된 세부 부서 운영은 하고 있지 않으며, 방문연구자들을 중심으로 Annual Thematic Program, 세미나, 워크샵 등을 주최해 연구를 수행하고 있다. 매년 1000여명의 수학자와 과학자들이 IMA를 방문하는데, 연구자들의 방문은 단순히 수리적 문제를 해결하기 위한 것이 아니라 연구자로서의 기회를 발굴하고 도전하거나 생물학, 물리학, 천문학, 의학 등 모든 학문 분야의 문제를 해결하는 방법을 훈련하기 위함이다. IMA에 소속되어 있는 상주 인력은 불과 25명(‘15년 기준)에 불과하며 장기 방문자는 수학, 생물학, 전자공학, 시스템 공학자 등을 전공한 외부의 연구자들이다. WIAS는 라이프니츠 연합(Leibniz Association)에 속하는 8개의 과학연구소 중 하나로 과제 중심의 응용수학연구소이다. 복잡한 경제적, 사회적, 과학기술의 문제에 대해 이론적인 수학적 모델링이나 수치해석적 시뮬레이션을 통한 해결을 지향한다. WIAS는 7개의 연구그룹, 국제수학자연맹 사무국, 젊은 과학자 그룹(Young Scientist’s Group)과 라이프니쯔 그룹으로 구성되어 있으며 118명의 연구직을 포함, 146명의 직원이 있으며 ‘14년 예산은 약 930만 유로이다. WIAS는 역학분석 및 시뮬레이션, 금용수학, 그래픽, 산업공정 등과 관련한 다양한 프로그램을 개발하였으며 알스톰, 보쉬 등 다양한 기업들과 여러 분야에서 긴밀한 협력을 통해 산업난제에 대한 최신기술 솔루션을 제공하고 있다. 2013년의 주요 실적으로는 박사학위 11건, 논문 136건, 방문연구자 139명, 방문자 강연 152건 등이 있다(WIAS, 2013). 셈웨어는 과학기술 및 공학용 범용 패키지 소프트웨어 전문기업이며 1990년 서울대학교 제어계측신기술연구센터에서의 ‘셈툴’ 개발을 기반으로 2009년 설립되었다. 2010년 벤처기업 인증과 함께 기업부설연구소를 설립하였으며 현재 직원 18명, ‘14년 매출은 약 6억 2천만원 규모이다. 창업자는 학부와 석사 과정에서 전기공학을 전공하였으며 직원의 90% 이상은 엔지니어급이다. 2012년 출시한 수치해석 패키지 소프트웨어는 국내 100개 이상의 교육기관과 400개 이상의 산업체에서 활용되고 있으며 2015년에는 클라우드 기반 수치해석 엔진소프트웨어인 MathFreeOn을 개발하였다. 셈웨어는 Data Acquisition, 신호처리, 자동제어, 모터제어, 모니터링 등 고부가 제어계측 시스템 분야에 주력하고 있으나 향후 과학기술 및 공학 분야에서 필요로 하는 수학 연산 플랫폼 개발과 사물인터넷과 빅데이터에 연동된 데이터 분석 서비스를 목표로 하고 있다. 노리는 인공지능 기술 기반의 학습 엔진을 통해 학생별 맞춤형 수학 컨텐츠를 제공하는 스타트업 기업이다. 공동 창업자들은 수학 전문학원을 운영하며 수학 학습 교재를 저술하는 등 오프라인에서의 수학 교육 경험을 바탕으로 온라인 수학교육 벤처기업을 설립하였다. 한국보다 오히려 미국에서 컴퓨터를 이용한 수학․과학 교육이 활성화되어 있는 점에 착안하여 미국 시장에 진출하였으며 사업 영역 확대를 도모하고 있다. 2013년 소프트뱅크벤처스로부터 15억원을 투자받기도 하였다. 수학교육 전문기업이므로 전체 직원 중 엔지니어의 비중이 64%이며 그 중 수학전공(수학교육 포함)자의 비중이 62%에 달한다. 수학 문제의 제작과 전산화 과정에는 학사급 수준의 수학 지식이 필요하지만 수학적 대상의 구조화와 데이터 분석, 추천 알고리듬 구현 등 제품의 고도화 과정에는 수학 및 전산 전공의 박사급 인력을 필요로 하고 있다. 제품의 교육적 효과에 대한 분석, 알고리듬 개발 등과 관련하여 서는 대학과의 협력 연구 수요가 있으며, 해외 판매처 확보와 제품의 해외 현지화와 관련한 정부의 지원을 기대하고 있다.